二氧化碳泡沫流体在管道内流变学特性的实验研究

发布时间：2017-03-23 07:03

  本文关键词：二氧化碳泡沫流体在管道内流变学特性的实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：二氧化碳泡沫驱作为重要的三次采油技术对于提高石油采收率及二氧化碳地质埋存具有巨大的发展潜力。本文针对泡沫流体在多孔介质内的流动特点,利用实验的方法对泡沫薄膜液在管道内的流变学特性进行研究。采用量纲分析法确定管内泡沫流动的无量纲参数,对泡沫薄膜液在管道内的流变学特性进行无量纲分析,将泡沫薄膜液视为两相流并给出基于两相流动分析的阻力模型。实验结果表明:泡沫薄膜液在管道内(圆管及变径管)流动时需要克服启动压力即屈服剪切应力,表明对于揭示泡沫液在多孔介质内的流动机理,Herschel-Bulkley模型要更优于幂律模型;氮气作为内在相较二氧化碳作为内在相产生的泡沫薄膜液在管道内流动时需要克服更大的启动压力;与目前较为流行的Bretherton模型和和Hirasaki模型相比较,本文所得到的两相流动阻力模型与它们具有相同的变化趋势,但在本实验所选取的流速范围内,预测的压差值要大很多;泡沫薄膜液在变径管内流动与泡沫薄膜液在直圆管内流动相比较,在流动的初始阶段需要克服更大的启动压力。为了更好的模拟油层环境,在常温常压实验平台设计理论的基础之上,本文设计出了一套完整的可用于测试高温高压二氧化碳泡沫流体流变性及超临界二氧化碳泡沫流体流变性的实验装置。该装置的关键技术在于可以准确观察到泡沫在管道内的流动形态并对其阻力特性进行精确测定,在数据分析时可以将超临界(高温高压)二氧化碳泡沫流体的流动形态及流变学特性有机的结合在一起进行研究。
【关键词】：泡沫 管道 无量纲 超临界 流动形态 流变学特性
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE357.46
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 CO_2在EOR中的应用及其驱油机理11-13
• 1.2.1 CO_2在EOR中的应用11-12
• 1.2.2 CO_2提高采收率的机理12-13
• 1.3 泡沫流变性国内外研究现状13-17
• 1.4 本文研究内容17-19
• 2 基础理论19-37
• 2.1 泡沫基础知识19-25
• 2.1.1 泡沫的基本概念19-20
• 2.1.2 泡沫在多孔介质内的生成机理20-21
• 2.1.3 超临界二氧化碳的性质21
• 2.1.4 泡沫稳定性的影响因素21-23
• 2.1.5 泡沫的消除方法23
• 2.1.6 泡沫技术在油田中的应用23-25
• 2.2 流变学基础知识25-33
• 2.2.1 牛顿流体25-26
• 2.2.2 非牛顿流体26-27
• 2.2.3 泡沫流体的流变模型27-28
• 2.2.4 泡沫流体在毛细管道内的流变学28-33
• 2.3 量纲分析法33-35
• 2.3.1 量纲分析的概念33-34
• 2.3.2 无量纲的确定方法34-35
• 2.4 本章小结35-37
• 3 泡沫液在管道内流变学特性的实验研究37-58
• 3.1 实验原理37-39
• 3.1.1 管内泡沫流体无量纲参数的确定37-39
• 3.2 系统设计39-48
• 3.2.1 实验装置39-40
• 3.2.2 实验设备40-44
• 3.2.3 实验材料44-46
• 3.2.4 溶液配制方法46
• 3.2.5 实验步骤46-47
• 3.2.6 实验注意事项47
• 3.2.7 实验方案设计47-48
• 3.3 实验数据分析48-56
• 3.3.1 泡沫薄膜液圆管内流变性的无量纲分析48-52
• 3.3.1.1 泡沫薄膜液圆管内两相流动阻力模型的确定48-50
• 3.3.1.2 直圆管内泡沫两相流动阻力模型与经典模型的对比50-52
• 3.3.2 泡沫薄膜液变径管内流变性的无量纲分析52-56
• 3.3.2.1 泡沫薄膜液变径管内两相流阻力模型的确定52-53
• 3.3.2.2 泡沫薄膜液流变模型对比53-56
• 3.4 实验误差分析56-57
• 3.5 本章小结57-58
• 4 超临界CO_2泡沫流体流变性实验系统的设计58-70
• 4.1 实验系统的组成58-67
• 4.2 实验方法67-69
• 4.2.1 实验步骤68-69
• 4.2.2 实验注意事项69
• 4.3 本章小结69-70
• 5 总结与展望70-73
• 5.1 总结70-71
• 5.2 创新点71-72
• 5.3 展望72-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文78-79

【参考文献】

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本文编号：263154