Экспериментальное исследование реологических свойств жидкостей для гидроразрыва пласта

Денис Викторович Ефремов (Denis V. Efremov), Ирина Анатольевна Банникова (Irina A. Bannikova), Юрий Витальевич Баяндин (Juri V. Bayandin), Евгений Валерьевич Крутихин (Eugene V. Krutikhin), Вадим Александрович Журавлёв (Vadim A. Zhuravlev)

Аннотация


Работа посвящена исследованию реологического поведения жидкостей, применяемых для технологии гидроразрыва пласта (ГРП), в широком диапазоне скоростей деформирования с применением вискозиметров различной конструкции. Вязкоупругие ПАВ применяются в качестве пропантонесущей и пропантоудерживающей жидкости ГРП с целью повышения нефтеотдачи, в том числе с трудноизвлекаемыми запасами нефти и газа. Исследованию реологических свойств подвергались жидкости на основе гуара и вязкоупругого ПАВ «Сурфогель» марки Д (тип 70–100, производства АО «Полиэкс») с сопоставимой вязкостью при скорости сдвига 128 с–1. Квазистатические эксперименты по определению значений динамической вязкости исследуемых жидкостей проведены с использованием вискозиметра с падающим шаром (по методу Стокса). С помощью вискозиметра оригинального изготовления, состоящего из двух коаксиальных цилиндров (ротационный реометр), была исследована динамическая вязкость вязкоупругого ПАВ в широком диапазоне скоростей сдвига. Вязкоупругие свойства жидкостей исследованы с использованием реометра Physica MCR501, имеющего измерительную систему «конус–плоскость» и позволяющего проводить реологические исследования в ротационном и осцилляционном режимах. Проведено сравнение реологических свойств жидкостей на основе гуара и вязкоупругого ПАВ и установлено, что жидкость на основе вязкоупругого ПАВ имеет более высокую динамическую вязкость и не утрачивает упругие свойства, что является несомненным преимуществом по сравнению с жидкостью на основе гуара.


Ключевые слова


неньютоновская жидкость; сурфогель; гуар; ротационный вискозиметр; вязкоупругость

Полный текст:

PDF

Литература


Shramm G. Osnovy prakticheskoj reologii i reometrii (Fundamentals of practical rheology and rheometry). Moscow: Koloss, 2003. 312 p. (In Russian)

Wilkinson W. L. Non-Newtonian fluids. New York: Pergamon Press, 1960. 138 p.

Astarita Dzh., Marruchchi Dzh. Osnovy gidromekhaniki nen'yutonovskih zhidkostej (Fundamentals of hydromechanics of non-Newtonian fluids). Moscow: Mir, 1978. 312 p.

Gongawane K. M., Manikandan B. Laminar natural convection characteristics in an enclosure with heated hexagonal block for non-Newtonian power law fluids. Chin. J. Chem. Eng. 2017. vol. 25, pp. 555–571.

Loenko D. S., Sheremet M. A. Numerical simulation of natural convection of a non-Newtonian fluid in a closed cavity. Computer Research and Modeling, 2020, vol. 25, pp. 555–571. DOI: 10.20537/2076-7633-2020-12-1-59-72

Zhang H., Kang Y., Xu T. Study on heat transfer of Non-Newtonian power law fluid in pipes with different cross section. Procedia Engineering. 2017, vol. 205, pp. 3381–3388.

Dimitrienko Yu.I., Shuguan Li. Finite-element modeling of non-isothermal steady flow of a non-Newtonian fluid in complex areas. Mathematical Modeling and Numerical Methods. 2018, no. 2, pp. 70–95 (In Russian).

Dimitrienko Yu. I., Zaharova Yu. V., Bogdanov I. O. Mathematical and numerical modeling of the process of filtering a binder in a fabric composite with the RTM method of manufacturing. University Scientific Journal. 2016, no. 19, pp. 33–43 (In Russian).

Gavrilov A. A., Minakov A. V., Dekterev A. A., Rudnyak V. Ya. A numerical algorithm for modeling steady-state laminar flows of non-Newtonian fluids in an eccentric annular gap. Computational Technologies, 2012, vol. 17. no 1, pp. 44–56 (In Russian).

Gavrilov A. A., Rudnyak V. Ya. Modeling of molecular viscosity coefficient of viscoplasic fluids in turbulent flows. Proceedings of the Russian Higher School Academy of Sciences, 2013, vol. 21, no.2, pp. 55–56 (In Russian).

Gavrilov A. A., Rudnyak V. Ya. Direct numerical simulation of turbulent flows of power-law fluids in a circular tube. Thermal Physics and Aeromechanics. 2016. vol. 23. no. 4, pp. 489–503.

Shipilov A. I., Babkina N. V., Menshikov I. A. Research of technological composition for hydro-fracturing based on viscoelastic surfactants. Oil Industry. 2018. no. 3, pp. 30–31. DOI: 10.24887/0028-2448-2018-3-30-32 (In Russian).

Shipilov A. I., Krutihin E. V., Gogolishvili O. Sh. Studies of the viscoelastic and sand-retaining properties of a hydraulic fracturing fluid based on viscoelastic surfactants. Oilfield Business, 2019, vol. 509. no. 5, pp. 17–23 (In Russian).

Bayandin Y., Bilalov D., Naimark O., Krutikhin E., Zhuravlev V. Rheological model of viscoelastic surfactants under quasistatic and dynamic influences; AIP Conference Proceedings. 2020, vol. 2216, 020001. DOI: 10.1063/5.0005279

Skul'skiy O.I. Rheometric flows of concentrated suspensions of solid particles. Computational Continuum Mechanics, 2020. vol. 13, pp. 269–278. DOI: 10.7242/1999-6691/2020.13.3.21 (In Russian)




DOI: http://dx.doi.org/10.17072/1994-3598-2020-4-69-77

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.


ISSN: 1994-3598

Адрес издателя и учредителя: ПГНИУ, ул. Букирева, д. 15, г. Пермь, 614990

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охраны культурного наследия. Свидетельство о регистрации средства массовой информации ПИ № ФС77-66788 от 08 августа 2016 г.

Журнал включен в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук (специальности: 01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы; 01.04.07 - Физика конденсированного состояния).

Научное издание

© ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», 2019

Лицензия Creative Commons Материалы журнала публикуются по лицензии Creative Commons - Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).