Experimental study of rheological properties of liquids for hydrofracturing
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2020-4-69-77Keywords:
неньютоновская жидкость, сурфогель, гуар, ротационный вискозиметр, вязкоупругостьAbstract
The work is devoted to the study of the rheological behavior of proppant carrier fluids used for hydraulic fracturing (HF) technology in order to increase oil recovery, including from hard-to-recover oil and gas reserves, in a wide range of deformation rates using viscometers of various designs. Rheological properties were studied for proppant carrier fluids based on guar and Surfogel grade D, (type 70–100, produced by JSC “Polyex”) with comparable shear rate 128 s–1. Quasi-static experiments to determine the values of the dynamic viscosity of the liquids under study were carried out using a falling ball viscometer (according to the Stokes method). Using an original viscometer, consisting of two coaxial cylinders (rotary rheometer), the dynamic viscosity of surfogel was investigated in a wide range of shear rates. The viscoelastic properties of surfactants were studied using a Physica MCR501 rheometer, which has a plane-to-plane measuring system and allows rheological studies in rotational and oscillatory modes. A comparison of the rheological properties of fluids based on the guar and the viscoelastic surfactant is carried out and it is established that a fluid based on the viscoelastic surfactant has a higher dynamic viscosity and does not lose its elastic properties, which is an certain advantage over a fluid based on the guar.References
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)
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.
