圆管中聚合物减阻剂的减阻机理研究与评价

作     者：樊帆 周福建 刘致屿 杨钊 Fan Fan;Zhou Fujian;Liu Zhiyu;Yang Zhao

作者机构：中国石油大学(北京)非常规天然气研究院北京102249 

出 版 物：《石油化工高等学校学报》 (Journal of Petrochemical Universities)

年 卷 期：2020年第33卷第2期

页      面：28-33页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0827[工学-核科学与技术] 0703[理学-化学] 082002[工学-油气田开发工程] 

基　　金：国家科技重大专项(2016ZX05030005-002) 

主　　题：减阻率 湍流 管流 聚合物 剪切应力 

摘      要：滑溜水减阻性能是影响压裂成功的关键因素之一,但其减阻机理尚未明确。通过数值模拟并结合实验研究圆管中聚合物减阻剂减阻机理,以Giesekus本构方程为基础,建立简化的计算流体模型计算湍流管道中聚丙烯酰胺四元共聚物添加剂(DR800)的减阻率。通过室内环路实验对此模型进行参数确认和验证。此模型可用来解释黏性剪切应力、雷诺剪切应力和黏弹性剪切应力等不同组分对摩阻的贡献。结果表明,随着雷诺数增加,黏弹性贡献和黏性贡献降低,而湍流贡献增加;低雷诺数下,黏性剪切应力和黏弹性剪切应力对摩阻贡献最大,而黏弹性贡献可以忽略;高雷诺数下,湍流贡献最大而黏性贡献最少。通过对比模型结果和室内实验结果以及应用现场情况可知,此模型在一定范围内可预测DR800的减阻率,并用于现场生产与指导。