当前课程知识点:采油工程 > 第八章 水力压裂技术(二) > 8.2 压裂液 > 8.2.3 压裂液流变性
同学们好
本节我们学习压裂液的流变性
首先我们先看一下
各类压裂液的流变曲线
对于牛顿流体
我们得到的流变曲线
是剪切速率和剪切应力之间
是一个过原点的一条斜直线
写出的本构方程
是剪切应力和剪切速率之间的关系
其中比例系数就是流体的粘度
我们知道 压裂液因为它需要造缝
需要携砂
一般具有比较高的粘度
也就是各种的压裂液
基本上是属于非牛顿流体的性质
其中非牛顿流体中最显著的一种代表
就是幂律性的流体
这是幂律性的流体剪切应力
和剪切速率之间的对应关系
它是一个指数的形式
本构方程是这样的一种形式
其中K指的是稠度系数
而n表达的是流态指数
如果我们将幂律流体的本构方程
写成牛顿流体的本构方程的形式
也就是将这个式子进行一个变形
提出来一个D
然后我们写成这样一种形式
那么对应牛顿流体的粘度这个位置
我们得到的这个μa
我们就称它为表观粘度 也叫视粘度
为什么要进行这样的一个处理
主要就是 我们通过这种处理办法之后
对于幂律性流体的流动规律
就可以采用牛顿流体的一些流动规律的
表达式或者是方程
只不过就是将表观粘度代替了牛顿流体的粘度
这样很多牛顿流体的一些流动问题
我们就可以把它扩展到应用在幂律性流体上
除了幂律性流体这种非牛顿流体之外
还有其它一些类型的压裂液
这些类型 比如说是这种
带有屈服值的这种宾汉型的液体
它是一种斜直线
还有就是叫做屈服假塑型的
这种也是一个指数形式
但是它有一个屈服值
还有就是叫胀流型的液体
这种胀流型的液体 也是一种指数形式
但是它的n是大于1的
这些类型的非牛顿流体
同样地我们也可以根据本构方程的变形
得到它所对应的视粘度
从而可以使用牛顿流体的
一些流动规律的描述方法
来描述这些非牛顿流体的流动问题
在流动的过程当中
视粘度跟本构方程是有关系的
而本构方程跟流动的介质
或者是叫流动的空间是相关的
我们在整个的油井的压裂过程当中
有哪些流动的空间呢
应该分为两类
一类就是管流
也就是包括地面管线的流动
以及井筒内的流动
以及经过射孔孔眼的流动
我们都可以把它归结为管流
另外的一种就是在裂缝当中的缝流
对于管流来说
我们可以写出在圆管内流动的本构方程
写出这个本构方程之后
根据一定的变形
我们就可以得到
它所对应的视粘度的表达式
同样地 对于缝流
我们写出缝流 幂律流体
在裂缝中流动的本构方程
写出本构方程 同样我们可以经过变形
得到缝流情况之下的视粘度的表达式
管流的有了 缝流的有了
也就意味着
我们通过这种视粘度的处理的办法
可以得到管流和缝流下的
流动规律的计算
解决了视粘度的问题
重点的我们是利用视粘度
来求取摩阻的问题
而整个的压裂过程当中
我们介绍压裂液的特性介绍了两种
一种叫做滤失性
滤失性的问题我们解决了
在裂缝当中 我们期望
裂缝是一种特定的形态
考虑滤失的作用之下
我们就可以设计总的压裂液的注入量
在抵消了滤失量之后
剩余的就是在裂缝当中的
压裂液的总体积了
而另外的压裂液的一种特性
就是它的非牛顿的流变性
另外的流变性
主要是解决了摩阻的问题
摩阻的问题就是当压裂液在地层当中
要压开裂缝 要完成大于破裂压力
这样一个目标
我们需要在井口设定一个施工的压力
而这个施工的压力
就要抵抗整个压裂液流动过程当中的
摩擦阻力的损失
换句话说
抵消了摩擦阻力损失之后
剩余的压力要完成高于破裂压力
这样的一个目标
对于摩阻的计算
无论是油管内的 还是射孔孔眼内的
还是在裂缝当中的摩阻
都需要有相应的公式计算
需要注意的是
在这些计算当中我们需要引入
你所应用的压裂液特定的视粘度
在现场中
有一种压裂的方式叫限流压裂
这种限流压裂
就是利用了经过孔眼的摩阻
来调节它的施工压裂的大小
从而对于不同的层位来实施压裂的过程
以上就是我们本节介绍的主要内容
同学们再见
-1.1 采油工程的主要任务
-1.2 油井生产系统中的流动
-课后习题--作业
-2.1 油井流入动态曲线与油井产能
-2.2 Vogel 方程及其应用
--2.2.2 利用 Vogel 方法计算油井 IPR 曲线
-课后习题--作业
-3.1 井筒气液两相流基本概念
-3.2 垂直管流计算方法
-3.3 举升能力与 VLP 曲线
-课后习题--作业
-4.1 节点分析方法
-4.2 嘴流规律
-课后习题--作业
-5.1 气举原理
-5.2 气举阀与气举管柱
-5.3 气举设计
-课后习题--作业
-6.1 抽油装置介绍
-S1 第二课堂 油田现场的抽油机
-6.2 泵的基本原理
-6.3 悬点运动规律
-6.4 悬点载荷计算
-课后习题--作业
-6.5 抽油机平衡、扭矩与功率计算
-S2 第二课堂 抽油机平衡调节操作
--抽油机平衡操作
-6.6 泵效计算
-6.7 有杆泵设计
-6.8 有杆抽油系统工况分析
-S3 第二课堂 抽油机示功图测试
-课后习题--作业
-7.1 注水系统
-S4 第二课堂 油田注水系统介绍
--油田注水系统介绍
-7.2 吸水能力的分析
-7.3 分层注水管柱
-7.4 注水指示曲线分析与应用
-课后习题--作业
-8.0 水力压裂概述
-8.1 造缝机理
-课后习题--作业
-8.2 压裂液
-8.3 支撑剂
-8.4 压裂设计
-课后习题--作业
-9.0 酸处理概述
-9.1 碳酸盐储层盐酸处理
-9.2 砂岩储层土酸处理
-9.3 酸处理工艺
-课后习题--作业
-期末考试