Структурно-механические свойства аномально-вязких нефтей. Скорость сдвига нефти


Структурно-механические свойства аномально-вязких нефтей

Реологические характеристики нефти в значительной степени определяются содержанием в ней смол, асфальтенов, твердого парафина, порфиринов. Асфальтены за счет плохой растворимости в углеводородах представляют собой коллоидные системы. Мицеллы асфальтенов стабилизируются смолами.

При значительном содержании парафина и асфальтенов вязкость нефти зависит от скорости сдвига, т.е. приобретает свойства неньютоновских жидкостей.

Структурно-механические свойства движущихся неньютоновских жидкостей изучает наука – реология.

Как известно, вязкость ньютоновских жидкостей зависит только от температуры и давления и касательное напряжение , возникающее в движущихся слоях жидкости, пропорционально градиенту скорости :

. (2.3)

Данное уравнение записывается в форме, аналогичной закону Гука, путем следующих преобразований

, (2.4)

где – длина в направлении скорости движения ; – время.

Величина характеризует сдвиг слоев (деформацию), и, следовательно, у ньютоновских жидкостей скорость сдвига пропорциональна касательному напряжению и обратно пропорциональна вязкости жидкости

. (2.5)

Данное уравнение называют реологическим уравнением.

Вязкость неньютоновской жидкости зависит не только от давления и температуры, но и от скорости деформации сдвига и предыстории состояния жидкости (от времени ее нахождения в спокойном состоянии). Свойства этих жидкостей описываются реологическим уравнением другого вида

. (2.6)

В зависимости от вида функции эти жидкости разделяются на три вида:

1) бингамовские пластики;

2) псевдопластики;

3) дилатантные жидкости.

Реологические кривые для различных видов жидкостей приведены на рисунке.

Реологическая кривая 1 относится к бингамовским пластикам. В этом случае нефть проявляет свойства пластической жидкости. В состоянии равновесия нефтяная система ведет себя как пластическая жидкость (рис. 3.26) и обладает некоторой пространственной структурой, способной сопротивляться сдвигающему напряжению (τ), пока величи-на его не превысит значение статического напряжения сдвига (τо). После достижения некоторой скорости сдвига нефть способна течь как ньютоновская жидкость.

Для определения аномальной вязкости таких пластичных тел Ф. Н. Шведовым предложено следующее реологическое уравнение:

, (2.7)

где Е — модуль Юнга;

— предельное напряжение сдвига;

— скорость деформации;

– период релаксации (определяет время, необходимое для «рассасывания»

упругих напряжений, возникших в теле при постоянной деформации .

Бингамом аналогичное вязкопластичное течение описывается уравнением:

. (2.8)

Два последних уравнения идентичны и обычно объединяются в одну формулу Шведова – Бингама:

(2.9)

где динамическое напряжение сдвига;

– пластическая вязкость, не зависящая от скорости сдвига и равная угловому

коэффициенту линейной части зависимости .

За эффективную вязкость пластичных тел принимается вязкость некоторой ньютоновской жидкости, величина которой

. (2.10)

Эффективная вязкость пластичных тел является переменной величиной.

П с е в д о п л а с т и к и (реологическая кривая 2 на рис. III.26) характеризуются отсутствием предела текучести, а также тем, что эффективная их вязкость понижается с увеличением скорости сдвига. Псевдопластиками такие жидкости называют потому, что в определенном интервале напряжений они подчиняются уравнению Шведова — Бингама.

Д и л а т а н т н ы е жидкости (кривая 4) также относятся к телам, у которых отсутствует предел текучести, однако их эффективная вязкость в отличие от псевдопластиков повышается с возрастанием скорости сдвига. Такой тип течения характерен для суспензий с большим содержанием твердой фазы. Предполагается, что в покое жидкость равномерно распределяется между плотно упакованными частицами и при сдвиге с небольшой скоростью жидкость служит смазкой, уменьшающей трение частиц. При больших скоростях сдвига плотная упаковка частиц нарушается, система расширяется и жидкости становится недостаточно для смазки трущихся поверхностей. Действующие напряжения в таком случае должны быть значительно большими.

Движение псевдопластиков и дилатантной жидкости аппроксимируется степенным законом зависимости касательного напряжения и модуля скорости деформации

 

 

Похожие статьи:

poznayka.org

Реологические свойства нефтий

 

Вязкость влияет на реологические свойства нефтей.

Реология – наука, изучающая механическое поведение твердо-жидкообразных тел, структурно–механические свойства нефтей.

В уравнении 3.7 координату скорости (dv) можно представить как dx /dt, где x - длина пути в направлении скорости движения v, а t – время. Величина dx/dy характеризует сдвиг (γ) слоев, деформацию. Соотношение F/A – есть величина касательного напряжения (τ), развиваемое в движущихся слоях жидкости. Тогда, для ньютоновских жидкостей уравнение Ньютона можно записать:

 

dγ/dt = τ/μ. (4.9)

 

Уравнение 4.9, описывающее связь между касательным напряжением (τ) и скоростью сдвига (dγ/dt), называется реологическим.

У ньютоновских жидкостей скорость сдвига пропорциональна касательному напряжению (давлению) и обратно пропорциональна вязкости жидкости (рис. 4.5). По аналогии с законом Гука: упругое поведение характеризуется пропорциональностью между напряжением и деформацией сдвига.

Вязкость ньютоновской жидкости (μ) зависит только от температуры, давления.

Рис. 4.5. Схема сдвига слоев жидкости

Вязкость неньютоновской жидкости (μ) зависит от температуры, давления, скорости деформации сдвига и времени нахождения в спокойном состоянии.

Реологические характеристики нефтей в значительной степени определяются содержанием в них смол, асфальтенов и твердого парафина.

Вязкопластичное течение жидкости описывается уравнением Бингама:

 

τ = τо + μ* (d γ/dt), (4.10)

 

где τо – динамическое напряжение сдвига;

μ* – кажущаяся вязкость пластичных жидкостей, равная угловому коэффициенту линейной части зависимости dγ/dt = ƒ(τ).

Движение вязкопластичных нефтей аппроксимируется степенным законом зависимости касательного напряжения (τ) от модуля скорости деформации (dγ/dt):

τ = К(dγ/dt)n, (4.11)

 

где К – мера консистенции жидкости;

n – показатель функции.

С увеличением вязкости величина консистенции жидкости возрастает. Линии консистентности для различных типов реологически стационарных неньютоновских жидкостей приведены на рис. 4.6.

При n = 1, уравнение 4.11 описывает течение ньютоновских жидкостей (рис. 4.6., кривая 3), проявляющие упругие свойства. К ньютоновским жидкостям относятся, растворы индивидуальных углеводородов, смеси углеводородов до С17, газоконденсатные системы, легкие нефти, молекулярные растворы.

При n < 1 поведение нефти соответствуют псевдопластикам (кривая 2) – упруго-пластичной жидкости. Примером могут служить нефти, компоненты которых склонны к образованию надмолекулярных структур, высокопарафинистые дегазированные нефти, высокополимерные буровые растворы и др.

При n > 1 поведение нефти соответствует дилатантной жидкости (кривая 4) – вязко-пластические жидкости. Примером могут служить буровые растворы, водные растворы полимеров для повышения нефтеотдачи, представляющие собой высокомолекулярные соединения со сложным строением молекул и др.

Реологическая кривая 1 (рис. 4.6) относится к бингамовским пластикам – пластическая жидкость.

Рис. 4.6. Виды линий консистентности: 1. – бингамовские пластики; 2. – псевдопластики; 3. – ньютоновские жидкости; 4. – дилатантные жидкости

 

В состоянии равновесия нефтяная система ведет себя как пластическая жидкость и обладает некоторой пространственной структурой, способной сопротивляться сдвигающему напряжению (τ), пока величина его не превысит значение статического напряжения сдвига (τо). После достижения некоторой скорости сдвига, нефть способна течь как ньютоновская жидкость. Примером пластической жидкости могут служить нефти с высоким содержанием парафина при температурах ниже температуры кристаллизации, аномально-вязкие нефти, с высоким содержанием асфальтенов, структурированные коллоидные системы, используемые для повышения нефтеотдачи пласта.

4.4. Газосодержание нефтей

От количества растворенного в нефти газа зависят многие ее свойства: плотность, вязкость и др. Свойства нефти в пластовых условиях будут существенно изменяться за счет растворения в ней нефтяного газа (Го):

 

Свойства нефти = f (Го), Го = f (Тпл, Рпл, Рнас). (4.12)

 

Количество, которого зависит от пластовых температур (Тпл), давлений (Рпл) и от давления насыщения газонефтяных залежей.

Этот показатель в технологическом смысле называют газовым фактором:

Го = Vг/Vн, (4.13)

 

где Vг – объём выделившегося газа из объёма нефти (Vн) при н.у.

Соотношение (4.13) описывает величину полного газосодержания (Го). Величина газового фактора (Го) характеризует количество газа (в м3), содержащееся в 1 тонне нефти (в м3). Различают газовый фактор объёмный [м3/м3] и весовой [м3/т]. Величина его определяет запасы попутного газа нефтяной залежи. Газовый фактор определяют по результатам разгазирования глубинных проб нефти.

В газонефтяных залежах может на 1 м3 нефти содержаться до 1000 м3 газа. Для газоконденсатных залежей на 1 м3 конденсата может приходиться до 900-1100 м3 газа (газоконденсатный фактор).

По данным Требина Г.Ф. около 50 % залежей из 1200 имеют газовый фактор от 25 до 82 м3/м3. То есть в 1 м3 нефти в пластовых условиях растворено от 25 до 82 м3 газа.

Для нефтяных месторождений Западной Сибири величина газового фактора изменяется в диапазоне от 35 до 100 м3/м3, для нефтегазовых залежей величина газового фактора может доходить до 250 м3/м3.

 

Похожие статьи:

poznayka.org

Определение эффективности растворения асфальто-смоло-парафиновых отложений(АСПО)

Библиографическое описание:

Кудашева Ф. Х., Ширяева Р. Н., Таулбаева А. Я. Определение эффективности растворения асфальто-смоло-парафиновых отложений(АСПО) [Текст] // Технические науки в России и за рубежом: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Москва, ноябрь 2012 г.). — М.: Буки-Веди, 2012. — С. 147-150. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/55/2980/ (дата обращения: 30.10.2018).

Добыча нефти связана с большими осложнениями, заключающимися в значительном снижением объема добываемой нефти и увеличении нагрузки на насосное оборудование вследствие АСПО на стенках нефтепромыслового оборудования. На интенсивность отложений влияет повышенное содержание в составе нефти высокомолекулярных парафинов, смол, и асфальтенов и температурные условия в скважине. Для предотвращения образования и улучшения реологических свойств нефти применяются различные методы: тепловые, механические, физико-химические и химические[1-4] наиболее эффективным являются применение ингибиторов комплексного действия.

В данной работе проводилась оценка эффективности растворения АСПО растворителями, входящими в состав разработанного нами реагента ОКН. Также изучалась его влияние на реологические свойства Южно- Инзырейской нефти,которая характеризуется высоким содержанием парафинов( табл.1)

Композиция растворителя АСПО испытывалась посредством растворения шарика АСПО массой около 2,5г в 50 мл растворителя. Растворение проводилось в закрытых бюксах при температуре 20 0С.Через каждые 15 мин содержимое бюкса тщательно перемешивалось. Эффективность растворения рассчитывалась по разности масс АСПО до и после растворения. Данные тестирования приведены в табл.2.Как видно из табл.2,эффективность растворения АСПО составляет 80%.

Реологические свойства Южно- Инзырейской нефти и ее композиций исследовали на ротационном вискозиметре" Реотест"-2 при скоростях сдвига от 3 до 1312с-1 в интервале температур 15-400С.

На рис.1 приведены зависимости напряжения сдвига от скорости сдвига τr от скорости сдвига Dr для исследуемой нефти и ее композиций при 200С. По характеру течения, нефть и ее компаунды относятся к пластичным жидкостям. При более высоких температурах характер течения меняется, нефть ее композиции являются дилатантными жидкостями(рис.2)

При малых скоростях сдвига вязкость нефти и ее композиций резко уменьшается(рис.3).С увеличением скорости сдвига вязкость перестает зависеть от скорости сдвига Dr. Наблюдается переход от связнодисперсной системы к свободнодисперсной.

Зависимость вязкости от концентрации депрессорных присадок при 200С приведена на рис.4. Как видно из рис.4 оптимальная концентрация добавок составляет 0,1% масс. Наибольшее снижение вязкости достигается при введении 70% кобса и нефраса, и когда содержание активной формы составляет 30%.

В координах уравнения Френкеля определяли эффективные энергии активации вязкого течения, характеризующие прочность структуры и ассоциативность нефтяной системы. Наличие излома на зависимости IgƧ-1/T связано с фазовыми изменениями, содержащихся в нефти парафинов, находящихся при пониженных температурах в составе ассоциатов нефти, возможно,кристаллических фаз, разрушающихся и входящих из состава ассоциатов при нагревании. Поэтому система характеризуется двумя значениями энергии активации. В табл.3 представлены значения энергии активации вязкого течения в состоянии ньютоновской жидкости.

Таким образом,разработанный нами реагент ОКН с концентрацией активного вещества 30%, являются наиболее эффективной добавкой как для улучшения реологических свойств нефти, так и для улучшения АСПО.

Таблица 1

Физико-химические характеристики Южно-Инзырейской нефти

Показатели

Плотность, кг/м3

822,6

Содержание воды, % масс

0,06

Содержание серы, % масс

0,11

Температура застывания,0С

+29

Температура плавления парафина, 0С

60

Компонентный состав, % масс:

Парафины

Асфальтены

смолы

21,51

0,03

3,31

Таблица 2

Результаты тестирования композиции растворителя АСПО

Таблица 3

Значения энергии активации вязкого течения

Исследуемая система

Eакт,кДж/моль

Нефть

169±8

Нефть+0,1% (активная форма 30%)

173±45

Нефть+0,1% (активная форма 15%)

123±16

Нефть+0,1% (активная форма 36%)

133±40

Нефть+0,1% (содержание кобса70%)

108±18

Нефть+0,1% (содержание нефраса70%)

136±12

Рис. 1. Зависимость напряжения сдвига от скорости сдвига для нефти и ее компаундов с 0,05% содержания добавки при 200С.

Рис. 2. Зависимость напряжения сдвига от скорости сдвига для нефти и ее компаундов с 0,05% содержания добавки при 300С.

Рис. 3. Зависимость вязкости от скорости сдвига для нефти и ее композиций с 0,05% содержания добавки при 15%

Рис. 4. Зависимость вязкости от концентрации для нефти и ее компаундов при 200С

Литература:

  1. Писарева Р.И., Каменчук Я.А., Андреева Л.Н, Унгер Ф.Г. О природе образования и растворения асфальто- смоло- парафиновых отложений ⁄⁄ Химия и технология топлив и масел.-2005.-№6.- 38-41с.

  2. Глущенко В.Н., Шипигузов Л.М., Юрпалов И.А..Оценка эффективности ингибиторов АСПО ⁄⁄ Нефтяное хозяйство.-2007.-№5.-84-87с.

  3. Агаев С.Г., Березина З.Н., Халин А.Н.Парафиновые отложения в условиях добычи нефти и депрессорные присадки для ингибирования ⁄⁄ Журнал прикладной химии.-2006.-№8.-1373-1378с.

  4. Насибуллина А., Булыгина Т., Пивсаева Е., Рахматуллина Г. Ингибитор парафиноотложений. Оценка его влияния на реологические свойства высокопарафинистой нефти Каспийского месторождения ⁄⁄ Oil&Gas Journal Russia.-2010.-№4.-56-60с.

moluch.ru

2.2.2.3 Реологические свойства нефти

Вязкость влияет на реологические свойства нефтей.

Реология – наука, изучающая механическое поведение твердо-жидкообразных тел, структурно–механические свойства нефтей.

В уравнении (2.46) координату скорости (dv) можно представить как

dx /dt, где x - длина пути в направлении скорости движения v, а t – время. Величина dx/dy характеризует сдвиг (γ) слоев, деформацию. Соотношение F/A есть величина касательного напряжения (τ), развиваемого в движущихся слоях жидкости. Тогда для ньютоновских жидкостей уравнение Ньютона можно записать:

dγ/dt = τ/μ. (2.49)

Уравнение (2.49), описывающее связь между касательным напряжением (τ) и скоростью сдвига (dγ/dt), называется реологическим.

У ньютоновских жидкостей скорость сдвига пропорциональна касательному напряжению (давлению) и обратно пропорциональна вязкости жидкости (рис.2.17). По аналогии с законом Гука: упругое поведение характеризуется пропорциональностью между напряжением и деформацией сдвига.

Вязкость ньютоновской жидкости (μ) зависит только от температуры и давления.

Рисунок 2.17 – Схема сдвига слоев жидкости

Вязкость неньютоновской жидкости (μ) зависит от температуры, давления, скорости деформации сдвига и времени нахождения в спокойном состоянии.

Реологические характеристики нефтей в значительной степени определяются содержанием в них смол, асфальтенов и твердого парафина.

Вязкопластичное течение жидкости описывается уравнением Шведова-Бингама:

τ = τо + μ* (d γ/dt), (2.50)

где τо – динамическое напряжение сдвига;

μ* – кажущаяся вязкость пластичных жидкостей, равная

угловому коэффициенту линейной части зависимости dγ/dt = ƒ(τ).

Движение вязкопластичных нефтей аппроксимируется степенным законом зависимости касательного напряжения (τ) от модуля скорости деформации (dγ/dt):

τ = К(dγ/dt)n, (2.51)

где К – мера консистенции жидкости;

n – показатель функции.

С увеличением вязкости величина консистенции жидкости возрастает. Линии консистентности для различных типов реологически стационарных неньютоновских жидкостей приведены на рисунке 2.18.

При n = 1 уравнение (2.51) описывает течение ньютоновских жидкостей (рис. 2.18, кривая 3), проявляющие упругие свойства. К ньютоновским жидкостям относятся растворы индивидуальных углеводородов, смеси углеводородов до С17, газоконденсатные системы, легкие нефти, молекулярные растворы.

При n < 1 поведение нефти соответствуют псевдопластикам (кривая 2) – упруго-пластичной жидкости. Примером могут служить нефти, компоненты которых склонны к образованию надмолекулярных структур, высокопарафинистые дегазированные нефти, высокополимерные буровые растворы и др.

При n > 1 поведение нефти соответствует дилатантной жидкости (кривая 4) – вязко-пластические жидкости. Примером могут служить буровые растворы, водные растворы полимеров для повышения нефтеотдачи, представляющие собой высокомолекулярные соединения со сложным строением молекул и др.

Реологическая кривая 1 (рис. 2.18) относится к бингамовским пластикам – пластическая жидкость.

Рисунок 2.18 – Виды линий консистентности: 1 – бингамовские пластики; 2 – псевдопластики; 3 – ньютоновские жидкости; 4 – дилатантные жидкости

В состоянии равновесия нефтяная система ведет себя как пластическая жидкость и обладает некоторой пространственной структурой, способной сопротивляться сдвигающему напряжению (τ), пока величина его не превысит значение статического напряжения сдвига (τо). После достижения некоторой скорости сдвига, нефть способна течь как ньютоновская жидкость. Примером пластической жидкости могут служить нефти с высоким содержанием парафина при температурах ниже температуры кристаллизации, аномально-вязкие нефти, с высоким содержанием асфальтенов, структурированные коллоидные системы, используемые для повышения нефтеотдачи пласта.

studfiles.net

Предельное динамическое напряжение - сдвиг - нефть

Предельное динамическое напряжение - сдвиг - нефть

Cтраница 2

Известно, что реологические свойства нефтей, подчиняющихся закону вязкого течения Ньютона, достаточно полно описываются одним параметром - величиной коэффициента вязкости. В дальнейшем будет показано, что превышение вязкости практически не разрушенной структуры над вязкостью предельно разрушенной структуры характеризует степень проявления аномалии вязкости и определяется величиной предельного динамического напряжения сдвига нефти. Этот параметр, в свою очередь, тесно связан со многими факторами, меняющимися в пределах одной залежи и в процессе ее разработки. Ниже рассмотрено влияние каждого из этих факторов на предельное динамическое напряжение сдвига нефти.  [16]

В большинстве случаев отклонения расчетных данных от экспериментальных небольшие. Для проведения расчетов по формуле ( 38) не требуется определять пористость породы и коэффициент а, характеризующий строение пористой среды. Достаточно знать лишь предельное динамическое напряжение сдвига нефти и коэффициент проницаемости породы для нефти с разрушенной структурой, который определяется при гидродинамических исследованиях скважин.  [17]

Полученные выводы и закономерности впоследствии подтверждались результатами исследований пластовых и частично дегазированных нефтей. Изучалось влияние на предельное динамическое напряжение сдвига нефти отдельно каждого из компонентов попутного газа - азота, метана и этана. На рис. 17 изображены графики полученных зависимостей. Графики построены по среднеарифметическим значениям предельного динамического напряжения сдвига, определенным по кривым консистентностей в нескольких опытах, проведенных при одном и том же газосодержании нефти.  [19]

При этом изменение градиента динамического давления сдвига с ростом содержания асфальтенов и с повышением содержания азота в нефти характеризуется теми же закономерностями, что и изменение предельного динамического напряжения сдвига нефти в капилляре. Нефтепроницаемость песчаника с ростом предельного динамического напряжения сдвига нефти уменьшается. Образец песчаника имеет поровые каналы различного диаметра. С усилением структурно-механических свойств нефть может фильтроваться только по наиболее крупным норовым каналам, где градиент давления достаточен для разрушения структуры. В остальных поровых каналах структура либо разрушается частично, либо остается неразрушенной при данном градиенте давления.  [20]

Эффективная вязкость нефти при изменении напряжения сдвига меняется в 10 - 100 раз. Кратность изменения вязкости зависит от содержания в нефти асфальтенов, смол, от газонасыщенности и температуры. Результаты исследований многих пластовых нефтей показывают, что чем выше предельное динамическое напряжение сдвига нефти, тем сильнее меняется ее вязкость при изменении напряжения сдвига.  [22]

Проведенные нами опыты показали, что оптическая ило1 - ность нефти для света с длиной волны около 1 5 микрон даже при незначительных концентрациях в ней некоторых нефтерастворимых неионогенных ПАВ заметно возрастает. Это связано с увеличением степени дисперсности распределен ных в нефти частиц асфальтенов. Таким образом, ПАВ оказывают диспергирующее действие на асфальтены нефти, ослабляют взаимодействие между ними, что в свою очередь приводит к уменьшению аномалий вязкости и предельного динамического напряжения сдвига нефти.  [23]

За это время накоплен значительный объем опытных данных, позволяющих численно оценить влияние структурообразования на процесс фильтрации аномальных нефтей в пористой среде. Так, например, по содержанию смол, асфальтенов и составу газовой фазы представляется возможным рассчитать динамическое напряжение сдвига нефти; при известных значениях коэффициента проницаемости пласта и предельного динамического напряжения сдвига нефти можно оценить величину градиента динамического давления сдвига и градиента предельного разрушения структуры в нефти.  [24]

Было установлено, что реологические свойства нефти при добавке в воду поверхностно-активных веществ подавляются вследствие перехода в нефть части нефтерастворимых компонентов ПАВ. Прочность структуры, образованной в нефти асфальтенами, зависит от сольватных слоев, окружающих их частицы. Адсорбция молекул ПАВ на частицах асфальтенов увеличивает прочность сольватных оболочек и ослабляет взаимодействие между частицами асфальтенов. В результате снижается предельное динамическое напряжение сдвига нефти.  [25]

На рис. 18, а приведен график, показывающий влияние на предельное динамическое напряжение сдвига нефти скв. График построен в относительных координатах. На оси ординат отложены отношения предельных динамических напряжений сдвига газонасыщенной и стабилизированной нефтей, на оси абсцисс - отношение газосодержания нефтей на данной ступени к наибольшему газосодержанию, при котором велись исследования структурно-механических свойств нефти. Оказалось, что относительное предельное динамическое напряжение сдвига нефти при растворении азота увеличивается гораздо быстрее, чем при растворении метана и этана. Из рис. 19 видно, что предельное динамическое напряжение сдвига пластовых нефтей при дегазации уменьшается. Наименьшие значения этого параметра наблюдаются для стабилизированных нефтей.  [27]

Известно, что реологические свойства нефтей, подчиняющихся закону вязкого течения Ньютона, достаточно полно описываются одним параметром - величиной коэффициента вязкости. В дальнейшем будет показано, что превышение вязкости практически не разрушенной структуры над вязкостью предельно разрушенной структуры характеризует степень проявления аномалии вязкости и определяется величиной предельного динамического напряжения сдвига нефти. Этот параметр, в свою очередь, тесно связан со многими факторами, меняющимися в пределах одной залежи и в процессе ее разработки. Ниже рассмотрено влияние каждого из этих факторов на предельное динамическое напряжение сдвига нефти.  [28]

В последнее время в качестве возможного средства увеличения нефтеотдачи рассматривается жидкая двуокись углерода и ее водный раствор - карбонизированная вода. В связи с этим необходимо знать, влияет ли переходящая в нефть двуокись углерода на аномалии вязкости нефти. Оказалось, что растворенная в нефти двуокись углерода сильно уменьшает эффективную вязкость нефти с неразрушенной структурой, отчего резко снижается индекс аномалий вязкости, сильно понижается предельное динамическое напряжение сдвига нефти. Соответственно при фильтрации нефти, содержащей ССЬ, через породу уменьшаются индекс аномалий подвижности и критические градиенты давления.  [29]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

Скорость сдвига критическая - Справочник химика 21

    Стрелкой указано направление увеличения скорости сдвига, критическое значение молекулярного веса. [c.307]

    При литье ацетальных смол предпочтительны высокие скорости сдвига, однако выше определенного значения скорости сдвига ( критическая скорость ) на кривых напряжение сдвига — скорость сдвига появляются изломы. В этом случае вытекающий из сопла расплавленный материал становится неоднородным и качество изделий ухудшается. Снижение скорости впрыска приводит к уменьшению текучести материала, а также к появлению ориентационного эффекта в изделиях. [c.267]

    К образованию больших входовых эффектов и соответственно избыточных напряжений, играют определяющую роль в возникновении неоднородности струи, вытекающей из отверстия. Было высказано предположение что при достижении энергией входового эффекта определенной критической величины может произойти разрыв сплошности струи. Это явление было схематически представлено в виде диаграммы распределения энергии по длине капилляра для случаев прямоугольного и конического входов в капилляр (рис. 7.3). Как видно из рис 7.3, а, поглощенная энергия для прямоугольного входа может превысить при соответствующих скоростях сдвига критическую величину (пунктирная линия) и привести к нарушению сплошности потока. Если при тех же скоростях сдвига вход будет иметь коническую форму, то общая энергия входа распределится между двумя областями по длине конуса и пики поглощенной энергии окажутся расположенными ниже критической энергии разрыва струи, как это видно на рис. 7.3, 6. [c.141]

    Ранее отмечено, что правильные диаграммы сдвига аппроксимируются функцией ЗЬ, которой следуют некоторые псевдоожиженные слои при низких скоростях сдвига, отклоняясь от нее, однако, при определенном значении й. Известны два типа отклонений а) с увеличением угловой скорости й напряжение сдвига т подчиняется зависимости до данного критического значения йхх при превышении последнего напряжение сдвига или скорость его изменения с увеличением й становятся меньше вычисленных по закону ЗЬ (рис. У1-5). б) С увеличением угловой скорости й напряжение сдвига т следует закону 8Ь до критического значения йкг при его превышении напряжение сдвига увеличивается быстрее, чем по гиперболической синусоиде. [c.236]

    Кажущаяся вязкость дилатантной жидкости увеличивается мгновенно при увеличении скорости сдвига. Однако для ряда жидкостей кажущаяся вязкость будет увеличиваться постепенно. Такие жидкости называют реопектическими. Им свойственно постепенное структурообразование при сдвиге. При скоростях сдвига выше критических происходит разрушение структуры. Если скорость сдвига велика, структурообразования не происходит. Обычно кажущаяся вязкость реопектических жидкостей увеличивается со временем, приближаясь к максимальной величине при определенной скорости сдвига. Большинство реопектических жидкостей в состоянии покоя очень быстро восстанавливают свою обычную вязкость. [c.184]

    Уравнения (IV.48) и (IV.51) не могут выполняться при низких значениях Р и ь. При этих условиях флокуляция преобладает над дефлокуляцией, т. е. связи между частицами не разрываются, а вместо этого или происходит дополнительная флокуляция и образуются новые связи, или флокулированные частицы сдвигаются ближе друг к другу и образуют более компактные структуры. При критической верхней скорости сдвига все связи будут разрушены, так что уравнение (IV.54) не будет справедливо за этой точкой. Тем не менее оно должно иметь сплу в широкой области условий. [c.225]

    Последнюю стадию дефлокуляции при сдвиге можно рассматривать как разрыв сил притяжения между остаточными парами капель. В этих парах капли разделяются, когда силы притяжения превзойдены гидростатической силой, создаваемой непрерывной фазой при сдвиге. Для монодисперсной эмульсии при отсутствии деформации сдвига критическая скорость сдвига, которая является причиной разрушения, дается выражением [c.251]

    Необходимо иметь в виду следующие ограничения. При исследовании расплавов скорость сдвига у = должна быть меньше критического значения, при котором начинается дробление расплава. Для полимерных растворов максимальное значение скорости сдвига определяется величиной й, при которой начинают играть роль центробежные силы [40]. [c.167]

    В коллоидных растворах, стабилизированных полимерными веществами, толщина защитной оболочки может быть весьма значительной. Кроме того, и вязкость дисперсионной среды т1о может быть в этом случае большой. По этой причине критическая скорость сдвига -укр может оказаться на несколько порядков меньше, чем рассчитанная в задаче VI 1.17.3. [c.232]

    В дальнейшем темп разрушения снижается и каждое приращение скорости сдвига вызывает и соответствующее ему увеличение напряжения сдвига. При полном разрушении структуры кривая консистентности, как и в первом случае, приобретает прямолинейный вид и фильтрация происходит по линейному закону. Как видим из рис. 1, кривая 2 в основном отличается от кривой / наличием неоднозначной зависимости между скоростью сдвига и напряжением сдвига в области движения структурированной нефти, а также существованием критического напряжения сдвига, которое характеризует начало разрушения структуры в нефти. Величина ткр зависит от времени, в течение которого нефть находилась в покое, и физико-химических свойств нефти. В табл. 1 приведены значения 1К для некоторых нефтей Манчаровского месторождения в зависимости от времени покоя. [c.40]

    Для расчета продвижения фильтрата бурового раствора в приствольной области методами подземной гидродинамики необходима информация о параметрах пластовой системы - вязкости флюидов, эффективных значениях проницаемости и пористости, критических напряжениях и скоростях сдвига (давлениях и скоростях фильтрации) и т.п. Требуемые данные обычно получают из кривых течения или фильтрации, представляющих собой зависимость степени равновесного разрушения структуры жидкости от скорости ее деформации, характерной для реальных условий. [c.28]

    С введением наполнителей заметно меняется характер течения эластомеров, возрастает аномалия вязкости и тем значительнее, чем активнее наполнитель, возрастают критические значения напряжения и скорости сдвига, т. е. т и ук> при которых наблюдается эластическая турбулентность и неустойчивое течение. В табл. 1.2 приведены для примера реологические характеристики резиновых смесей, содержащих 50 масс. ч. технического углерода различных типов. [c.28]

    В наполненных резиновых смесях увеличение содержания пластификатора приводит к снижению fig и повышению критической скорости сдвига Yk- [c.29]

    Убывающую зависимость вязкости от мгновенного значения напряжения или скорости сдвига называют псевдопластичностью или аномалией вязкости [4]. Отсутствие заметных деформаций в материале при напряжениях, меньших некоторого критического, и развитие течения при больших напряжениях называют пластичностью [19]. Комбинация элементарных реологических свойств, (упругости и вязкости) известна как вязкоупругость [27]. [c.18]

    Сополимеры ТФЭ — ГФП и ТФЭ — ПФ(АВ)Эф вызывают наибольшие трудности при переработке из-за низких значений критической скорости сдвига (3—5 с для ТФЭ — ГФП). Для исключения явления дробления расплава сополимеры должны перерабатываться при низких скоростях впрыска при литье под давлением. Оборудование должно обеспечивать точность регулирования напряжения сдвига (давления впрыска) 0,3—0,4 МПа (3—4 кгс/см ), скорости сдвига (скорости впрыска) 0,05—2 с и температуры цилиндра и формы 1—2°С [18, 23]. Литье под давлением сополимера ТФЭ — ПФ(АВ)Эф проводят при температуре расплава 340—430 °С и формы 200°С, Экструзию этих сополимеров рекомендуют проводить при низком числе оборотов червяка [23], через широкую профилирующую щель с последующей вытяжкой до необходимых размеров экструдата. Для исключения дробления расплава можно дополнительно снижать вязкость расплава непосредственно в головке, повышая температуру в этой зоне для сополимера ТФЭ — ГФП до 405 °С. [c.202]

    Литье под давлением. Переработку фторопласта-4М, 4МБ и 4МБ-2 литьем под давлением производят при температуре от 250 до 370°С (по зонам), давлении впрыска 500—1500 кгс/см и небольшой регулируемой скорости впрыска. Скорость течения расплава полимера должна быть постоянной. Форма должна подогреваться до 200—250 °С. Усадка полимера в форме в зависимости от толщины стенок и условий формования колеблется от 0,9 до 1,5%. При любом размере сопла, по которому течет расплав, скорость сдвига прямо пропорциональна скорости движения расплавленной массы полимера, зависящей, в свою очередь, от скорости движения поршня. При превышении скорости сдвига расплава критического значения (выше 5—10 с ) происходит разрыв расплава с появлением на поверхности рыбьей чешуйки и расслоения. Для предотвращения разрыва расплава следует уменьшить скорость течения расплава и применить литники большего диаметра. [c.153]

    Феноменологическая теория тиксотропии конденсированных полимерных систем, развитая в работах исходит из того, что в процессе тиксотропного разрушения структуры происходит трансформация релаксационного спектра полимера, существо которой состоит в том, что релаксационный спектр как бы усекается со стороны максимального времени релаксации. При таком подходе для определения закономерности тиксотропного изменения вязкостных свойств достаточно задать функцию, определяющую характер изменения максимального времени релаксации в зависимости от скорости сдвига и величины деформации сдвига. Предполагается, что разрыв п-ного элемента происходит в тот момент, когда его упругая энергия достигает критического значения "  [c.64]

    Наблюдая за истечением полимера из насадка круглого и прямоугольного сечений, можно заметить, что увеличение скорости сдвига сопровождается не только ростом величины эластического восстановления. Начиная с определенного значения скорости сдвига, которое в дальнейшем мы будем называть критическим, струя экструдируемого полимера теряет правильную цилиндрическую форму и на ее поверхности появляются вмятины и утолщения - . [c.96]

    Другой метод увеличения критической скорости сдвига состоит в повышении температуры расплава, так как при этом напряжение сдвига уменьшается, а величина релаксационного модуля остается почти прежней, изменяясь в отношении От-( )/07- (/) = ТоРо/Гр. [c.100]

    Весьма интересны данные, полученные в работе авторы которой исследовали влияние угла входа на величину критической скорости сдвига. Оказалось, что уменьшая величину угла входа от 90° до 3°, можно при экструзии полипропилена (Т = 190° С) существенно увеличить значение критического градиента скорости (от 480 до 18 ООО сек ), как зто видно из рис. У.46. [c.298]

    Описанный метод позволяет проектировать головки примерно с двукратным запасом по величине критической скорости сдвига. [c.300]

    При переходе от полимера в блоке к растворам сегментная плотность в сетке зацеплений снижается. Это облегчает снижение концентрации узлов зацеплений под влиянием де-формир ования. В результате уменьшается критическое напряжение сдвига, при котором появляется аномалия вязкости. С исчезновением сетки существенно изменяется механизм аномалии вязкости. Для его проявления за счет распрямления макромолекул и ориентационного эффекта необходимо значительное повышение напряжений и скоростей сдвига — критические напряжения сдвига растут. [c.394]

    При напряжениях, меньших критического, и при ненродол-жительном действии нагрузок деформация носит обратимый характер, и битумы являются эластичными. При повышении напряжений и скоростей сдвига структура Йитума разрушается, в [c.16]

    Фламерфельт [24] исследовал влияние эластичности непрерывной вязкоэластичной фазы на деформацию и дробление ньютоновской диспергируемой фазы. В качестве непрерывной фазы он использовал водный раствор полиакриламида, а в качестве диспергируемой фазы — раствор низкомолекулярного полистирола в дибутил-фталате. Было показано, что существует минимальный размер капли соответствующий данной жидкой системе, по достижении которого дробление прекращается. Увеличение эластичности непрерывной фазы приводит к возрастанию минимального размера капель и критической скорости сдвига, при которой происходит дробление капель, поскольку конечное значение напряжения сдвига зависит от величины У- В соответствии с полученными ранее результатами увеличение вязкости непрерывной фазы приводит к обратному эффекту. Фламерфельт обнаружил также интересное явление в условиях неустановившегося сдвигового течения (ступенч тое изменение прикладываемого напряжения) минимальный размер капли и критическая скорость сдвига значительно меньше получаемых при постоянном напряжении сдвига. Поэтому он предположил, что диспергирование в вязкоэластичной среде должно протекать более полно при переменных условиях сдвига. Действительно, именно такие переменные условия сдвига реализуются в узком зазоре между гребнем ротора и стенкой смесительной камеры, а также в экструдере, снабженном смесительным устройством барьерного типа . [c.390]

    УП.17.4. Решить задачу, аналогичную предыдущей, при действии электрического поля на дисперсную систему и при наличии у частиц жесткого электрического дипольного момента величиной д,. Какова должна быть величина ц, чтобы критическая скорость сдвига составляла КР с при заданных величинах т]а, Е, а Сколько униполярно ориентированных молекул воды на поверхности частицы могут создать нужное значение р,  [c.228]

    Кривая консистентности 2 на этом же рисунке получена после нахождения нефти в покое перед опытами в течение 40 часов. Фильтрация нефти с неразрушенной структурой при малых скоростях сдвига происходит в режиме ползучести по линейному закону. В отличие от первой кривой в этом случае каждой скорости сдвига соответствует более высокое значение напряжения сдвига и линейный закон фильтрации наблюдается до значительных величин напряжений сдвига. С достижением некоторого критического значения напряжения сдвига (tw), с увеличением скорости сдвига происходит резкое снижение напряжения сдвига. Причем такое явление наблюдается в очень узком интервале скорости сдвига и носит название сверханомалии вязкости [1]. Подобное поведение наблюдалось исследователями у так называемых гг- ррдп- [c.39]

    Используя метод капиллярной вискозиметрии, можно получать кривые течения (кривые зависимости скорости сдвига от напряжения сдвига или эффективной вязкости от скорости сдвига, представляемые обычно в логарифмических координатах), оценивать температурные коэффициенты вязкости и энергию активации вязкого течения, степенные константы уравнения Оствальда-де-Вилла, определять критические скорости и напряжения сдвига, соответствующие наступлению нерегулярного течения или эластической турбулентности , величину усадки или эластического восстановления (степень разбухания экструдата). Наиболее распространенным методом измерения усадки У и разбухсшия экструдата d/D является гравиметрический. Метод заключается во взвешивании отрезка экструдата определенной длины и сравнении полученной массы Рэ с расчетной Рр [c.448]

    Многие полимерные системы в текучем состоянии представляют -обой упруго-вязкие тела, в которых существуют надмолекулярные структуры, обусловливающие проявление высокой эластичности. При деформировании всегда происходит их разрушение, сколь бы ни были малы напряжен]1я и скорости сдвига. Экспериментально это разрушение отмечается только при достаточно высоких напряжениях и скоростях сдвига, когда значительное число прочных структурных элементов (ассоциатов макрЪмолекул — пачек и т. п.) не успевает самопроизвольно распадаться под действием теплового движения и происходит их принудительное разрушение под действием сдвига. Такому резко выраженному разрушению структуры предшествует более или менее значительное развитие высокоэластической деформации. Ему отвечает достижение критических (предельных) Значений высокоэластической деформации, касательных и нормальных напряжений. Переход через предельные значения касательных на1у)яжений принято называть переходом через предел прочности. В отличие от твердых тел у полимерных систем в текучем состоянии переход через предел прочности может не сопровождаться нарушением сплошности тела вследствие наличия у них большого Числа легко разрушающихся и легко восстанавливающихся связей между структурными элементами. [c.243]

    Обычные жидкие ВВ являются ньютоновскими системами. Скорость их деформации прямо пропорциональна приложенному напряжению. Однако при загущении жидких ВВ высокополиме-рами при введении дисперсной фазы они, как правило, становятся неньютоновскими или даже вязко-пластическими. У неньютоновских жидкостей скорость сдвига растет с напряжением по степенному закону с показателем более единицы, т. е. вязкость такой системы зависит от приложенной нагрузки. В связи с этим для неньютоновых жидкостей в задаче Левича необходимо использовать т], соответствуюш,ую возмущающему напряжению Р (и1и2) . = J /p2 Подстановкой в формулу Левича (93) выражения для т] в виде т) = получаем, что критическое условие в этом случае имеет вид [c.211]

    Особенностью реологических свойств наполненных растворов и расплавов является также существование предела текучести, который проявляется, начиная с некоторой критической концентрации наполпителя [357]. Напряжение, соответствующее пределу текучести, возрастает с повышением содержания наполнителя в системе, но не зависит от вязкости исходного полимера [364]. При напряжениях ниже предела текучести течение наполненных систем также возможно, но вязкость при этом очень велика и не зависит от молекулярной массы полимера. При больших напряжениях сдвига структура, образуемая частицами наполнителя, разрушается. Так, например, для расплавов полистирола, содержащего до 54% наполнителя в виде твердых шариков размером 150—260 мкм, был обнаружен предел текучести, который резко возрастает до содержания наполнителя около 12%, а затем до 35%-ной концентрации остается постоянным и далее вновь возрастает на несколько порядков. При этом введение наполнителя приводит к появлению аномально-вязкого течения в той области скоростей сдвига, в кото- [c.194]

    Обычный прием, с помощью которого характеризуется начальный момент выхода в режим неустойчивого течения, состоит в указании критического напряжения сдвига или критической скорости сдвига. Хоуэлле отмечает , что поскольку эластичность расплавов возрастает с увеличением значения средневесового молекулярного 98 [c.98]

chem21.info