隨著油田采出液含水率的逐漸升高,先后出現(xiàn)了二次、三次采油技術,其中三次采油技術通過堿-表面活性劑-聚合物驅(qū)油明顯提高了原油產(chǎn)收率。旋流器以其設備體積小、處理量大、分離效率高等優(yōu)點,被廣泛應用于石油化工等領域。聚合物驅(qū)油技術的使用改變了處理液的流變特性,提高了水相粘度,不僅使抽油桿等受力情況更加復雜,而且降低了旋流器的分離性能,增大了油田采出液及地面污水的處理難度。為了探索含聚對介質(zhì)流變特性的影響,本文采用流變儀針對不同濃度聚合物溶液開展了流變分析實驗,掌握了含聚濃度對介質(zhì)流變特性的影響規(guī)律,得出了不同濃度聚合物溶液的粘度、剪切應力隨剪切速率的變化情況,以及不同濃度聚合物溶液的稠度系數(shù)和流變行為指數(shù)等基本流變特性參數(shù)。采用牛頓流體數(shù)值模擬方法針對不同粘度條件對旋流器流場特性的影響進行數(shù)值模擬分析,掌握了連續(xù)相介質(zhì)粘度對旋流器速度場、壓力場、油相體積分數(shù)和分離效率的影響,得出了粘度對旋流器效率產(chǎn)生影響的臨界值�；谖锢砑羟薪嫡硻C理提出了一種機械降粘裝置,并完成了結構參數(shù)設計,通過正交試驗的方法以降粘裝置出口處粘度均值為輸出指標完成了降粘裝置的結構參數(shù)優(yōu)化。采用非牛頓流體數(shù)值模擬方法,根據(jù)流變測量實驗得出的流變特性參數(shù),對不同濃度聚合物溶液進行數(shù)值模擬,研究聚合物溶液濃度對旋流器分離性能的影響以及降粘裝置的降粘效果。為了保證研究的準確性,構建了降粘裝置與旋流器裝配的一體化流體域模型,采用非牛頓流體數(shù)值模擬方法對流場特性和分離效率等開展了數(shù)值模擬分析,對串聯(lián)降粘裝置后旋流器的分離性能進行研究,并構建實驗系統(tǒng)開展實驗驗證,實驗結果與數(shù)值模擬結果吻合良好,驗證了機械降粘裝置的可行性及本文數(shù)值模擬的準確性。
【學位單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TE934
【部分圖文】：

用機械降粘方法時，我們可以使聚合物多次流經(jīng)狹小孔隙，而不是單次流經(jīng)孔隙。Rho T.等[46]研究表明聚合物的降粘和聚合物的分子量與分子結構均有關分子結構會對聚合物降粘程度產(chǎn)生更大的影響。高速剪切的條件會使聚合物裂，聚合物以氧化還原機理而降解。劉新亮等[47]研究了超聲波的強度、頻率、時間和溫度等參數(shù)對污水粘度響，得知，超聲波可以對聚合物進行有效降解，污水經(jīng)處理后，粘度降低以上。1.4.3 聚合物的熱降解聚合物在油田中的應用以水溶液為主，常溫條件下性質(zhì)較為穩(wěn)定，但在有氧的情況下就會發(fā)生降解[48]。熱降解研究方法主要以熱重分析法和微分掃熱法，研究發(fā)現(xiàn)溫度在 100~900 攝氏度的范圍內(nèi)，聚丙烯酰胺主要經(jīng)歷兩次解階段。如圖 1.1 所示，聚丙烯酰胺固體質(zhì)量減少，主要由于其降解生成了 NCO2和 H2O，并確定當溫度在 93 攝氏度以下時，由于碳鏈穩(wěn)定，不會發(fā)生解，但水解度較高[49]。

Changhong Gao 等[50]針對聚合物在地下環(huán)境容易發(fā)生剪切和加熱可以被嚴重降解的現(xiàn)象，對分子量為 1000 萬和 2000 萬的 HPAM 樣品進行測試研究剪切和高溫對其粘度影響。結果表明，剪切和高溫均能使聚合物粘度顯著降低，其流變特性符合經(jīng)驗冪律方程，并提出了 HPAM 粘度與剪切速率、聚合物濃度和溫度的簡單關系式。1.4.4 聚合物的生物降解生物降解是指在有機物在生物酶的作用下，進行一些生物化學反應轉化為簡單化合物的過程，甚至可全部轉化為無機物[51]。聚合物的生物降解是指對相關的微生物進行培養(yǎng)和馴化，從而誘導出降解聚合物的能力，主要包括細菌、真菌和藻類等。微生物對聚合物的降解機理主要分為三類，如圖 1.2 所示，一是由于微生物自然增長而使聚合物發(fā)生機械性破壞的生物物理作用，二是微生物與聚合物產(chǎn)生相對作用發(fā)生的化學反應而生成新物質(zhì)的生物化學作用，三是酶對微生物的直接作用，使聚合物被侵蝕導致分子鏈變短或氧化。聚合物溶液的生物降解是通過三者的共同作用實現(xiàn)，整個過程伴有物理過程和化學過程，并相互促進[52]。

第一章 緒論本文的研究思路與主要內(nèi)容聚合物在新型的驅(qū)油技術中占有重要的地位，具有廣闊的發(fā)展前景，油田重要的分離裝置，必須與時俱進，適應當今油田介質(zhì)分離的新形高旋流器含聚適用性，使旋流器在含聚條件下的仍保持較高的分離效要意義。旋流器經(jīng)歷了不斷的技術和理論創(chuàng)新，得到各種新型旋流器當今分離工況的新形勢，分離效率也越來越高。面對當今油田分離新聚條件下的油水分離，若只局限于對旋流器的自身結構進行改進，提分離效率，在現(xiàn)有技術的基礎上提升幅度有限。如圖 1.3 所示，為本線圖。
【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 袁惠新;殷偉偉;付雙成;呂浪;未莉莉;;介質(zhì)黏度對旋流器壁面磨損的數(shù)值模擬研究[J];食品工業(yè);2015年12期

2 閆磊;;驅(qū)油用聚丙烯酰胺降解研究進展[J];黑龍江科技信息;2015年29期

3 張磊;劉衛(wèi)麗;;聚丙烯酰胺類聚合物驅(qū)油機理調(diào)研[J];化工管理;2015年27期

4 曹雨平;姜臨田;;水力旋流器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J];工業(yè)水處理;2015年02期

5 劉書孟;董喜貴;劉鼎恒;徐保蕊;趙立新;;黏度對三相分離旋流器性能影響的數(shù)值模擬[J];石油化工設備;2014年03期

6 劉新亮;藺愛國;尹海亮;張菅;楊建剛;;超聲波降解含聚油田污水的研究[J];工業(yè)水處理;2014年03期

7 孟寶;王小春;于浩;;國內(nèi)外水力旋流器的研究進展[J];煤炭加工與綜合利用;2013年05期

8 于志省;夏燕敏;李應成;;耐溫抗鹽丙烯酰胺系聚合物驅(qū)油劑最新研究進展[J];精細化工;2012年05期

9 范大為;呂春天;;旋流器在國內(nèi)油田現(xiàn)場的應用狀況[J];中國石油和化工標準與質(zhì)量;2011年06期

10 劉江紅;潘洋;賈云鵬;;油田含聚污水處理技術研究進展[J];化學與生物工程;2011年01期

相關博士學位論文 前1條

1 王海剛;旋風分離器中氣—固兩相流數(shù)值計算與實驗研究[D];中國科學院研究生院（工程熱物理研究所）;2003年

相關碩士學位論文 前1條

1 琚選擇;除油水力旋流器三維數(shù)值模擬研究[D];中國石油大學;2008年

本文編號：2856013