Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Viscoelastic effects under water-polymer flooding conditions of the fractured-porous reservoir

Pogrebnyak Volodymyr G., Shimanskii Volodymyr Y., Pogrebnyak Andriy V., Perkun Iryna V.

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 7

455--463

EN

The work is devoted to the numerical simulation of the flow of simple and viscoelastic (polymer solution) fluids through a fracture by using polymer solutions for enhanced oil recovery from a reservoir. Polymer solutions have viscoelastic properties. Therefore, when polymer solution flows through the slot, we use the well-known Maxwell’s fluid model with the Jaumann derivative to evaluate deformation characteristics of the flow (stream functions, distributions of the longitudinal velocity gradient and normal stress) resulting in the manifestation of abnormal (compared with the behaviour of the ordinary fluid) effects. The case of slow flow is considered. In this case, the inertial terms can be neglected, the velocities, stresses, and stream functions can be written as the decomposition by Weisenberg number, and we can assume that the Weissenberg number is less than one. The determined regularities of viscoelastic (polymer solution) liquid behaviour with longitudinal velocity gradient and the elastic deformations effects manifested in this case have a decisive meaning in understanding the mechanism of anomalously high oil recovery capacity of a reservoir by using water-polymer flooding of the fractured-porous reservoir. Understanding the nature of the effects of elastic deformations under the conditions of water-polymer flooding of the fractured-porous reservoir enables hydrodynamic calculations of the optimal flow of the polymer solution. One of the main issues that need to be solved when developing the technology for increasing oil recovery from formations using polymer solutions is to determine the optimal flow regime in the fractured-porous reservoir. The calculation results verify the ideas obtained from the experimental solution of this problem concerning the strain-stress state of polymer macromolecules (liquid elements) during polymer flow in the inlet area of the fracture in the oil reservoir and confirm the possibility of using numerical analysis of convergent polymer flow for calculating longitudinal velocity gradients in the inlet area of the fracture and can also serve as additional substantiation of the proposed earlier mechanism for increasing oil recovery from reservoirs by using polymer solutions.

PL

Praca poświęcona jest symulacji numerycznej przepływu płynów prostych i lepkosprężystych (roztworów polimerowych) przez szczelinę z wykorzystaniem roztworów polimerowych w celu zwiększenia wydobycia ropy naftowej ze złoża. Dlatego, gdy roztwór polimeru przepływa przez szczelinę, używamy dobrze znanego modelu cieczy Maxwella z pochodną Jaumanna do oceny charakterystyk deformacji przepływu (funkcje strumienia, rozkład gradientu wzdłużnego prędkości i normalnego naprężenia), co skutkuje pojawieniem się nietypowych (w porównaniu z zachowaniem zwykłego płynu) efektów. Rozważany jest przypadek spowolnionego przepływu. W tym przypadku składowe inercyjne można pominąć, prędkości, naprężenia i funkcje strumienia można zapisać jako rozkład wg liczby Weisenberga i możemy założyć, że liczba Weissenberga jest mniejsza niż jeden. Określone prawidłowości lepkosprężystych właściwości cieczy (roztworu polimeru) z gradientem prędkości wzdłużnej, jak i przejawiające się w tym przypadku efekty odkształceń sprężystych, mają decydujące znaczenie dla zrozumienia mechanizmu anomalnie wysokiej wydajności wydobycia ropy naftowej ze złoża poprzez nawadnianie złoża szczelinowo-porowego cieczą wodno-polimerową. Zrozumienie natury efektów odkształceń sprężystych w warunkach nawadniania szczelinowo-porowatego złoża cieczą wodno-polimerową umożliwia przeprowadzenie obliczeń hydrodynamicznych optymalnego przepływu roztworu polimeru. Jednym z głównych zagadnień, które należy rozwiązać podczas opracowywania technologii zwiększania wydobycia ropy naftowej z formacji za pomocą roztworów polimerowych, jest określenie optymalnego reżimu przepływu w zbiorniku szczelinowo-porowym. Wyniki obliczeń weryfikują koncepcje uzyskane z eksperymentalnego rozwiązania tego problemu dotyczącego stanu naprężenia makrocząsteczek polimeru (elementów ciekłych) podczas przepływu polimeru w obszarze wlotowym szczeliny w zbiorniku ropy naftowej i potwierdzają możliwość zastosowania analizy numerycznej zbieżnego przepływu polimeru do obliczania gradientów prędkości wzdłużnej w obszarze wlotowym szczeliny, a także mogą służyć jako dodatkowe uzasadnienie proponowanego wcześniej mechanizmu zwiększania wydobycia ropy naftowej ze złóż za pomocą roztworów polimerowych.

2

Perforation of oil and gas wells by a high-velocity jet of polymer solution

Pogrebnyak Volodymyr G., Chudyk Igor I., Pogrebnyak Andriy V., Perkun Iryna V.

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 1

3--12

EN

The work is devoted to the development of a technological process for perforating oil and gas well casing strings by a highvelocity jet of a polymer solution. The proposed method of well perforation refers to methods for the secondary opening of productive deposits in the well by hydrojet perforation of the casing strings, annulus cement ring (stone) and rock. The new knowledge about the dynamics of polymer solutions under the conditions of flow through the jet-forming nozzles of a hydroperforator, which create a high-velocity jet, became the main scientific basis for this method of hydroperforation of oil and gas well casings. The study of the reaction of polymer solutions to the hydrodynamic effect with stretching led to the formulation of a structural concept, the “common denominator” of which is a strong deformation effect of the hydrodynamic field on macromolecular coils, which in terms of nonequilibrium thermodynamics generates a kind of rubber-like high elasticity. The peculiarities of the hydrodynamic behaviour of aqueous solutions of polyethylene oxide (PEO) during flow under the conditions of various nozzle jets were modelled, and the regularities of the influence of the resulting dynamic structures on the efficiency of hydrojet water–polymer perforation were established. The mechanism of hydrojet water–polymer perforation of casing columns in oil and gas wells was clarified. The mechanism of the large destructive capacity of a high-velocity polymer solution jet is not due to the reduction of turbulent friction by small polymer additives (the Toms effect), but consists in the destructive action of the dynamic pressure of the water–polymer jet “reinforced” by highly developed macromolecular coils and the dynamic structures formed under the action of extended flow in the inlet section of the hydroperforator nozzles. The method of perforating oil and gas well casings comprises the exact determination of the perforation zone in lowering on production tubing a hydroperforator with 2–4 jet flow-forming nozzles for directing hydrojet to the zone of perforation, sealing the inside cavity of tubing pipes and the jet operators, actuating a ball valve at the bottom of the jet operators, sealing the annulus with a self-sealing gland and supplying the working cutting fluid to the tubing – which differs in that the aqueous solution of PEO used as a working cutting fluid has a molecular weight of 6 · 106 and a concentration 0.003–0.007% by weight and a working pressure of 100–300 MPa. The PEO additives are very environmentally friendly because this polymer is not harmful to humans or the environment. Experimental and industrial testing of this method of well perforation, which was carried out during the secondary opening of a reservoir at a well in the Carpathian oil- and gas-bearing region, confirmed the practical and economic feasibility of its use.

PL

Praca poświęcona jest opracowaniu procesu technologicznego perforacji kolumn rur okładzinowych odwiertów ropnych i gazowych za pomocą strumienia roztworu polimeru o dużej prędkości. Zaproponowana metoda perforacji odwiertów odnosi się do metod wtórnego udostępniania złóż produkcyjnych za pomocą hydroperforacji kolumny rur okładzinowych, płaszcza cementowego (kamień) i skały. Uzyskana nowa wiedza na temat dynamiki roztworów polimerów w warunkach przepływu przez dysze strumieniowe hydroperforatora, które tworzą strumień o dużej prędkości, stała się główną podstawą naukową dla tej metody hydroperforacji rur okładzinowych w odwiertach ropnych i gazowych. Badanie reakcji roztworów polimerów na efekt hydrodynamiczny z naprężeniem pozwoliło na sformułowanie koncepcji strukturalnej, której podstawą jest silny wpływ odkształcenia pola hydrodynamicznego na kulki wielkocząsteczkowe, co w warunkach termodynamicznej nierównowagi generuje swego rodzaju „podobną do gumy” wysoką elastyczność. Zbadano osobliwości hydrodynamicznego zachowania się wodnych roztworów tlenku polietylenu (PEO) w modelowych warunkach podczas przepływu przez różne dysze tworzące strumień oraz ustalono prawidłowości dotyczące wpływu utworzonych struktur dynamicznych na efektywność hydroperforacji strumieniem woda–polimer. Wyjaśniono mechanizm hydroperforacji kolumn rur okładzinowych strumieniem wodno-polimerowym w odwiertach ropnych i gazowych. Mechanizm dużej zdolności niszczącej strumienia roztworu polimeru o dużej prędkości nie wynika ze zmniejszenia oporów w warunkach przepływu turbulentnego przez małe dodatki polimeru (efekt Tomsa), ale polega na niszczącym działaniu ciśnienia dynamicznego strumienia woda–polimer „wzmocnionego” przez silnie rozwinięte wiązki makromolekularne i struktury dynamiczne powstające w wyniku działania wydłużonego przepływu w sekcji wlotowej dysz hydroperforatora. Metoda perforacji rur okładzinowych odwiertów ropnych i gazowych polega na dokładnym określeniu strefy perforacji, opuszczaniu na rurach wydobywczych aparatu perforacyjnego z 2–4 dyszami formującymi strumień w celu skierowania przepływu w strefę perforacji i uszczelnieniu wnętrza rur wydobywczych. Następnie operatorzy perforatora uruchamiają zawór kulowy umieszczony w jego dolnej części, następuje uszczelnienie przestrzeni pierścieniowej samouszczelniającą dławnicą i doprowadzenie cieczy roboczej do rur. Jako płyn roboczy używany jest wodny roztwór tlenku polietylenu o masie cząsteczkowej 6 · 106 i stężeniu 0,003–0,007% wag. i pod ciśnieniem roboczym 100–300 MPa. Dodatki PEO są bardzo przyjazne dla środowiska, ponieważ polimer ten nie jest szkodliwy dla ludzi ani środowiska. Doświadczalne i przemysłowe testy tej metody perforacji odwiertów, które przeprowadzono podczas wtórnego udostępnienia złoża ropno-gazowego w jednym z odwiertów rejonu karpackiego, potwierdziły zasadność jej wykorzystania pod względem praktycznym i ekonomicznym.

3

Roztwory polimerowe do zabezpieczania otworów pali i wykopów szczelinowych

Kłosiński Bolesław, Rychlewski Piotr

Materiały Budowlane

|

2022

|

nr 2

15--17

PL

Przedstawiono informacje o roztworach polimerowych do zabezpieczania otworów pali i szczelin, właściwości polimerów naturalnych i sztucznych, sposób ich działania, różnice w porównaniu z zawiesiną bentonitową. Opisano zasady stosowania roztworów polimerowych, sposób przygotowania, stężenie polimerów, sposoby kontroli roztworów, ich regeneracji i utylizacji oraz popełniane błędy. Zaletą stosowania polimerów jest łatwiejsze ich przygotowanie niż zawiesiny bentonitowej, mniejsze urządzenia, mniejsze zbiorniki, szybsza gotowość do użycia, a także czystość placu robót, łatwe oczyszczanie sekcji przed betonowaniem oraz łatwiejsza utylizacja zużytego roztworu. Konieczne jest jednak skontrolowanie całkowitego usunięcia osadu piasku i oczyszczenia dna otworu lub szczeliny przed zabetonowaniem. W artykule podano przykłady zastosowania polimerów w kraju.

EN

Information on polymer fluids for supporting pile boreholes and diaphragm excavations, properties of natural and artificial polymers, way of its performance, differences against bentonite slurries are presented. Rules of using of polymer fluids, their production, concentration of polymers, checking of their properties, regeneration, disposal and mistakes made sometimes are described. The advantages of the polymer fluids are easier production than of the bentonite slurry, smaller equipment and storage tanks, quicker making ready to use, and also clean working site, ease cleaning of a section before concreting and easier disposal of used up liquid. However, it is necessary to check a full removing of the sand sediment and cleaning up of the bottom of a borehole or excavation before concreting. Examples of polymer fluids application in Poland are given.

4

Field-induced structuring and light transmission in a gravitationally stratified ferrosuspension: an application in polymer film viscometry

Shulman Z. P., Kashevski S. B., Prokhorov I. V.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2004

|

Vol. 9, no 4

771-779

EN

The dynamics of structuring and light transmission in response to a transverse magnetic field applied to a gravitationally stratified layer of a ferromagnetic suspension is studied numerically and experimentally. The results obtained have been used to substantiate and implement in practice a magnetooptical method of measuring the fluid viscosity in thin films. This method is employed to investigate the viscosity kinetics of a polymer solution in a drying film.

5

Squeeze flow of concentrated suspensions of spheres in Newtonian or shear-thinning fluids

Collomb J., Chaari F., Chaouche M.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2003

|

Vol. 8, no spec.

219-224

EN

The squeeze flow behaviour of concentrated suspensions of spheres in both Newtonian and shear thinning fluids is investigated experimentally. Analysing the evolution of the squeeze force as a function of time for different controlled velocities, the suspension is found to present two main flow regimes. The first regime is characterized by the situation in which the force decreases when the velocity decreases, which is expected and corresponds to a power-law fluid flow of the suspension. In the second regime the force increases when the velocity decreases which is an indication of solvent filtration through the particle skeleton that behaves then as a quasi-rigid porous media. It is found that the transition between the two regimes is a result of a competition between the viscous shear forces due the flow of the suspension and the damping force caused by the filtration of the fluid through the porous media made up by the particles. It is shown that the addition of a small amount (1000ppm) of a polymer (Xanthan) to the solvent significantly decreases the squeeze velocity for which we have fluid filtration.

6

Rheological properties of mineral base oils and polymer solutions for engine lubricants

Muraki M., Kurihara I., Igarashi J.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2003

|

Vol. 8, no spec.

87-92

EN

Viscosity-pressure-temperature relations of paraffinic mineral base oils at a pressure up to 0.7GPa were determined with a falling ball type viscometer. The viscosity at a higher pressure condition than that of the viscometer was derived from traction curves determined with a disk-on-ball type EHD tester. When the viscosity were plotted against pressure, for the oils with higher viscosity index than 120, the viscosity derived from traction measurements followed the extrapolated curve to the high pressure region by the Yasutomi formula using the parameters obtained with the viscometer. Then, traction characteristics and oil film formability were determined for polymer solutions compared to their base oils. The addition of polymer had little effect on traction but shows a slight increase in film thickness compared to the results for its base oil. This is because the viscosity-pressure coefficient governing traction is little affected by the addition of polymer. Moreover, it was shown that the EHD inlet viscosity of polymer solutions derived by applying the Hamrock-Dowson formula to the film thickness measurements revealed a much lower value than its atmospheric viscosity at low shear rates.

7

Recent Advances on Ultrasound-Modulated Two Fluid (Umtf) Atomization and its Applications

Tsai S., Tsai Ch.

Molecular and Quantum Acoustics

|

2002

|

Vol. 23

419-431

EN

This article presents the theoretical basis and unique capabilities of Ultrasound-Modulated Two-Fluid (UMTF) atomization that utilizes air to assist ultrasonic atomization. UMTF atomization of polymer solution s and micro-emulsion generates smaller and more uniform drops than conventional ultrasonic atomization. Its application to mass production of nanoparticles by spray pyrolysis relies on successful developement of silicon-based high frequency ultrasonic nozzles, a novel design of which is described.