Введение 3
1. Вязкость жидкости 5
1.1 Понятие вязкости 5
1.2 Методы измерения вязкости жидкостей 9
1.2.1 Метод Стокса 9
1.2.2 Закон Пуазейля 13
1.2.3 Ротационный метод вискозиметрии 16
1.3 Методы воздействия на добычу высоковязких нефтей 18
1.3.1 Волновые методы воздействия на продуктивные пласты 21
1.3.2 Изменение реологических свойств жидкостей
при акустическом воздействии 26
2. Вязкость жидкостей после ультразвуковой обработки 34
2.1 Описание установки 34
2.2 Постановка эксперимента 36
2.3 Результаты эксперимента 37
3. Метод измерения вязкости жидкости непосредственно
в процессе акустического воздействия 41
3.1 Численное моделирование 42
3.2 Разработка установки и методики проведения эксперимента 49
3.3 Результаты экспериментального исследования 51
Заключение 56
Список литературы 57
Разработка нефтяных месторождений России, в настоящий момент, характеризуется увеличением доли трудноизвлекаемых запасов. Введение в эксплуатацию новых месторождений не гарантируют восполнения извлекаемых запасов. Трудности добычи нефти, в основном, заключаются в сложности геолого-физических характеристик месторождений и свойств пластовых флюидов; высокой степени обводненности добываемой из скважин продукции; ухудшении фильтрационных характеристик призабойных зон скважин в процессе эксплуатации. Следовательно, среди специалистов нефтегазовой отрасли растет интерес к разработке и практическому использованию новых высокоэффективных технологий, которые бы обеспечивали стабильное поддержание и увеличение добычи нефтяных ресурсов в сложных геолого-промысловых условиях.
Существует множество различных методов и технологий повышения эффективности добычи нефти. Как показывают промысловый опыт и существующие исследования специалистов, серьезную перспективу в этих методах увеличения эффективности добычи нефти имеет применение волнового (акустического) воздействия на пласт, основанное на формирование в продуктивных пластах поля упругих колебаний. Однако существует ряд вопросов, касающихся эффективности его использования. В том числе, это изучение механизмов воздействия упругих волн на насыщенную пористую среду. Существует большое количество исследований по данному вопросу, однако практически отсутствует информация о влиянии акустического поля на реологические свойства пластовых флюидов в процессе воздействия его на среду.
Таким образом, целью настоящей работы является разработка метода измерения вязкости жидкости непосредственно в процессе акустического воздействия на нее и его применение.
Для достижения поставленной цели предусматривается решение следующих основных задач:
• измерение температурных зависимостей вязкости исследуемых жидкостей до и после акустического воздействия на них;
• разработка методики измерения вязкости жидкости в момент воздействия на неё упругих колебаний;
• исследование гидродинамики течения жидкости в капилляре;
• экспериментальное исследование течения вязкой жидкости в капилляре без воздействия и при акустическом воздействии.
Настоящая работа состоит из трех глав. В первой главе представлен обзор исследований по основным вопросам настоящей работы. Вторая глава посвящена измерению вязкости жидкостей до и после ультразвуковой обработки с помощью ротационного вискозиметра. Последняя глава описывает разработку методики проведения эксперимента по измерению вязкости жидкости при акустическом воздействии на ее течение в капилляре и представляет новые экспериментальные данные.
По результатам выполненной работы сформулированы следующие выводы:
1. Установлено, что при акустическом воздействии на жидкость, её вязкость снижается, как снижается и температурная зависимость вязкости;
2. Разработан инструментарий по измерению влияния акустического поля на течение вязкой жидкости в капилляре;
3. Создана экспериментальная установка по измерению вязкости жидкости непосредственно в момент акустического воздействия на неё;
4. Установлено, что непосредственно во время воздействия упругих колебаний снижение вязкости жидкости больше, чем при разовой её обработке, очевидно, что в процессе этого воздействия мы могли бы получить снижение вязкости до 35%; в то время, как при разовом облучении вязкость снижается на 23%;
5. С увеличением как частоты, так и амплитуды колебаний, эффект снижения вязкости проявляется сильнее.
