粘弹性流体在内管带有等距环槽的同心环空中流动的数值计算

来源 :东北石油大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:xong916
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聚合物驱是提高原油采收率的有效技术之一,其中通过带有同心环形降压槽的配注器实现的聚合物分注技术是提高注聚效果和降低成本的重要工艺措施。聚合物水溶液在带有同心环形降压槽的配注器中的流动可以视为粘弹性流体在内管带有等距环槽的同心环空中的流动。开展粘弹性流体在内管带有等距环槽的同心环空中的流动,可以为单管同心环空降压槽分注技术的参数优选提供理论依据,具有工程实际意义。利用变系数二阶流体模型描述粘弹性流体的流变性,建立了柱坐标系下变系数二阶流体在内管带有等距环槽的同心环空中流动的控制方程和压降计算公式,并给出了相应的数值计算方法。以HPAM水溶液为例,对这种流动的视粘度、流函数、速度及压降进行了数值计算,并分析了槽宽、槽深、槽间距、槽数及弹性对视粘度分布、流函数分布、速度分布及压降的影响。结果表明:对于可视为变系数二阶流体的HPAM水溶液在内管带有等距环槽的同心环空中的流动,槽宽、槽深及弹性对视粘度分布影响明显,槽间距和槽数对视粘度分布影响并不明显;槽宽、槽深及弹性对流函数分布影响明显,槽间距和槽数对流函数分布影响并不明显;槽宽、槽深及弹性对速度分布影响明显,槽间距和槽数对速度分布影响并不明显;槽宽、槽深、槽数及弹性对压降影响明显,槽间距对压降影响并不明显。推导了柱坐标系下变系数二阶流体在内管带有等距环槽的同心环空中流动的稳定性参数H的计算公式,并以HPAM水溶液为例,对这种流动的稳定性参数H进行了数值计算和分析。通过质量百分比浓度分别为0.050%、0.100%和0.125%的HPAM水溶液在内管带有等距环槽的同心环空中流动的室内实验,根据上述控制方程、压降计算公式和稳定性参数H的计算公式及相应的数值计算方法,将计算压降与实测压降进行了对比,并确定了稳定性参数H的临界最大值。结果表明:计算压降与实测压降的最大平均相对百分比误差为4.12%,可以认为本文建立的柱坐标系下变系数二阶流体在内管带有等距环槽的同心环空中流动的控制方程、压降计算公式及给出的数值计算方法是正确的;变系数二阶流体在内管带有等距环槽的同心环空中流动的稳定性参数H的临界最大值为395。
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