Особенности реологических свойств геля полиакриламида при его нагружении и разгрузке

Иктисанов В.А., Гордиманов Н.А., Иктисанов А.В., Сахабутдинов К.Г.
DOI: https://doi.org/10.25689/NP.2024.3.249-269

Аннотация

При помощи предложенных ранее реологических моделей выполнено описание основных характеристик растворов ПАА с высокой степенью точности при нагружении и разгрузке. Показано, что описание кривых течения можно выполнять как при задании постоянной вязкости для некоторой скорости сдвига, так и для вязкости в функции от изменяющегося во времени напряжения. В последнем случае кроме вязкоупругих свойств дополнительно учитываются тиксотропные свойства, т.е. разрушение и восстановление структуры. Обнаружено, что коэффициенты модели, являющиеся известными реологическими параметрами уравнений Максвелла и Кельвина-Фойгта и обладающие физическим смыслом, коррелируют с высокой степенью точности между собой и от установившегося напряжения и скорости сдвига. Показано, что при нагрузке возникает дополнительный сдвиг к уже задаваемому сдвигу, т.е. возникает опережение сдвига вместо его задержки при разгрузке. При этом дополнительный сдвиг возникает практически сразу после нагружения или разгрузки, а не по истечении времени, как это принято считать. Обнаружен необычный эффект - вторичный сдвиг при нагружении ПАА максимален для малых установившихся напряжений и минимален для больших напряжений. При разгрузке тенденции меняется на противоположную.

Ключевые слова:

вязкоупругие свойства, нелинейно-вязкие свойства, тиксотропия, полиакриламид, дополнительной сдвиг, модуль упругости

Список литературы

1. Рогачев, М.К. Обоснование комплексной технологии предупреждения образования асфальтосмолопарафиновых отложений при добыче высокопарафинистой нефти погружными электроцентробежными насосами из многопластовых залежей / М.К. Рогачев, А.Н. Александров // Записки Горного института. – 2021. – Т. 250. – С. 596-605. DOI: 10.31897/PMI.2021.4.13.

2. Вялов, С.С. Реологические основы механики грунтов [Текст]: учеб. пособие для строит. Вузов / С.С. Вялов – М.: Высш. Школа, 1978. – 447 с., ил.

3. Горбунов, А.Т. Разработка аномальных нефтяных месторождений [Текст] / А.Т. Горбунов – М.: Недра, 1981. - 237 с.

4. Двойников М.В. Разработка вязкоупругих систем и технологии изоляции водонос-ных горизонтов с аномальными пластовыми давлениями при бурении нефтегазо-вых скважин / М.В.Двойников, В.Н.Кучин, М.Ш.Минцаев // Записки Горного ин-ститута. 2021. Т. 247. С. 57-65. DOI: 10.31897/PMI.2021.1.7.

5. Дияшев, Р.Н. Фильтрация жидкости в деформируемых нефтяных пластах [Текст] / Р.Н. Дияшев, А.В. Костерин, Э.В. Скворцов – Казань: Изд-во Казанского мат. об-ва, 1999. – 238 с.

6. Добрынин, В.М. Деформации и изменения физических свойств коллекторов нефти и газа [Текст] / В.М. Добрынин - М.: Недра, 1970. - 239 с.

7. Желтов, Ю.П. Деформация горных пород [Текст] / Ю.П. Желтов - М.: Недра, 1966.- 198 с.

8. Зубчанинов, В.Г. Основы теории упругости и пластичности [Текст] / В.Г. Зубчани-нов - М.: Высш. шк., 1990. – 368 с.

9. Иктисанов, В.А. Изучение особенностей релаксационной фильтрации жидкости. – Palmarium Academic Publishing, 2012. – 125 c.

10. Иктисанов, В.А. Определение фильтрационных параметров пластов и реологиче-ских свойств дисперсных систем при разработке нефтяных месторождений [Текст] / В.А. Иктисанов - М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2001. – 212 с.

11. Молокович, Ю.М. Пьезометрия окрестности скважины [Текст] / Ю.М. Молокович, А.И. Марков, А.А. Давлетшин и др // Теоретические основы. – Казань: Изд ДАС, 1990. - 203 с.

12. Николаевский, В.Н. Геомеханика и флюидодинамика [Текст] / В.Н. Николаевский - М.: Недра, 1996. - 447 с.

13. Реологические основы расчета оборудования производства жиросодержащих пи-щевых продуктов: Учеб. пособие / В.А. Арет, Б.Л. Николаев, Г.П. Забровский, Л.К. Николаев. 2-е изд., перераб. и доп. СПб.: СПбГУНиПТ, 2006. 435 с.

14. Урьев, Н.Б. Высококонцентрированные дисперсные системы [Текст] / Н.Б. Урьев - М.: Химия, 1980. – 320 с.

15. Fan Liu, Jin Wang, Shuchang Long, He Zhang b, Xiaohu Yao 2022 Experimental and modeling study of the viscoelastic-viscoplastic deformation behavior of amorphous pol-ymers over a wide temperature range Mechanics of Materials 167 (2022) 104246.

16. Moschopoulos P., Varchanis S., Syrakos A., Dimakopoulos Y., Tsamopoulo J.. S-PAL: A stabilized finite element formulation for computing viscoplastic flows Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, Volume 309, 2022, Article 104883.

17. Tayeb, A., Arfaoui, M., Zine, A., Hamdi, A., Benabdallah, J., Ichchou, M., 2017. On the nonlinear viscoelastic behavior of rubber-like materials: constitutive description and identification. Int. J. Mech. Sci. 130, 437–447.

18. Vaiana N., Rosati L., Classification and unified phenomenological modeling of complex uniaxial rate-independent hysteretic responses, Mech. Syst. Signal Process. 182 (2023), 109539, https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2022.109539.

19. Xiang, G., Yin, D., Meng, R., Cao, C., 2021. Predictive model for stress relaxation behav-ior of glassy polymers based on variable-order fractional calculus. Polym. Adv. Technol. 32, 703–713.

20. Zografos K, Afonso AM, Poole RJ, Oliveira MSN. A viscoelastic two-phase solver using a phase-field approach. Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics 2020; 284:104364.

21. Gbadamosi, A., Patil, S., Kamal, M. S., Adewunmi, A. A., Yusuff, A. S., Agi, A., & Oseh, J. (2022). Application of Polymers for Chemical Enhanced Oil Recovery: A Review. In Polymers (Vol. 14, Issue 7). MDPI. DOI:10.3390/polym14071433.

22. Kamal, M. S., Sultan, A. S., Al-Mubaiyedh, U. A., & Hussein, I. A. (2015). Review on polymer flooding: Rheology, adsorption, stability, and field applications of various pol-ymer systems. In Polymer Reviews (Vol. 55, Issue 3, pp. 491–530). Taylor and Francis Inc. DOI:10.1080/15583724.2014.982821.

23. Tapias Hernandez, F. A., Lizcano Niño, J. C., & Zanoni Lopes Moreno., R. B. (2018). Effects of salts and temperature on rheological and viscoelastic behavior of low molecu-lar weight HPAM solutions. Revista Fuentes El Reventón Energético, 16(1), 19–35. DOI:10.18273/revfue.v16n1-2018002.

24. Wang, D., Cheng, J., Xia, H., Li, Q., Shi, J., LTD,D.O.I.L.C.O., 2001. Viscous-Elastic Fluids Can Mobilize Oil Remaining After Water-Flood By Force Parallel To the Oil-Water Interface SPE Asia Pacific Impr. Oil Recover. Conf. [Apiorc2001] (Kuala Lumpur, Malaysia, 10/8-9/2001) Proc. https://doi.org/10.2118/72123-MS.

Сведения об авторах

Для цитирования:

Иктисанов В.А., Гордиманов Н.А., Иктисанов А.В., Сахабутдинов К.Г. Особенности реологических свойств геля полиакриламида при его нагружении и разгрузке // Нефтяная провинция.-2024.-№3(39).-С. 249-269. - DOI https://doi.org/10.25689/NP.2024.3.249-269. - EDN SGKIZL