三元复合驱采出液分散相油滴聚并机理研究

论文摘要

三元(碱、表面活性剂、聚合物)复合驱油技术发展迅速,并取得了良好的现场试验效果。但三元复合驱采出液含水量较高,乳化严重,油滴表面由于吸附溶液中的阴离子表面活性剂而带电,使油滴间斥力增加,难以聚并。分离难度比水驱和聚合物驱采出液的分离难度明显提高,油水乳状液中油滴的聚并对油水分离效率有很大影响,因此很有必要对油滴聚并的机理进行研究。本文建立了描述两油滴间所夹液膜排液过程的理论模型,首次将油滴间双电层斥力因素引入模型,系统考察了各影响因素对油滴聚并过程的影响,得到以下主要结论:双电层斥力对油滴聚并起到阻碍作用,双电层斥力越大,液膜排液速度越慢,液膜内压力越小,油水界面表面活性剂分布越均匀。范德华引力的作用效果与双电层斥力相反,它是推动液膜破裂的主要因素之一。油滴靠近速度对液滴聚并也有影响,油滴低速靠近有利于液膜排液,高速靠近时阻碍液膜排液。液膜破裂主要有三种方式:中心破裂、液膜保持稳定和边缘破裂。低靠近速度、弱双电层斥力和强范德华引力容易导致中心破裂;高靠近速度、强双电层斥力和弱范德华引力容易导致液膜不破裂;当靠近速度、双电层斥力和范德华引力处于中间状态时,液膜会排液变形,产生边缘破裂。Peclet数与分散相和连续相粘度比都是通过改变油水界面的界面速度来影响排液。Peclet数越大,Marangoni效应越显著,排液越慢。粘度比越大,界面速度越小,排液越慢。油水界面表面活性剂初始浓度也会延缓液滴聚并。初始浓度越高,液膜破裂所需时间就越长。用本文模型计算油滴在平行油膜上的聚并时间,结果比描述纯净系统的模型能更好地与试验值吻合。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 三元复合驱简介
• 1.2 油滴聚并过程及其影响因素
• 1.2.1 油滴聚并过程
• 1.2.2 聚集与聚并速度
• 1.2.3 油滴聚并的影响因素
• 1.3 油滴聚并机理研究现状
• 1.3.1 国内研究现状
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.4 油水分离技术研究进展
• 1.4.1 分离原理
• 1.4.2 研究进展
• 1.5 COMSOL multiphysics简介
• 1.5.1 特点
• 1.5.2 基本模块
• 1.6 课题的提出及研究内容
• 第二章 油滴聚并数学模型的建立
• 2.1 DLVO理论
• 2.1.1 胶体间双电层斥力
• 2.1.2 油滴间范德华吸引力
• 2.1.3 基本内容及假设
• 2.1.4 胶粒间总位能变化规律
• 2.2 油滴聚并模型的建立
• 2.2.1 基本假设
• 2.2.2 控制方程
• 2.2.3 边界条件
• 2.3 小结
• 第三章 油滴聚并的计算结果与讨论
• 3.1 双电层斥力对液膜排液过程的影响
• 3.1.1 液膜厚度
• 3.1.2 液膜边缘的波动行为
• 3.1.3 油水界面表面活性剂浓度
• 3.1.4 液膜压力
• 3.2 范德华引力对液膜排液过程的影响
• 3.3 油滴靠近速度对液膜排液过程的影响
• 3.3.1 液膜厚度
• 3.3.2 表面活性剂浓度
• 3.3.3 液膜压力
• 3.4 Peclet 数对液膜排液过程的影响
• 3.5 油水界面表面活性剂初始浓度对液膜排液的影响
• 3.6 分散相与连续相粘度比对液膜破裂时间的影响
• 3.7 小结
• 第四章 油滴在油膜上的聚并研究
• 4.1 问题描述
• 4.2 聚并时间的计算
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢