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论文的目的是研究搅拌槽中的剪切率以及W/O乳状液的粘度规律尤其是液滴粒径的影响,为进一步研究油气水多相管流打下基础。
以白油、稠油包水乳状液为介质,对搅拌槽中的剪切率进行了研究,结果显示:Metzner-Otto常数ks是搅拌装置几何结构及介质粘度的函数,流变指数n的影响可以忽略。建立了搅拌槽中牛顿体介质的剪切率模型,考虑了搅拌装置几何结构和介质粘度的影响。采用文献数据验证表明,建立的模型具有较好的预测精度。
以渤海SZ36-1稠油、矿化水为工质配制了2组不同液滴直径的W/O型乳状液,对乳状液的粒径分布、粘度规律进行了研究。乳状液的粒径分布为单峰;含水率、搅拌转速越高,粒径分布越窄,平均液滴直径越小。对乳状液粘度规律的研究结果表明:温度对乳状液表观粘度的影响非常明显,对相对粘度的影响较小;含水率、剪切率和液滴粒径是影响乳状液粘度的重要因素,低含水率下,剪切率、液滴粒径对粘度的影响不明显;当含水率较高时,剪切率、液滴粒径的影响非常突出,乳状液呈现出强烈的剪切稀释特性。引入液滴雷诺数概念并以d32为特征尺寸,可以量化液滴粒径分布的影响。建立了包含含水率、剪切率和液滴平均直径的表观粘度预测模型并利用实验数据进行了验证。结果显示,建立的模型对实验数据预测较好,其精度与Pal,R(1989)模型相当,优于Brinkman(1952)模型。