不可壓縮流體單向穩(wěn)定滲流實驗

中國石油大學(xué) 不可壓縮流體單向穩(wěn)定滲流實驗 實驗報告 實驗日期： 成績：— 班級： 學(xué)號： 姓名： 教師： 同組者： 實驗一不可壓縮流體單向穩(wěn)定滲流實驗 一、 實驗?zāi)康? 1、 本實驗采用的是變截面兩段均質(zhì)模型，通過實驗觀察不同段的不同壓力 降落情況。 2、 進(jìn)一步加深對達(dá)西定律的深入理解，并了解它的適用范圍及其局限性。 二、 實驗原理 一維單相滲流實驗以穩(wěn)定滲流理論為基礎(chǔ)，采用變直徑填砂管模型，以流體 在模型中的流動模擬水平均質(zhì)地層中不可壓縮流體單向穩(wěn)定滲流過程。保持填砂 管兩端恒定壓力，改變出口端流量，在穩(wěn)定條件下測量填砂管不同位置處的壓力 值，可繪制壓力隨位置的變化曲線；根據(jù)一維單相穩(wěn)定滲流方程的解并計算兩段 填砂管的滲透率。 三、 實驗流程 圖1-1 一維單相穩(wěn)定滲流實驗流程圖 1?10 —測壓管11 —供液閥 12 —供液筒 13 —溢流管 14-供液控制閥 15-水平單向滲流管（粗）16—支架17 —水平單向滲流管（細(xì)）18—出口控制閥19—量筒 四、實驗步驟 1、 記錄滲流管長度、滲流管直徑、測壓管間距等相關(guān)數(shù)據(jù)。 2、 關(guān)閉出口閥控制T8”，打開供液閥T1”，打開管道泵電源，向供液筒注水。 3、 打開并調(diào)節(jié)供液控制閥T4”，使各測壓管液面與供液筒內(nèi)的液面保持在同 一水平面上。 4、 稍微打開出口閥控制T8”，待滲流穩(wěn)定后，記錄各測壓管的液面高度，用 量筒、秒表測量滲流液體流量，重復(fù)三次。 5、 調(diào)節(jié)出口控制閥T8”，適當(dāng)放大流量，重復(fù)步驟4；測量不同流量下各測 壓管高度，共測三組流量。 6、 關(guān)閉出口控制閥“18”，關(guān)閉供液控制閥T4”，結(jié)束實驗。 注：待學(xué)生全部完成實驗后，先關(guān)閉管道泵電源，再關(guān)閉供液閥T1”。 五、實驗要求與數(shù)據(jù)處理 1、實驗要求 （1）根據(jù)表1-1，記錄取全所需數(shù)據(jù)，計算三個不同流量下的測壓管水柱高 度（舉例）。 表1-1 測壓管液面基準(zhǔn)讀數(shù)記錄表 測壓管序號 填砂管粗端 填砂管細(xì)端 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 測壓官基準(zhǔn)讀數(shù)cm 1.1 1.1 1.1 0.4 1.1 1.1 1.5 1.0 1.0 0.6 答：一流量下1管水柱高度58.45 + 9.0十2 + 3 -1.1二64.85cm 二流量下6管水柱高度52.15 + 4.5十2 + 3 —1.1二56.30 cm 三流量下，10管水柱高度4.77 + 4.5十2 + 3 — 0.6二9.42 cm （2）繪制三個流量下，測壓管壓力與流動距離的關(guān)系曲線，說明曲線斜率變化原 因。 答：①以流量一為例 測壓管壓 /Pa 6355.3 6340.6 6338.6 6360.2 6225.0 6200.5 5581.1 4902.0 4100.3 2780.3 流動壓力 /cm 0 12.5 25 37.5 50 53.1 65.6 78.1 90.6 103.1 圖1-2測壓管壓力與流動距離的關(guān)系曲線圖 測壓管壓/Pa Q K dp 斜率變化原因：v = =-—?，水流從粗管流進(jìn)細(xì)管，dp/dx的絕對值變大，所 A 卩 dx 以斜率增大。 (3) 繪制滲流截面不同的兩段地層流量與巖石兩端壓差的關(guān)系曲線，觀察線 性或非線性流動規(guī)律。 答：由表1-4繪制滲流截面不同的兩段地層流量與巖石兩端壓差的關(guān)系曲線 如下圖。 表1-4 滲透率計算數(shù)據(jù)表 數(shù) 序據(jù) 流量 cm3/s AP = P — P 1 1 5 10-iMPa AP 二 P — P 2 6 10 10-iMPa 滲透率卩m 2 K 1 K 2 1 3.278 1.33x10-3 3.42x10-2 1938.08 301.41 2 4.197 1.59x10-3 4.41x10-2 2075.66 299.28 3 4.353 1.87x10-3 4.55x10-2 1830.46 300.85 圖1-3不同滲流截面流量與巖石兩端壓差的關(guān)系曲線 由圖知兩段地層流量與巖石兩端壓差的關(guān)系曲線基本成線性規(guī)律 (4) 根據(jù)達(dá)西定律，分別計算兩段地層的平均滲透率。 答：以一流量下數(shù)據(jù)(表1-4)為例，由達(dá)西定律K二絲，得 AAP 粗砂管滲透率 K 二 = 3.278 %1150 二 1938.08pm2 11 AAP 63.585 x 1.33 x 10-3 細(xì)砂管滲透率 K 二 QPL 二 3.27811150 二 301.41pm2 21 AAP 15.9 x 3.42 x 10 - 2 同理可得第二、三個流量下的滲透率依次為K二2075.66p m 2 , 12 K 二 1830.46pm2， K 二 299.28pm2，K 二 300.85pm2，因而，可得 13 22 23 粗砂管平均滲透率為： =1498.07 p m 2 1938.08 + 2075.66 +1830.46 3 細(xì)砂管平均滲透率為: =300.51p m 2 301.41 + 299.28 + 300.85 3 附錄：單向流實驗數(shù)據(jù)記錄表 實驗儀器編號： 單2井 表1-1 測壓管液面基準(zhǔn)讀數(shù)記錄表 測壓管序號 填砂管粗端 填砂管細(xì)端 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 測壓官基準(zhǔn)讀數(shù)cm 1.1 1.1 1.1 0.4 1.1 1.1 1.5 1.0 1.0 0.6 表1-2 測壓管液面讀數(shù)記錄表 測壓管液面讀數(shù)cm 體 積 cm3 時 間 s 流 量 cm3/s 平均 流量 cm3/s 填砂管粗端 填砂管細(xì)端 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 58.45 58.30 58.28 57.80 57.12 59.12 53.20 45.77 37.59 23.72 335 103.0 3.25 3.278 298 91.0 3.27 290 87.5 3.31 2 52.90 52.60 52.30 51.45 51.28 52.15 44.80 34.95 23.80 6.60 288 69.6 4.14 4.197 271 64.1 4.23 260 61.6 4.22 3 52.80 52.45 52.05 51.27 50.89 51.72 43.80 34.30 22.61 4.77 225 76.5 4.31 4.353 187 67.8 4.35 182 64.5 4.40 填砂管粗端直徑= 9.0 cm，長度=52.3 cm； 填砂管細(xì)端直徑= 4.5 cm，長度= 50.8 cm； 填砂管粗端截面積A = 63.585 cm2，填砂管細(xì)端截面積A = 15.90 cm2； 1 2 填砂管上部接頭厚度3.0 cm,相鄰兩測壓管中心間距=12.5 cm； 流體粘度= mPa ? s。 表1-3流壓測量數(shù)據(jù)記錄表 序 號 測壓管水柱高度， cm 平均流量 cm3/s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 64.85 64.70 64.68 64.90 63.52 63.27 56.95 50.02 41.84 28.37 3.278 2 59.30 59.00 58.70 58.55 57.68 56.30 48.55 39.20 28.05 11.25 4.197 3 59.20 58.85 58.45 58.37 57.29 55.87 47.55 38.55 26.86 9.42 4.453 表1-4 滲透率計算數(shù)據(jù)表 、、數(shù) 序據(jù) 流量 cm3/s AP = P — P 1 1 5 10-1MPa AP 二 P — P 2 6 10 10-1MPa 滲透率卩m 2 K 1 K 2 1 3.278 1.33x10-3 3.42x10-2 1938.08 301.41 2 4.197 1.59x10-3 4.41x10-2 2075.66 299.28 3 4.353 1.87x10-3 4.55x10-2 1830.46 300.85