中国石油大学华东 渗流力学径向流实验报告

中国石油大学渗流力学实验报告

实验日期： 2014/12/11 成绩：

班级：石工（理科）1202学号： 12090413 姓名： 李佳 教师： 同组者： 史家明

不可压缩流体平面径向稳定渗流实验

一、实验目的

1、平面径向渗流实验是达西定律在径向渗流方式下的体现，通过本实验加深对达西定律的理解；

2、要求熟悉平面径向渗流方式下的压力降落规律，并深刻理解该渗流规律与单向渗流规律的不同，进而对渗透率突变地层、非均质地层等复杂情况下的渗流问题及其规律深入分析和理解。

二、实验原理

平面径向渗流实验以稳定渗流理论为基础，采用圆形填砂模型，以流体在模型中的流动模拟水平均质地层中不可压缩流体平面径向稳定渗流过程。保持填砂模型内、外边缘压力恒定，改变出口端流量，在稳定条件下测量填砂模型不同位置处的水头高度，可绘制水头高度或压力随位置的变化曲线(压降漏斗曲线)；根据平面径向稳定渗流方程的解计算填砂模型的流动系数及渗透率。

三、实验流程

实验流程见图2-1，圆形填砂模型18上部均匀测压管，供液筒内通过溢流管保持液面高度稳定，以保持填砂模型外边缘压力稳定。

图2-1 平面径向流实验流程图

1－测压管（模拟井）；2～16－测压管（共16根）；18―圆形边界（填砂模型）；19－排液管（生产井筒）；20—量筒； 21—进水管线；22—供液筒；23－溢流管；24—排水阀；25—进水阀；26—供水阀。

四、实验操作步骤

1、记录填砂模型半径、填砂模型厚度，模拟井半径、测压管间距等数据。 2、打开供水阀“26”，打开管道泵电源，向供液筒注水，通过溢流管使供液筒内液面保持恒定。

3、关闭排水阀“24”，打开进水阀“25”向填砂模型注水。 4、当液面平稳后，打开排水阀“24”，控制一较小流量。

5、待液面稳定后，测试一段时间内流入量筒的水量，重复三次。； 6、记录液面稳定时各测压管内水柱高度。

7、调节排水阀，适当放大流量，重复步骤5、6；在不同流量下测量流量及各测压管高度，共测三组流量。

8、关闭排水阀24、进水阀25，结束实验。

注：待学生全部完成实验后，先关闭管道泵电源，再关闭供水阀26。

五、实验数据处理

1、实验要求

（1）将原始数据记录于测试数据表中，根据记录数据将每组的3个流量求平均值，并计算测压管高度；

（2）绘制三个流量下压力随位置的变化曲线（压降漏斗曲线），说明曲线形状及其原因。

实验仪器编号：径2＃

填砂模型（内）半径＝ 18.0 cm， 填砂厚度＝ 2.5 cm， 中心孔（内）半径＝ 0.3 cm，相邻两测压管中心间距＝ 4.44 cm， 水的粘度＝ 1 mPa·s。

表2-1 测压管液面基准读数记录表

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 测压管编号 测压管基准读数，cm

0.1 0.2 0 0.1 0.3 0.3 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.1 0.8 0.1 0.1

表2-2 基准液面修正后的测试数据表

序 号 1 2 3 4 5 6 7 测压管水柱高度，cm 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 38.55 66.55 66.5 66.45 66.45 67.2 67.3 67.4 67.35 67.55 67.85 67.7 67.75 68.4 38.55 66.55 66.5 2 41.5 66.9 67 67.1 67 67.6 67.7 67.8 67.75 68 68.2 68.1 68.1 68.7 41.5 66.9 67 3 29 64.7 64.8 64.7 64.7 65.8 65.85 65.8 65.8 66 66.4 66.2 66.3 67.15 29 64.7 64.8

表2-3 测压管压力与位置统计表 序 号 1 2 3 4 5 6 测压管压力ΔP，Pa 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 38666666666667676767676767686868681 90.24.39.24.05.78.08.17.03.22.52.37.42.15.06.25.15.6 8 5 8 2 7 1 9 2 8 2 5 4 9 1 7 9 41666666666767676767676767686868682 79.59.88.88.59.17.47.57.42.66.86.76.76.45.35.74.55.7 1 5 5 1 9 3 1 4 9 5 7 7 3 5 7 1 2964646464653 54.43.72.53.33.41.7 5 9 3 7 5 距离∕0 cm 656565666566666666676561.51.70.10.90.00.93.78.98.08.66 1 3 9 1 5 3 4 7 3 1 4.44 4.44 4.44 4.44 8.88 8.88 8.88 8.88 13.13.13.13.17.17.17.17.32 32 32 32 76 76 76 76

表2-4 流量记录表

流速 1 次数 1 2 3 体积/cm3 117 123 122 159 153 155 163 162 175 时间/s 17.2 18.2 17.9 25.3 24.2 24.4 20.5 20.3 21.5 流量/ 平均流量/ (cm3/s) 6.79207 (cm3/s) 6.802326 6.758242 6.815642 6.284585 6.322314 6.352459 7.95122 7.980296 8.139535 6.319786 2 1 2 3 8.023683 3 1 2 3 以第一流速为例，计算平均流量： Q1?V1117??6.802cm3/s t117.2V2123??6.758cm3/s t218.2Q2?

Q3?Q?V3122??6.816cm3/s t317.9Q1?Q2?Q36.802?6.758?6.816??6.792cm3/s 33以1号测压管在流量1下的高度为例，计算折算压力：

2.5??38.55??0.1??2??=3890.6Pa P1=?h1?9800?1002.5??41.5??0.1??2?=4179.7PaP1=?h2?9800??1002.5??P3=?h3?9800??29??0.1?=2954.7Pa

2??

取17、13、9、5、1、3、7、11、15测压管所在截面绘制压力随位置变化曲线：

图2-2 三个流量下压降漏斗曲线

图像分析：由压力公式，压力是表示能量大小的物理量。

由压力分布可知，当距离r成等比级数变化时，压力p成等差级数变化。因此，压力在供给边缘附近下降缓慢，而在井底附近变陡，说明液体从边缘流到井底其能量大部分消耗在井底附近。这是因为平面径向渗流时，从边缘到井底渗流断面逐渐减小。由于稳定渗流时从边缘到井底各断面通过的流量相等，所以断面越小渗流速度越大，渗流阻力越大，因此能量大部分消耗在井底附近，所以曲线大体呈中间低,周围高的漏斗形状。

(3)根据平面径向稳定渗流方程，计算填砂模型平均渗透率、不同半径范围的渗透率，评价砂体的均匀性。 答：①计算模型平均渗透率

第一流量下，即Q=6.792cm3/s

6815.9?6806.1?6825.7?6815.9Pe1??0.068159?10?1MPa，

4Pw1?0.038906?10?1MPa

同理得

第二流量下，即Q=6.320 cm3/s

6845.3?6835.5?6874.7?6855.1Pe1??0.068527?10?1MPa，

4Pw1?0.041797?10?1MPa

第三流量下，即Q=8.024 cm3/s

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/f92h.html