《不可压缩流体单向稳定渗流实验剖析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《不可压缩流体单向稳定渗流实验剖析（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中国石油大学（华东）渗流物理实验报告实验日期： 2015.04.22 成绩： 班级： 石工12-7 学号： 120213667 姓名： 善人 教师： 付帅师 同组者： 不可压缩流体单向稳定渗流实验一、实验目的1、本实验采用的是变截面两段均质模型，通过实验观察不同段的不同压力降落情况。2、进一步加深对达西定律的深入理解，并了解它的适用范围及其局限性。二、实验原理一维单相渗流实验以稳定渗流理论为基础，采用变直径填砂管模型，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单向稳定渗流过程。保持填砂管两端恒定压力，改变出口端流量，在稳定条件下测量填砂管不同位置处的压力值，可绘制压力随位置的变化曲线；
2、根据一维单相稳定渗流方程的解并计算两段填砂管的渗透率。三、实验流程图1 一维单相稳定渗流实验流程图110测压管 11供液阀 12供液筒 13溢流管 14供液控制阀15水平单向渗流管（粗） 16支架 17水平单向渗流管（细） 18出口控制阀 19量筒四、实验步骤1、记录渗流管长度、渗流管直径、测压管间距等相关数据。2、关闭出口控制阀 “18”，打开供液阀“11”，打开管道泵电源，向供液筒注水。3、打开并调节供液控制阀“14”，使各测压管液面与供液筒内的液面保持在同一水平面上。4、稍微打开出口控制阀 “18”，待渗流稳定后，记录各测压管的液面高度，用量筒、秒表测量渗流液体流量，重复三次。5、调节出
3、口控制阀“18”，适当放大流量，重复步骤4；测量不同流量下各测压管高度，共测三组流量。6、关闭出口控制阀“18”，关闭供液控制阀“14”，结束实验。注：待学生全部完成实验后，先关闭管道泵电源，再关闭供液阀“11”。五、 实验要求与数据处理1、实验要求（1）记录取全所需数据，计算三个不同流量下的测压管水柱高度。（2）绘制三个不同流量下测压管压力与流动距离的关系曲线，说明曲线斜率变化原因。（3）绘制渗流截面不同的两段地层流量与岩石两端压差的关系曲线，观察线性或非线性流动规律。（4）根据达西定律，分别计算两段地层的平均渗透率。2、实验数据处理公式测压管压力计算公式： （1）地层中任一点的压力： （2
4、）渗透率公式： （3）式（1）中：P砂体上下游压力，10-1Mpa; 水的密度，kg/m3; g重力加速度，g=9.8m/s2; h测压管中水柱高度，m。式（2）（3）中：P任意位置x处压力，10-1Mpa ; P0入口断面压力，10-1Mpa; PW出口端面压力，10-1Mpa ; L两个横截面间距离，cm ； x测试点距离上游断面的水平距离，cm ； K岩石渗透率，m2 ; A渗流截面积，cm2 ； P上、下游断面的压力差，10-1Mpa; 流体粘度，mPas; Q流量，cm3/s。六、实验数据处理1、 根据表1-1，记录取全所需数据，计算三个不同流量下的测压管水柱高度（举例）。表1-1
5、测压管液面基准读数记录表测压管序号填砂管粗端填砂管细端12345678910测压管基准读数，cm0.51.41.31.11.30.91.40.71.11.1表1-2 测压管液面读数记录表数据次数测压管液面读数，cm体积cm3时间s流量cm3/s平均流量cm3/s填砂管粗端填砂管细端12345678910188.288.885.984.583.182.975.167.461.149.413230.324.3544.3409020.414.41015035.254.255285.786.282.180.178.076.764.452.843.025.313520.066.7306.52519530
6、.336.42916525.726.415384.785.280.778.576.274.661.048.137.217.614620.457.1397.06917725.217.02121230.097.046 表1-3 测压管水柱高度数据处理结果表序号测压管水柱高度，cm平均流量cm3/s12345678910195.294.992.190.989.387.2578.9571.9565.2553.554.340292.792.388.386.584.281.0568.2557.3547.1529.456.525391.791386.984.982.478.9564.8552.6541.35
7、21.757.069现举例说明表1-3的数据处理过程：流量1下填砂管粗端测压管1的水柱高度=88.2-0.5+3+9/2=95.2cm流量2下填砂管细端测压管6的水柱高度=82.9-0.9+3+4.5/2=87.25cm2、绘制三个流量下，测压管压力与流动距离的关系曲线，说明曲线斜率变化原因。 表1-4 测压管沿程压力数据处理结果表序号测压管压力/Pa平均流量cm3/s12345678910流动距离/cm012.52537.55052.364.877.389.8103.1 19329.69300.29025.88908.28751.48577.07737.17051.16394.55247.9
8、4.34029084.69045.48653.484778251.67942.96688.55620.34620.72886.16.52538986.68947.48516.28320.28075.27737.16355.35159.74052.32131.57.069 图2 流量1下测压管压力与流动距离的关系曲线图3 流量2下测压管压力与流动距离的关系曲线图4 流量3下测压管压力与流动距离的关系曲线由图2-4可以看出。同一流量下，填砂管粗端比填砂管细端压力高，单位流动距离填砂管粗端压力的下降值比填砂管细端要小很多。随流量的增加，测压管压力总体下降，单位流动距离的填砂管细端压力的下降幅度增大。
9、所以曲线斜率不同。3、绘制渗流截面不同的两段地层流量与岩石两端压差的关系曲线，观察线性或非线性流动规律。 表1-5 地层流量与岩石两端压差的计算数据表 数据序号 流量cm3/sPaPa14.340578.23329.126.525833.05056.837.069911.45605.6 图5 粗管段地层流量与岩石两端压差的关系曲线图6 细管段地层流量与岩石两端压差的关系曲线由图示可知，地层流量随岩石两端压差线性改变，故上述流动都可看为线性流动。4、根据达西定律，分别计算两段地层的平均渗透率。表1-6 渗透率计算数据表 数据序号 Q流量cm3/s0.1MPa0.1MPa渗透率 K1K214.34
10、00.0057820.033291589.94416.4126.5250.0083300.050568615.65412.1637.0690.0091140.056056609.60402.80 数据处理过程如下：以流量1为例说明数据处理过程：粗管段地层渗透率：细管段地层渗透率：同理，将另外四组数据填入表1-6中所以，粗管段地层平均渗透率：细管段地层平均渗透率：七、实验小结通过本次实验，我们观察了填砂管不同段的不同压力降落情况，进一步加深了对达西定律的理解，并了解了它的适用范围及其局限性。最后，感谢付老师的详细讲解和悉心指导。八、实验原始数据记录表实验仪器编号：单1# 表1-1 测压管液面基准
11、读数记录表测压管序号填砂管粗端填砂管细端12345678910测压管基准读数，cm0.51.41.31.11.30.91.40.71.11.1表1-2 测压管液面读数记录表数据次数测压管液面读数，cm体积cm3时间s流量cm3/s平均流量cm3/s填砂管粗端填砂管细端12345678910188.288.885.984.583.182.975.167.461.149.413230.329020.4115035.25285.786.282.180.178.076.764.452.843.025.313520.0619530.3316525.72384.785.280.778.576.274.661.048.137.217.614620.4517725.2121230.09 填砂管粗端直径 9.0 cm，长度 52.3 cm；填砂管细端直径 4.5 cm，长度 50.8 cm；填砂管粗端截面积A1 63.617 cm2，填砂管细端截面积A2 15.904cm2；填砂管上部接头厚度3.0 cm，相邻两测压管中心间距 12.5 cm；流体粘度 1 mPas。
