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1、中国石油大学中国石油大学渗流力学渗流力学实验报告实验报告实验一实验一 不可压缩流体单向稳定渗流实验不可压缩流体单向稳定渗流实验一、实验目的一、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；根据一维单相稳定渗流方程的解并 计算
2、两段填砂管的渗透率。三、三、实验流程实验流程图图 1-11-1 一维单相稳定渗流实验流程图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，
3、用量筒、秒表测量渗流液体流量，重复三次。 5、调节出口控制阀“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五、实验要求与数据处理1 1、实验要求、实验要求 （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） 。 （2）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。 （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
4、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 2、实验数据处理、实验数据处理 测压管压力计算公式ghP（1-1）式中：P测压管中水柱高度h对应的压力（表压） ，Pa；h测压管中水柱高度，m；水的密度，kg/m3；g重力加速度，g=9.8m/s2。 地层中任一点的压力xLPPPPwe e（1-2）渗透率公式为PALQK（1-3）式中：A渗流截面积，cm2； L两个横截面之间距离，cm；eP入口端面压力，10-1MPa；wP出口端面压力，10-1MPa； 流体粘度，smPa。3 3、单向流实验数据记录表、单向流实验数据记录表 实验仪器编号：单 10 井 表表 1-11-1
5、 测压管液面基准读数记录表测压管液面基准读数记录表填砂管粗端填砂管细端测压管序号 12345678910测压管基准读数 cm1.11.11.10.31.11.11.40.81.00.6 表表 1-21-2 测压管液面读数记录表测压管液面读数记录表测压管液面高度 H(cm)和压力 P（Pa）填砂管粗端填砂管细端流速 12345678910H43.64343.742.843.445.845.644.242.1539.41 P49004841.24909.849004880.44895.14846.14767.74547.24316.9H10.39.510.49.510.212.612.310.27
6、.832 P1636.61558.21646.41636.61626.81641.51582.71435.71180.9749.7H12.912.151312.0512.815.214.912.910.66.13 P1891.41817.91901.21886.51881.61896.31837.51700.31455.31053.5流速次数体积(cm3)时间（s）流量（cm3/s）平均流量 （cm3/s） 125.521.21.2024436.51.211 35142.81.191.2014322.81.8825027.11.852 355301.831.8514525.41.7724022
7、.71.763 34727.11.731.75填砂管粗端直径9.0cm，长度52.3cm； 填砂管细端直径4.5cm，长度50.8cm；流体粘度1mPas。 填砂管粗端截面积 A163.617cm2，填砂管细端截面积 A215.904cm2； 填砂管上部接头厚度 3.0 cm，相邻两测压管中心间距12.5cm；（1）举例计算如下： 1 流量下，1 管水柱高度为：43.6+9.02+3-1.1=50.00cm 2 流量下，6 管水柱高度为：12.6+4.52+3-1.1=16.75cm；（2）计算流量及平均流量填入表中，如表 1-2 所示，得到表 1-3。表表 1-3 流压测量数据记录表流压测量
8、数据记录表序号测压管水柱真实高度（cm）平均流量cm3/s1234567891015049.450.15049.849.9549.4548.6546.444.051.20216.715.916.816.716.616.7516.1514.6512.057.651.85319.318.5519.419.2519.219.3518.7517.3514.8510.751.75以流量 1 为例:流动距离为 0 时，测压管压力为： 10009.85010-2=7673.4Pa，同理可得下表数据： 测压管压力/Pa49004841.24909.849004880.44895.14846.14767.745
9、47.24316.9流动距离/cm012.52537.55053.165.678.190.6103.1 根据上图数据可得测压管压力与流动距离的关系曲线图，同理可得其余两 个流量下的关系曲线，如图 1-2 所示。图图 1-2 测压管压力与流动距离的关系曲线测压管压力与流动距离的关系曲线 斜率变化原因： 流体随着流入的距离的增大阻力做的功也逐渐的变大，因此 1-5 号管和 6- 10 管中的流体，由于流动阻力做的功的线性增加，致使流动动力也随着线性减 少，因此各段曲线的斜率几乎不变化。而各个序号中 5、6 管则由于管径的变化 而使压力发生变化，导致曲线斜率也发生突变。 （3）取流量 1、粗管为例进
10、行计算：)1.0(10196.01010)4.48804900(36 511MPaPPP2 39.481110196.0617.6350120.1mpALQk同理可得其余各组数据填入表 1-4 中。表表 1-41-4 渗透率计算数据表渗透率计算数据表数流量511PPP1062PPP渗透率 2m序 号 据cm3/s10-1MPa10-1MPaK1K211.21.9610-45.7810-34812.0652.521.859.810-58.9210-314836.9652.231.759.810-58.4310-314034.9652.8由表 1-4 数据，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，如图 1-3 所示。由上图可知，两段地层流量与岩石两端压差基本成线性规律。 （4）计算平均渗透率 由于第一组流量下算的的渗透率与其他两组偏差较大，舍去2 188.14435)88.1403488.14836(21mk所以粗管的渗透率为288.14435m2 249.652)80.65218.65248.652(31mk所以细管的渗流率为249.652m六、实验总结六、实验总结本次实验进一步加深了我对达西定律的理解，并了解了它的适用范围及其 局限性。本实验中有一组数据偏差较大，可能是液流没稳定读数的结果。所以 一定要细心认真，最后感谢老师的悉心指导。
