裂缝导流能力测定实验指导书(1)

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1、裂缝导流能力测定实验裂缝导流能力测定实验一、实验目的一、实验目的1.了解岩石被支撑裂缝的导流能力随闭合压力变化的关系、以及在相同闭合压力条件下铺有不同层数的支撑剂的裂缝导流能力的差异；2.分析说明达西公式与二项式公式计算出的结果不同的原因；3.熟悉压力试验机的操作及实验流程。二、实验原理二、实验原理裂缝的渗透率可由气体渗流的流量来反映，测量气体在不同入口和出口压力下的流量后，可通过气体径向渗流的达西公式来确定裂缝的导流能力。三、实验仪器和材料及流程三、实验仪器和材料及流程1. 仪器： NYL2000D 型压力试验机，空气压缩机供气源，定值器气源开关，精密压力表，浮子流量计，岩心（钢板）模，游标

2、卡尺，天平。2. 材料：不同产地的压裂砂、陶粒。3.流程：四、实验步骤四、实验步骤（一）实验准备1. 在附表 1 中记录使用的砂子产地、粒径、名称及某温度下的气体粘度；2. 用游标卡尺量出岩心模的外径 ro 及孔眼的内径 re 记录附表 1 中，用作计算岩心模面积；3. 称一定重量的砂子（记下砂子的颗粒直径）均匀地铺在模拟岩心面上，流 量 计供气阀定值器上压表岩心室减压器空压机要保持单层，铺完后用放大镜检查一下砂子是否铺的均匀和紧密。然后称剩余砂子的重量，二者之差即为铺在岩心上的砂重，并按下式计算出支撑剂的浓度：2cmg，铺有支撑剂岩心的面积单层支撑剂的重量支撑剂（砂子）的浓度 将此浓度值记入

3、表 1 中。4. 将上岩心片（孔眼向下）放于下岩心片的上方，然后上下岩心片放在试验机下承压板中心位置。5. 认真记录试验机载荷数显表上显示的加载值。（二）岩心加压法1. 岩心放在下承压板上，用手旋转螺杆将上承压板合并，压住岩心模型，准备加载。2. 旋紧回油阀，按绿钮开机器，用送油阀慢慢加压，通过控制送油阀开启程度控制加压速度，当主动指针（黑针）转到 1.5 吨（或 1KN）时,将送油阀放慢关闭维持此点上，将定值器打开使气体进入浮子流量计中，同时浮子上升，调节定值器旋钮,使浮子指示到流量计刻度的最高度值。3. 送油阀继续开动，当指针加到所规定的吨数时，保持指针示数不变。同时读出流量数 Q 和对应

4、的压力 P（精密压力表示数） 。4. 需要载荷分别依次加到30、50、70、100、150、180、200、250、300kN 读出相应的 P，Q 值，记录在表 2 中，用达西公式计算。在测点 120KN 处，保持载荷不变，改变 P（调定值器阀） ，读出 Q, 每测点共记 5 组数据于表 3 中，用于二项式公式计算。5. 试验结束后，关送油阀，按红钮关电源，慢慢打开回油阀卸载，将岩心取出，观察支撑剂破碎情况。6. 双层支撑剂测定：将重量为岩心上铺设单层时支撑剂重量二倍浓度分量的支撑剂铺于岩心表面，依次按步骤（二）进行操作，测出不同载荷下的 P 及Q 值记入表 2、表 3 中。五、注意事项五、注

5、意事项（1）不要触摸在压力试验机下的岩心室；（2）开动压力试验机前，一定要检查回油阀是否处在关闭状态；（3）观察的浮子流量计应读取测量时间内的平均值；（4）要保证岩心室处在压力试验机下承压板的中心位置；（5）出现意外情况时先关闭电源。六、数据处理六、数据处理（1）实测数据表表 1 1 基本参数基本参数支撑剂浓度 （g/cm2）支撑剂岩心外半径 ro（cm）岩心孔眼半 径 re（cm）岩心面 积 （cm2）单层双层空气粘度 （mPas ）目 数产 地中 国表表 2 2 变载荷下的流量与压力关系数据变载荷下的流量与压力关系数据单层双层载荷 （kN）入口压力 Pi（MPa）出口压力 Po（MPa）浮

6、子流量Q(m3/h)入口压力 Pi（MPa）出口压力 Po（MPa）浮子流量Q(m3/h)30 0.1 0.1 50 0.1 0.1 70 0.1 0.1 100 0.1 0.1 150 0.1 0.1 180 0.1 0.1 200 0.1 0.1 250 0.1 0.1 300 0.1 0.1 表表 3 3 定载荷下的流量与压力关系数据定载荷下的流量与压力关系数据单层双层载荷 （kN）入口压力 Pi（MPa）出口压力 Po（MPa）浮子流量(m3/h)入口压力 Pi（MPa）出口压力 Po（MPa）浮子流量Q(m3/h)0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 120

7、 0.1 0.1 （2）数据计算计算闭合压力（以 30kN 载荷为例）（辅有支撑剂的岩心面积）加压载荷（闭2cmkgP 用达西公式计算裂缝导流能力 KfW22lnoieo nfPPrrPQ WK式中：Q 气体流量,cm3/s；气体的粘度，mPa*s；Pi气体上游压力，atm；Po大气压力，atm；ro供给半径，cm；re模拟井半径，cm; Pn平均压力，atm.同理可求出其他测点的闭合压力和裂缝导流能力，如表 4。 表表 4 4 不同载荷下的闭合压力和裂缝导流能力不同载荷下的闭合压力和裂缝导流能力KfW（m2cm）载荷（kN）P闭（kg/cm2） 单层双层3050701001501802002

8、50300用二项式公式计算裂缝导流能力载荷为 120kN表表 5 5 120kN120kN 载荷下（载荷下（PiPi2 2-Po-Po2 2）/Q/Q 及及 Q Q 的值的值单层双层（Pi2-Po2)/QQ（Pi2-Po2)/QQ，以（Pi2-Po2)/Q 为纵坐标，以 Q 为横坐标，作直线如下BQAQPPoi22图所示：图图 1.1. 与与 Q Q 关系曲线关系曲线22 ioPP Q二项式计算裂缝导流能力关系曲线y = 9E-05x - 0.0111y = 0.0001x - 0.01330.0000.0020.0040.0060.0080.0100.0120.0140.0160.0180.

9、0050.00100.00150.00200.00250.00300.00Q(Pi2-Po2)/Q单层双层线性 (双 层)线性 (单 层)cmmrr AWKeo f2ln七、思考题七、思考题1.画出实验流程图。2. 运用达西公式算出导流能力并画出导流能力与闭合压力的关系曲线。导流能力与闭合压力关系曲线0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.00100200300400500闭合压力KfW单层 双层3. 分析达西公式的使用条件。4. 写出运用达西公式和二项式公式计算在 120KN 时铺单层砂、铺双层砂的计算过程。压裂酸化工作液动态滤失实验压裂酸化工作液动态滤失实验一、一、

10、 实验目的实验目的1.在模拟地层压力，地层温度的条件下进行液体渗透率测定； 2.用动态或静态方法测定如下参数：滤失系数、滤失速度、初始渗透率、恢复渗透率、渗透率损害率、滤液侵入深度等。二、实验原理二、实验原理在一定的流速下使液体通过岩心，通过测定岩心的进出口压差和流过岩心的液体的流量，结合其它参数，根据达西定律计算岩心液体渗透率。三、实验设备及流程三、实验设备及流程该仪器主要由注入系统、模型系统、计量系统、自动控制系统、数据采集与处理系统组成。注入系统注入系统：由注入泵、中间容器、管阀件组成，可将各种流体按一定流量注入到模型内。模拟系统模拟系统：由动滤失岩心夹持器、恒温箱、环压泵、回压系统等组

11、成。计量系统计量系统：包括压力测量、温度测量、流量计量等。自动控制自动控制：计算机自动控制注入泵的流量，环压泵、自动跟踪内压，恒温箱加热恒温等。数据采集处理数据采集处理：由各种数据采集卡、工控机、打印机、采集处理软件组成，可适时采集压力、温度、流量等参数，并对数据进行运算处理。实验流程实验流程：（见下页）四、实验步骤四、实验步骤1岩样准备(1)岩样的钻取切割：将岩样钻成 25 的圆柱体，两端切割平整，切割面与轴线垂直。实验流程图实验流程图（2） 岩样的洗油（3） 岩样的烘干岩样烘干温度控制在 6065，烘干 24h 后，每隔 8h 称重一次，两次称重的差值小于 10mg 时，记下岩样的实测质量

12、。（4） 测量岩样的几何尺寸：长度（L） 、直径（D） 。（5） 岩样气体渗透率测定（参见油层物理实验） 。（6） 岩样抽空饱和油（水） ，称湿重，计算岩样孔隙体积。（7） 将饱和好油（水）的岩样浸泡在油（水）中，待用。2流程准备保证储液容器、各种泵内液体充足，不足时请添加。3岩心的安装从烧杯中取出预先饱和好的岩心，放入夹持器胶套内，装上夹持器堵头，顶紧岩样。4加环压密封岩样(1)手动加环压将控制面板上手动、自动开关打到手动位置，打开环压泵开关，增压至需要压力值时，关环压泵开关。(2)自动加环压将控制面板上手动、自动开关打到自动位置，在计算机实验程序上，点击实验开始键后，计算机自动控制环压泵的

13、启动与停止，并自动跟踪驱替压力，维持环压与驱替压力差。5加回压回压控制是通过对回压阀施加控制压力而实现的，外加控制压力最好是气体，以保证控制精度。打开回压排液阀，关闭进气阀和回压吸液阀，顺时针摇泵加压，逆时针摇泵减压。6加温先打开面板上恒温箱风机开关，再打开加热开关，在其控温仪上设定需加热的温度，温控仪自动控制恒温箱加热，至所需温度恒温。温控仪温度设定方法详见温控仪使用说明书。停止加热只需将加热开关断开，或将温控仪温度设定到低于环境温度。7正反向驱替当岩心需要进行正反向驱替时，通过开关夹持器两端的阀门改变液体流向来实现。详见流程图8模拟剪切剪切转速 0600r/min 可调。转速 100r/m

14、in 时剪切速率 170S-1 左右。9实验评价滤失试验时，管线必须用盐水充满。10.操作规程(1).打开仪器电源预热一小时以上， （要加热需提前打开加热开关，设定加热温度预热）检查压力显示表是否是零，不是零的将仪表调零。(2).将动滤失夹持器搅拌装置卸下，将饱和好液体的岩心放入动滤失夹持器，用夹持器右边堵头将岩心顶到于滤失端面相平。再装上左边堵头。(3).将手动、自动开关拨到手动，打开气瓶上的气源阀（调节减压阀输出压力 0.5MPa 左右） ，打开环压开关加 2MPa 左右环压停泵，将手动、自动开关拨到自动，再将滤失出口管线接到夹持器右堵头的阀门上，渗透率进口阀上的管线接到右堵头的两通上，测

15、压点 8 上的管线接到左堵头上。将天平放到仪器左边的出口管线处，做实验过程中要注意天平上的杯子里液体不能漫出。要加回压，打开回压排液阀，关闭进气阀和回压吸液阀，顺时针摇泵加压，逆时针摇泵减压。(4).打开渗透率进口阀、滤失进口阀和右堵头上的阀，关闭容器上面的阀门，启动平流泵（泵要设为恒流状态）等滤失出口处管线不断出液，关闭右堵头上的阀门。(5).打开测试软件，点击“基质渗透率损害测定”将岩心参数录入，选择岩心夹持器类型，选择注前渗透率测定，选择岩样号，点击“开始” ，等驱替压力稳定，采集的流量稳定，将判断误差改到 5%左右，按“回车键” ，软件自动判断测试结束。手动将泵停止。(6).将右堵头上

16、的阀门打开将进口压力放空后关闭此阀，将左堵头拆下换上短堵头，关闭夹持器下面的阀门，将滤失的液体加到容器和夹持器里，装上搅拌装置，打开搅拌开关，调节调速表上的旋钮选择速度。将容器上 6 管线接到夹持器上，打开容器上的阀门和滤失进口阀门，关闭渗透率进口阀，将平流泵设到恒压状态（3.5MPa）启动泵。将天平放到仪器右边的出口管线处，做实验过程中要注意天平上的杯子里液体不能漫出。(7).点击“滤失性测定”,录入滤失液体的基本参数，再点击“滤失测定”选择样品号，将天平清零，等恒压泵压力恒定后，先点击“开始” ，再打开夹持器右堵头上的阀门，恒压滤失半小时后手动停止采集，再将夹持器下面阀门打开放空。(8).将搅拌装置拆下，将里面液体放掉，再将左边堵头拆下换上长堵头，将管线接到测压点 8 处，关闭容器上面的阀门和右堵头上的阀门，打开渗透率进口阀和滤失进口阀。启动平流泵（泵要设为恒流状态）将天平放到仪器左边的出口管线处，做实验过程中要注意天平上的杯子里液体不能