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1、中国石油大学不可压缩流体平面径向稳定渗流实验报告实验日期：成绩： 班级：学号：姓名：教师： 同组者：实验二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，
2、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） ；216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
3、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、实验要求及数据处理1、实验要求(1)将原始数据记录于测试数据表
4、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； 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。答：根据表 2-3，首先计算得下表。三个流量下压力随位置的变化数据表测压管标号1713 9 5 1 3 7 11 15 流动距离 /cm-17.76 -13.32 -8.88 -4.44 0 4.44 8.88 13.32 17.76 测压管水柱高度/cm1 2 3 测压管压力/Pa1 2 3 序号测压管水柱高度，cm 流量cm3/s 平均流量cm3/s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 50.8 63
5、.5 63.3 63.3 63.5 63.5 63.6 63.5 63.5 63.7 63.6 63.6 63.6 63.8 63.7 63.7 63.8 1.61 1.61 1.60 1.61 2 34.2 56.0 56.0 55.9 56.1 56.2 56.3 56.2 56.3 56.3 56.4 56.3 56.3 56.5 56.7 56.5 56.7 2.52 2.46 2.44 2.43 3 21.0 49.3 49.1 49.3 49.6 49.6 49.6 49.6 49.6 49.6 49.7 49.6 49.6 49.9 49.9 49.8 50.1 2.97 2.9
6、9 3.02 2.99 表 2-3 定压边界测试数据表序号测压管液面读数，cm 体积cm3时间s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 51.0 63.8 63.6 63.6 67.5 63.70 63.8 63.8 63.8 64.0 63.8 63.9 63.8 63.9 63.8 63.9 63.9 116 72.00 116 72.66 106 65.87 2 34.4 56.3 56.3 56.2 56.1 56.4 56.5 56.5 56.6 56.6 56.6 56.60 56.5 56.6 56.8 56.70 56.8 12
7、0 47.69 116 47.59 116 47.75 3 21.2 49.6 49.6 49.4 49.3 49.8 49.8 49.9 49.9 49.9 49.9 49.9 49.8 50.0 50.0 50.0 50.2 116 39.06 126 41.77 118 39.43 绘制三个流量下压降漏斗曲线如图。图 2-2 三个流量下压降漏斗曲线图分析：由压力公式 错误！未找到引用源。 ，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。
8、 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。(2)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：计算模型平均渗透率已知 Re=18.0 cm； Rw=0.3 cm； h= 2.5cm；测压管距中心： r1= 4.44 cm；r2= 8.88 cm；r3= 13.32 cm；水的粘度 = 1 smPa；计算有M P aPe152110066.0 10410)65.6755
9、.6755.6772.67(8.91000MPaPw15110039.01013.408.91000同理得M P aPe1210064.0，MPaPe1310063.0M P aPw1210025.0，MPaPw1310015.02111143.61 )039.0066.0(5.223.018ln136.6)(2Relnum PwPehRwQK2222243.55 )025.0064.0(5.223.018ln129.8)(2Relnum PwPehRwQK2333397.52 )015.0063.0(5.223.018ln175.9)(2Relnum PwPehRwQK所以232161.56
10、 397.5243.5543.613umKKKK计算不同半径范围的渗透率半径为r1时：M P aP1521110065.0 10410)90.6523.6674.6510.66(8.91000同理有MPaP112100629.0，MPaP11310061.0所以2111111198.41 )065.0039.0(5.2244.43.0ln136.6)(2lnum PPwhrRwQK2122121244.37 )063.0025.0(5.2244.43.0 ln129.8)(2lnum PPwhrRwQK2133131338.36 )061.0015.0(5.2244.43.0ln175.9)(
11、2lnum PPwhrRw QK所以2131211 160.38 338.3644.3798.413umKKK K半径为r2时：求解方法同上，有M P aP121100655.0，MPaP122100634.0，MPaP123100616.02211121 12179.280 )066.0065.0(5.2288.844.4ln136.6)(2r lnum PPhrQK222122122200.732 )0634.00629.0(5.2288.844.4ln129.8)(2lnum PPhrr QK2231321 32346.430 )062.0061.0(5.2288.844.4 ln175
12、.9)(2lnum PPhrrQK所以2232221 208.481 346.43000.73279.2803umKKKK半径为r3时：求解方法同上，有MPaP131100658.0，MPaP132100637.0，MPaP133100621.0231213213151.547 )0658.00655.0(5.2232.1388.8ln136.6)(2r lnum PPhrQK232223223283.356 )064.00634.0(5.2232.1388.8ln129.8)(2lnum PPhrrQK2332332 33360.503 )0621.00616.0(5.2232.1388.8
13、ln175.9)(2lnum Phrr QK所以2333231 331.469 360.50383.35651.5473umKKKK半径为Re时：求解方法同上，有MPaPe1110066.0，MPaPe12100644.0，MPaPe1310063.02131314188.609 )066.00658.0(5.221832.13ln136.6)(2Rerlnum PePhQK2232324213.227 )0643.00637.0(5.221832.13ln129.8)(2Relnum PePhrQK2333333377.207 )063.00621.0(5.221832.13ln175.9)
14、(2Relnum PePhrQK所以2434241 426.348 377.20713.22788.6093umKKKK综上，可以发现，在模型中部渗透率比较低，越往外侧，渗透率会变大很多，所以砂体的均匀性不是很好。(3)写出填砂模型流量与总压差的关系表达式，并绘出流量与总压差的关系曲线。答： 关系表达式为weweRRPPKhln2 Q；图 2-3 流量与总压差的关系曲线总压差 / 10-1MPa0.027 0.039 0.048 流量 / cm3/s6.36 8.29 9.75 六、实验总结通过本次实验我熟悉了平面径向渗流方式下的压力降落规律，理解了该渗流规律与单向渗流规律的不同，加深了对达西
15、定律的理解。 本次实验数据较多， 必须细心耐心。 学习了渗透率突变地层、 非均质地层等复杂情况下的渗流问题及其规律，在实验中锻炼了我的实验操作能力，达到了实验目的。附录：平面径向流实验数据记录表实验设备编号：径3 井表 2-1 测压管液面基准读数记录表测压管编号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 测压管基准读数， cm 0.2 0.3 0.3 0.3 0.0 0.2 0.2 0.3 0.3 0.3 0.2 0.3 0.2 0.1 0.1 0.2 0.1 表 2-2 测压管液面读数记录表序号测压管液面读数，cm 体积cm3时间s 1 2 3 4 5
16、 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 51.0 63.8 63.6 63.6 67.5 63.70 63.8 63.8 63.8 64.0 63.8 63.9 63.8 63.9 63.8 63.9 63.9 116 72.00 116 72.66 106 65.87 2 34.4 56.3 56.3 56.2 56.1 56.4 56.5 56.5 56.6 56.6 56.6 56.60 56.5 56.6 56.8 56.70 56.8 120 47.69 116 47.59 116 47.75 3 21.2 49.6 49.6 49.4 49.3 49.8 49.8 49.9 49.9 49.9 49.9 49.9 49.8 50.0 50.0 50.0 50.2 116 39.06 126 41.77 118 39.43 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
