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1、 1 实验二不可压缩流体平面径向稳定渗流实验实验日期：2013.11.12 成绩： 班级：石工 11-10 学号： 11021464 姓名：王金胜教师： 付帅师 同组者：满宗通一、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
2、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。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。图 1 平面径向渗流试验流程图四、实验步骤1. 记录填砂模型半径、填砂
3、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 2 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。五、实验数据处理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，
4、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。根据记录的数据可知，相邻两测压管中心间距为4.44cm，又由原始记录表的测压管液面数据所换算出的定压边界水柱高度，计算测压管压力。记录如表1。表 1 压力与位置关系数据记录表测压管标号14 10 6 2 1 4 8 12 16 流动距离 /cm -17.76 -13.32 -8.88 -4.44 0 4.44 8.88 13.32 17.76 Q=7.52cm3/s 测压管水柱高度/cm 67.266.566.164.930.365.265.766.1 67.1测压管压力 /Pa 6585.665176
5、477.86360.22969.46389.66438.66477.86575.8Q=9.47cm3/s 测压管水柱高度/cm 63.762.962.361.05.261.061.962.4 63.5测压管压力 /Pa 6242.66164.26105.45978509.659786066.26115.26223Q=9.46cm3/s 测压管水柱高度/cm 64.963.963.462.213.462.362.963.4 64.7测压管压力 /Pa 6360.26262.26213.26095.61313.26105.46164.29153.26340.6以 Q=7.52cm3/s 流量为一组
6、的14#测压管为例计算：P=gH=1000*9.8*0.672=6585.6其余各组计算同理。根据表1 所示数据，作压力与位置关系曲线，如图2 所示。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，Q=3.36cm3/s 图 2 压力与位置关系曲线Q=8.66cm3/s 01000200030004000500060007000-20-15-10-505101520Q =9.46cm3/sQ =7.52cm3/ sQ =9.47cm3/ 3 评价砂体的均匀性。1）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
7、：r1= 4.44 cm； r2= 8.88 cm；r3= 13.32 cm；水的粘度 = 1 mPa s。 则有，当Q=7.52cm3/s 时：MPaPw152- 1100297. 010103.308.91000同理可求得：当 Q= 9.47cm3/s 时，MPaPe1 2100610.0，MPaPw1 2100051.0; 当 Q= 9.46cm3/s 时，MPaPe1 3100621.0，MPaPw1 3100130.0则有，2111171.55)0297.00649.0(5.223.018ln152.7)(2Reln umPwPehRwQ K2222218.44)0051.00610
8、.0(5.223 .018ln147.9)(2Reln umPwPehRwQ K2333325.50)0130.00621.0(5 .223 .018ln146.9)(2Reln umPwPehRwQ K所以，模型平均渗透率为：232105.50325.5018.4471.55 3umKKKK2）计算不同半径范围的渗透率。（1）半径为r1= 4.44 cm 时，MPaP1 5211100636.0 10410)3.652.642 .659.64(8 .91000所以，2111111107.38)036.00297.0(5 .2244.43 .0ln152. 7)(2lnumPPwhrRwQKM
9、Pape1-5-21100649.01041067.1)66.765.7(65.29.81000 4 同理可得，MPaP1 12100600.0,MPaP1 13100612.02122121259.29)0600.00051.0(5.2244.43.0ln147.9)(2lnumPPwhrRwQK2133131369.33)0612.00130.0(5 .2244.43.0ln146.9)(2lnumPPwhrRwQK所以，2131211178.33369.3359.2907.383umKKKK按照同样的方法，可以求得：（2）半径为r2= 8.88 cm 时，MPaP1 21100648.0
10、,MPaP1 22100606.0,MPaP1 23100622. 02211121 12167.276)0648. 00636.0(5 .2288.844.4ln152.7)(2rlnumPPhrQK。2221221 22283.696)606.00600.0(5.2288.844.4ln147.9)(2lnumPPhrrQK2231321 32365.417)0622.00612.0(5 .2288.844.4ln146.9)(2lnumPPhrrQK2232221 272.463365.41783.69667.276 3umKKKK（3）半径为r3= 13.32 cm 时，MPaP1 3
11、1100653. 0MPaP1 32100616.0M P aP1 33100625.02312132 13142.388)0653.00648.0(5.2232.1388.8ln152.7)(2rlnumPPhrQK2322232 23257.244)0616.00606.0(5 .2232.1388.8ln147.9)(2lnumPPhrrQK 5 2332332 33337.814)0625.00622.0(5.2232.1388.8ln146.9)(2lnumPphrrQK2333231 345.482337.81457.24442.3883umKKKK（4）半径为Re=18.0 cm
12、 时，MPaPe1 1100658.0M P aPe1 2100623. 0MPaPe1 3100634.021313 14145.288)0658.00653.0(5.221832.13ln152.7)(2Rerln umPePhQ K22323 24246.259)0623.00616.0(5.221832.13ln147.9)(2Reln umPePhrQ K23333 34359.201)0634.00625.0(5.221832.13ln146.9)(2Reln umPePhrQ K2434241 483.249359.20146.25945.2883umKKKK将以上数据整理到表2
13、。表 2 不同半径范围的渗透率半径范围 r（cm）4.44 8.88 13.32 18 渗透率 K（m2）33.78 463.72 482.45 249.83 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。填砂模型流量与总压差的关系表达式为：2()lnewewKh PPQRR。砂模型流量与总压差的相关数据记录如表3。表 3 流量与总压差关系记录表总压差 P（10-1MPa）0.0352 0.0491 0.0559 流量 Q（cm3/s）7.52 9.46 9.47 根据
14、表 3，绘制图3 所示的流量与总压差关系曲线。 6 图 3 流量与总压差关系曲线六、实验心得七、原始数据记录表原始数据记录如表4、表 5、表 6 所示。实验设备编号：径 8#表 4 测压管液面基准读数记录表70. 225，70.4,71。25 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 0.1 0.2 0.2 0.1 0.2 0.1 0.3 0.4 0.2 0.2 0.2 0.4 0.2 0.1 0.2 0.1 表 5 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 6 7 8
15、 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 30.5 65.0 64.4 65.4 65.4 66.3 66.0 66.0 66.3 66.7 66.5 66.3 66.9 67.4 67.2 67.3 67.4 79 10.47 86 11.13 78 10.72 2 5.4 61.1 61.3 61.2 61.4 62.5 61.1 62.2 62.5 63.1 62.8 62.6 63.1 63.9 63.5 63.7 63.8 100 10.69 106 10.75 100 10.88 3 13.6 62.3 62.5 62.5 62.6 63.6 63.3 63.2 6
16、3.6 64.1 63.8 63.6 64.4 65.1 64.6 64.9 64.9 202 23.21 202 23.13 y = 100.91x + 4.10102468101200.010.020.030.040.050.06总压差 P（10-1MPa ）流量Q（cm3/s）流量Q （cm3/s）线性 ( 流量Q （cm3/s）) 7 201 23.49 填砂模型半径18.0 cm，填砂厚度2.5 cm，中心孔半径0.3 cm，相邻两测压管中心间距4.4cm，水的粘度 1 mPa s。表 6 定压边界测试数据表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 30.364.964.265.265.366.165.965.765.966.566.366.166.567.267.167.167.37.557.52 7.737.282 5.261.061.161.061.362.3
