石油大学渗流力学实验报告单向渗流模拟实验.doc

中国石油大学渗流力学实验报告 实验一 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；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1-1 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）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、实验数据处理测压管压力计算公式 （1-1）式中：测压管中水柱高度对应的压力（表压），Pa； 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 （1-2）渗透率公式为 （1-3）式中：渗流截面积，cm2；两个横截面之间距离，cm；入口端面压力，10-1MPa；出口端面压力，10-1MPa； 流体粘度，。3、单向流实验数据记录表 实验仪器编号：单10井 表1-1 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cm1.11.11.10.31.11.11.40.81.00.6表1-2 测压管液面读数记录表流速测压管液面高度H(cm)和压力P（Pa）填砂管粗端填砂管细端123456789101H43.64343.742.843.445.845.644.242.1539.4P49004841.24909.849004880.44895.14846.14767.74547.24316.92H10.39.510.49.510.212.612.310.27.83P1636.61558.21646.41636.61626.81641.51582.71435.71180.9749.73H12.912.151312.0512.815.214.912.910.66.1P1891.41817.91901.21886.51881.61896.31837.51700.31455.31053.5流速次数体积(cm3)时间（s）流量（cm3/s）平均流量（cm3/s）1125.521.21.201.2024436.51.2135142.81.19214322.81.881.8525027.11.85355301.83314525.41.771.7524022.71.7634727.11.73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=50.00cm2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1-3 流压测量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/Pa49004841.24909.849004880.44895.14846.14767.74547.24316.9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1-2 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、粗管为例进行计算： 同理可得其余各组数据填入表1-4中。表1-4 渗透率计算数据表数序 号 据流量cm3/s10-1MPa10-1MPa渗透率 K1K211.21.9610-45.7810-34812.0652.521.859.810-58.9210-314836.9652.231.759.810-58.4310-314034.9652.8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，舍去所以粗管的渗透率为 所以细管的渗流率为六、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。