裂縫導(dǎo)流能力實驗

中國石油大學(xué)裂縫導(dǎo)流能力實驗報告實驗日期：2011.11.21 成績：班級：石工08-6班學(xué)號：姓名:教師： 同組者： 一、 實驗?zāi)康?、 了解巖石被支撐裂縫的導(dǎo)流能力隨閉合壓力變化的關(guān)系、以及在相同閉合壓力條件下鋪有不同層數(shù)的支撐劑的裂縫導(dǎo)流能力的差異；2、 分析說明達(dá)西公式與二項式公式計算出的結(jié)果不同的原因；3、 熟悉壓力試驗機的操作及實驗流程。二、 實驗原理裂縫的滲透率可由氣體滲流的流量來反映，測量氣體在不同入口和出口壓力下的流量后，可通過氣體徑向滲流的達(dá)西公式來確定裂縫的導(dǎo)流能力。三、 實驗儀器和材料1、 儀器：NYL—200D型壓力試驗機或NYL—2000D型壓力試驗機，空氣壓縮機一供氣源，定值器—氣源開關(guān)，精密壓力表，浮子流量計，巖心（鋼板）模，游標(biāo)卡尺，放大鏡。2、 材料：不同產(chǎn)地的壓裂砂、陶粒。四、實驗步驟（一）實驗準(zhǔn)備1、 在附表1中記錄使用的砂子產(chǎn)地、粒徑、名稱及某溫度下的氣體粘度；2、 用游標(biāo)卡尺量出巖心模的外徑ro及孔眼的內(nèi)徑re記錄附表1中，用作計算巖心模面積；3、 稱一定重量的支撐劑均勻地鋪在纏有銅網(wǎng)的巖心面上，要保持單層。按下式計算出支撐劑的濃度：支撐劑（砂子）的濃度二憚層支撐劑的重量

支撐劑（砂子）的濃度二憚層支撐劑的重量

鋪有支撐劑巖心的而積將此濃度值記入表1中。4、 將上巖心片（孔眼向下）放于下巖心片的上方，然后上下巖心片放在試驗機下承壓板中心位置。5、 認(rèn)真記錄試驗機載荷刻度盤上讀出加載值。（下） （上）圖3-1 |巖心模型(二)巖心加壓法1、巖心放在下承壓板上，用手旋轉(zhuǎn)螺桿將上承壓板合并，壓住巖心模型，準(zhǔn)備加載。2、旋緊回油閥，按綠鈕開機器，用送油閥慢慢加壓，通過控制送油閥開啟程度控制加壓速度，當(dāng)主動指針(黑針)轉(zhuǎn)到1.5噸(或1KN)時，將送油閥放慢關(guān)閉維持此點上，將定值器打開使氣體進入浮子流量計中，同時浮子上升，調(diào)節(jié)定值器旋鈕，使浮子指示到流量計刻度的最高度值。3、 送油閥繼續(xù)開動，當(dāng)指針加到所規(guī)定的噸數(shù)時，保持指針示數(shù)不變。同時讀出流量數(shù)Q和對應(yīng)的壓力P(精密壓力表示數(shù))，記錄在附表3中。4、 需要載荷分別依次加到30KN50KN(70KN) 100KN(120KN)150KN(180KN)200KN250KN300KN讀出相應(yīng)的P,Q值，用達(dá)西公式計算。注意：在測點7、12、18噸(或70、120、180KN)處，保持載荷不變，改變P

(調(diào)定值器閥)，讀出Q，每測點共記5組數(shù)據(jù)于表2中，用于二項式公式計算。5、 實驗結(jié)束后，關(guān)送油閥，按紅鈕關(guān)電源，慢慢打開回油閥卸載，將巖心取出，觀察支撐劑破碎情況。6、 雙層支撐劑測定：將重量為巖心上鋪設(shè)單層時支撐劑重量二倍濃度分量的支撐劑鋪于巖心表面，依次按步驟(二)進行操作，測出不同載荷下的P及Q值記入表3、表2中。五、實驗結(jié)果計算(1)實測數(shù)據(jù)表1基本參數(shù)巖心外半徑ro(cm)巖心孔眼半徑re(cm)巖心面積(cm2)支撐劑濃度(g/cm2)空氣粘度(mPa?s)支撐劑單層雙層目數(shù)產(chǎn)地4.50650.50063.01580.31740.63480.01820，40勝利油田表2變載荷下的流量與壓力關(guān)系數(shù)據(jù)載荷(kN)單層雙層入口壓力(MPa)出口壓力(MPa)浮子流量(m3/h)入口壓力(MPa)出口壓力(MPa)浮子流量(m3/h)300.1770.1010.800.1770.1010.80500.1770.1010.800.1770.1010.80700.1770.1010.800.1770.1010.801000.1770.1010.800.1770.1010.801500.1770.1010.800.1770.1010.801800.1770.1010.800.1770.1010.802000.1770.1010.800.1770.1010.802500.1770.1010.800.1770.1010.803000.1770.1010.800.1770.1010.80

2）數(shù)據(jù)計算計算閉合壓力（以30kN載荷為例）=48.58kg/cm2 加壓載荷（kg） 30000輔有支撐劑的巖心面積 （cm=48.58kg/cm2同理可以求出其他測點的閉合壓力，如下表3所示用達(dá)西公式計算裂縫導(dǎo)流能力KfW（以30kN載荷單層支撐劑為例）KfW=rQHnInOre0.80x106 0.177+0.101 1x0.018x x3600 2 0.101354.5065xln0.500-Po2兀x|0.1772-0.1012|x120.101352=1.867|im-cm同理可求出其他測點的閉合壓力和裂縫導(dǎo)流能力，如表3。圖一閉合壓力和導(dǎo)流能力的曲線圖一閉合壓力和導(dǎo)流能力的曲線表3不同載荷下的閉合壓力和裂縫導(dǎo)流能力載荷（kN）P閉(kg/cm2)KfW(pm2cm)單層雙層3048.5786821.8671.8675080.9644691.8671.86770113.350261.8671.867100161.928941.8671.867150242.893411.8671.867180291.472091.8671.867200323.857881.8671.867250404.822351.8671.867300485.786821.8671.867

由圖一看出，在一定范圍之內(nèi)，巖石被支撐裂縫的導(dǎo)流能力不隨閉合壓力變化而變化。用二項式公式計算裂縫導(dǎo)流能力載荷為120kN表4定載荷下的流量與壓力關(guān)系數(shù)據(jù)載何(kN)單層雙層入口壓力（MPa）出口壓力（MPa）浮子流量（m3/h）入口壓力（MPa）出口壓力（MPa）浮子流量（m3/h）1200.1770.1010.800.1770.1010.800.1830.1010.840.1830.1010.840.1910.1010.880.1930.1010.880.2010.1010.920.2040.1010.920.2130.1010.960.2150.1010.96表5120kN載荷下（Pi2-Po2）/Q及Q的值單層雙層(Pi2-Po2)/QQ(Pi2-Po2)/QQ0.000951222.22220.000951222.22220.000998233.33330.000998233.33330.001075244.44440.001107244.44440.001182255.55560.001229255.55560.001319266.66670.001351266.6667p2—p2i o=A+BQQ ，以（Pi2-Po2）/Q為縱坐標(biāo)，以Q為橫坐標(biāo)，作直線如下圖所示：P2—P2圖二’Q°與Q關(guān)系曲線

由圖可知：單層A=0.0092，雙層由圖可知：單層A=0.0092，雙層A=0.0114則有裂縫在120kN載荷下，導(dǎo)流能力為:KW單層支撐劑f=KW單層支撐劑f=4.30卩m2-cmlnf= xln A r 0.0092 0.50e卩r0.018 4.5065KW=—lnF= xln =3.47卩m2-cm雙層支撐劑fA re0.0114 0.50六、注意事項（1） 不要觸摸在壓力試驗機下的巖心室；（2） 開動壓力試驗機前，一定要檢查回油閥是否處在關(guān)閉狀態(tài)；（3） 觀察的浮子流量計應(yīng)讀取測量時間內(nèi)的平均值；（4） 要保證巖心室處在壓力試驗機下承壓板的中心位置；（5） 出現(xiàn)意外情況時先關(guān)閉電源。七、思考與討論畫出實驗流程圖。答：用游標(biāo)卡尺測量巖心模型的內(nèi)外半徑--T用電子天平稱量20克支撐劑---T將支撐劑均勻的鋪在巖心摸上，蓋好后放在承壓板中心一T打開進氣閥并且加壓，記錄各壓力下的數(shù)據(jù)一T測量完畢，關(guān)閉儀器，換40克支撐劑，重復(fù)實驗步驟一T實驗完畢，關(guān)閉實驗儀器并整理。運用達(dá)西公式算出導(dǎo)流能力并畫出導(dǎo)流能力與閉合壓力的關(guān)系曲線；答：計算結(jié)果和曲線見表3和圖一.達(dá)西公式的使用條件；答：達(dá)西公式適用于流速較低即氣體流量不大流動形態(tài)屬于層流時的情況下，此時流體以粘滯力為主。對于氣測滲透率由于氣體的膨脹和滑脫效應(yīng)要對達(dá)西公式進行校正。寫出運用達(dá)西公式和二項式公式計算在120KN時鋪單層砂、鋪雙層砂的計算過程

答：達(dá)西公式載荷為120kN時導(dǎo)流能力計算如下鋪單層砂：（以第一組數(shù)據(jù)為例）KrW=rQMnKrW=rQMn1"Ore/6、0.80x106 0.177+0.101 1 4.5065x0.018x x xln3600 2 0.10135 0.500Mp2-po2兀x|0.1772-0.1012卜( 丿0.1013522=1.867|im-cm鋪雙層砂：QPpn1"么re-4P2-QPpn1"么re-4P2-