平面徑向流試驗

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中國石油大學(xué)滲流力學(xué)試驗報告

試驗日期：成績：

班級：學(xué)號：1姓名：教師：付帥師同組者：

試驗二不可壓縮流體平面徑向穩(wěn)定滲流試驗

一、試驗?zāi)康?/p>

1、平面徑向滲流試驗是達(dá)西定律在徑向滲流方式下的表達(dá)，通過本試驗加深對達(dá)西定律的理解；

2、要求熟悉平面徑向滲流方式下的壓力下降規(guī)律，并深刻理解該滲流規(guī)律與單向滲流規(guī)律的不同，進(jìn)而對滲透率突變地層、非均質(zhì)地層等繁雜狀況下的滲流問題及其規(guī)律深入分析和理解。

二、試驗原理

平面徑向滲流試驗以穩(wěn)定滲流理論為基礎(chǔ)，采用圓形填砂模型，以流體在模型中的滾動模擬水平均質(zhì)地層中不可壓縮流體平面徑向穩(wěn)定滲流過程。保持填砂模型內(nèi)、外邊緣壓力恒定，改變出口端流量，在穩(wěn)定條件下測量填砂模型不同位置處的水頭高度，可繪制水頭高度或壓力隨位置的變化曲線(壓降漏斗曲線)；根據(jù)平面徑向穩(wěn)定滲流方程的解計算填砂模型的滾動系數(shù)及滲透率。

三、試驗流程

試驗流程見圖2-1，圓形填砂模型18上部均勻測壓管，供液筒內(nèi)通過溢流管保持液面高度穩(wěn)定，以保持填砂模型外邊緣壓力穩(wěn)定。

1－測壓管（模擬井）；2～16－測壓管（共16根）；18―圓形邊界（填砂模型）；

19－排液管（生產(chǎn)井筒）；20—量筒；21—進(jìn)水管線；22—供液筒；23－溢流管；

24—排水閥；25—進(jìn)水閥；26—供水閥。

圖2-1平面徑向流試驗流程圖

四、試驗步驟

1、記錄填砂模型半徑、填砂模型厚度，模擬井半徑、測壓管間距等數(shù)據(jù)。2、開啟供水閥“26〞，開啟管道泵電源，向供液筒注水，通過溢流管使供液筒內(nèi)液面保持恒定。

3、關(guān)閉排水閥“24〞，開啟進(jìn)水閥“25〞向填砂模型注水。4、當(dāng)液面平穩(wěn)后，開啟排水閥“24〞，控制一較小流量。

5、待液面穩(wěn)定后，測試一段時間內(nèi)流入量筒的水量，重復(fù)三次。；6、記錄液面穩(wěn)定時各測壓管內(nèi)水柱高度。

7、調(diào)理排水閥，適當(dāng)放大流量，重復(fù)步驟5、6；在不同流量下測量流量及各測壓管高度，共測三組流量。

8、關(guān)閉排水閥24、進(jìn)水閥25，終止試驗。

注：待學(xué)生全部完成試驗后，先關(guān)閉管道泵電源，再關(guān)閉供水閥26。

五、試驗要求及數(shù)據(jù)處理

1、試驗要求

(1)將原始數(shù)據(jù)記錄于測試數(shù)據(jù)表中，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)將每組的3個流量求平均值，并計算測壓管高度；繪制三個流量下壓力隨位置的變化曲線（壓降漏斗曲線），說明曲線形狀及其原因。

(2)根據(jù)平面徑向穩(wěn)定滲流方程，計算填砂模型平均滲透率、不同半徑范圍的滲透率，評價砂體的均勻性。

(3)寫出填砂模型流量與總壓差的關(guān)系表達(dá)式，并繪出流量與總壓差的關(guān)系曲線。

2、數(shù)據(jù)處理

流量與總壓差的關(guān)系表達(dá)式：

Q?2?Kh?Pe?Pw?R?lneRw（2-1）

任意半徑范圍的滲透率計算公式：

r1r2K?2?h?P1?P2?（2-2）

Q?ln式中：

PeRe—模型外邊緣壓力，10-1MPa；—供給邊緣半徑，cm；

Pw—模型出口端面壓力，10-1MPa；—井筒半徑，cm；

Rwh—地層厚度，cm；?—流體粘度，mPa?s；

P1、P2—任意半徑r1、r2處的壓力，10-1MPa。

3、平面徑向流試驗數(shù)據(jù)記錄表

試驗設(shè)備編號：徑3井

表1測壓管液面基準(zhǔn)讀數(shù)記錄表

測壓管編號基準(zhǔn)讀12345678910111213141516170.20.30.30.30．00.20.20.30.30.30.20.30.20.10.10.20.1數(shù)，cm

表2測壓管液面數(shù)據(jù)表

序號11原始/cm修正/cm14.10266.90366.75466.50566.667.767.15測壓管液面讀數(shù)，cm867.20967.281067.401167.271267.301367.301467.501567.451667.501767.50501513.66.66.66.66.66.66.66.66.67.67.67.67.67.67.67.67.964525959599810701435346566566556566576576561.11.16.24.05.82.9670.9070.8070.8570.8071.0570.8070.956576606606596605.85.20.35.45.270.8170.9570.8570.8570.86壓力/Pa1366526516486512.26.82.17.672原始/cm修正/cm55.8070.9070.6570.7070.5055.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.70.66354576555756656185756576壓力/Pa5446916896896906926916916906936916926916946936926938.88.84.39.298.68.83.993.58.83.79.83.33.53.74.53原始/cm修正/cm34.3569.0568.8368.8068.6569.1069.0069.0569.2069.3569.1069.2069.1669.3569.2269.2369.3034.68.68.68.68.68.68.68.68.69.68.68.68.69.69.69.69.157553565987590599962512032壓力/Pa3346736716716726756746736756766756756756786776766786.77.55.937.72.22.47.52.26.92.22.28.16.53.84.91.6

填砂模型（內(nèi)）半徑＝18.0cm，填砂厚度＝2.5cm，

中心孔（內(nèi)）半徑＝0.3cm，相鄰兩測壓管中心間距＝4.44cm，水的粘度＝1mPa·s。

表3測壓管流量相關(guān)數(shù)據(jù)表

序號123次數(shù)123123123體積(cm?3)時間（s)22547.2119541.4215232.429052.996838.8310160.4613443.6311938.228827.69流量（cm?3/s)4.7664.7084.6881.6981.7511.6713.0713.1143.178平均流量（cm?3/s)4.7211.7073.121（1）取測壓管1號管第一組數(shù)據(jù)為例，進(jìn)行計算：

測壓管水柱修正后高度為：h1=14.10－0.2=13.9(cm)測壓管壓力：P1=ρgh=1000*9.8*13.9/100=1362.2(Pa)同理可得其余各組數(shù)據(jù)，其結(jié)果填入表2中。

（2）繪制壓降漏斗曲線：

從表2中取出測壓管1,3,5,7,9,11,13,15,17的相關(guān)數(shù)據(jù)如表4所示：

表4流量一下壓力隨位置的變化數(shù)據(jù)表

序號測壓管標(biāo)號滾動距離/cm修正測壓管水柱1高度/cm測壓管壓力/Pa修正測壓管水柱2高度/cm測壓管壓力/Pa修正測壓管水柱3高度/cm測壓管壓力/Pa15-17.7667.356600.370.7511-13.3267.076572.970.67-8.8866.956561.170.63-4.4466.456512.170.351013.91362.255.654.4466.5651770.5690968.6598.8866.986564.070.5690968.91313.3267.16575.870.611717.7667.46605.270.766933.56918.86918.86894.35448.869.1268.968.868.5334.156919.86934.568.9669.26773.86752.26742.46715.93346.76727.76752.26758.16781.6

根據(jù)上表表4數(shù)據(jù)可繪制壓降漏斗曲線如下：

圖一壓降漏斗曲線圖

圖形分析：

由圖形可以看出，隨著測壓管到中心的距離的逐漸增加，測壓管壓力迅速增大，之后，就在幾乎保持不變，近似水平線，整條曲線圖形呈一個漏斗狀。由于，地層的能量損失主要集中在井底附近，在距離井底越遠(yuǎn)的地方損失的能量越少，壓力是表示能量大小的物理量，根據(jù)壓力公式P?Pe?Pe?PwRe，lnRerlnRw可以看出，當(dāng)距離r成等比級數(shù)變化時，壓力p成等差級數(shù)變化。因此，壓力在供給邊緣附近下降緩慢，而在井底附近變陡，說明液體從邊緣流到井底其能量大部分消耗在井底附近。

（3）r=4.44cm時，結(jié)合表2中的數(shù)據(jù)：

△P1=(6526.8+6512.1+6487.6+6517)/4-1362.2=6510.9-1362.2=5148.7Pa△P2=(6918.8+6894.3+6899.2+6909)/4-5448.8=6905.3