渗流力学-径向流实验报告最新版

中国石油大学渗流力学实验报告实验日期：2014.12.9成绩：班级：石工1209学号：12021409姓名：陈相君教师：同组者：魏晓彤实验二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，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。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、测压管间距等据。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。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，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。测压管液面基准读数记录表序号1234567891011121314151617基准读数/cm0.70.200.10.30.30.10.10.20.20.20.20.20.10.80.10.1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）12345678910111213141516171H60.470.370.270.370.270.770.670.870.670.870.970.970.971.271.871.371.2P5973.16992.37002.17002.16972.77021.77031.57051.17021.77041.37051.17051.17051.17090.37080.57100.17090.32H43.667.267.267.267.267.967.968.068.068.268.368.368.468.869.468.968.7P4326.76688.56708.16698.36678.76747.36766.96776.76766.96786.56796.36796.36806.16855.16845.36864.96845.33H26.363.163.263.164.764.664.864.864.763.165.265.265.365.966.466.065.8P2631.36286.76316.16296.56433.76423.96463.16463.16443.56286.76492.56492.56502.36570.96551.36580.76561.1以第一组数据为例，p=γh=9800×(60.4+2.52-0.7)×10−2=5973.1Pa由上表，可以得出压力-位置关系压力与位置关系数据记录表测压管标号1410621481216流动距离/cm-17.76-13.32-8.88-4.4404.448.8813.3217.761测压管压力/Pa7090.37041.37021.76992.35973.17002.17051.17051.17100.12测压管压力/Pa6855.16786.56747.36688.54326.76698.36776.76796.36864.93测压管压力/Pa6570.96286.76423.96286.72631.36296.56463.16492.56580.7曲线在供给边缘附近下降缓慢，在井底附近变陡，原因是在平面径向流时从供给边缘到井底渗流断面逐渐减小，流量是相同的，因此渗流速度变大，阻力增加，压力消耗增加，压降越大。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。流速次数体积（cm3）时间(s)流量(cm3/s)平均流量(cm3/s)1116046.473.4433.380213839.943.455311836.403.2422113422.475.9646.224216825.606.563314824.096.1443116818.659.0089.019216017.788.999316217.909.051）计算模型平均渗透率。已知：Re=18.0cm；Rw=0.3cm；h=2.5cm；测压管距中心：r1=4.44cm；r2=8.88cm；r3=13.32cm；水的粘度μ=1mPa•s。以Q=3.380cm3/s时为例：𝑝𝑒1=𝑝13+𝑝214+𝑝15+𝑝164=7090.3𝑃𝑎=7.0903×10−3𝑀𝑃𝑎𝑝𝑤1=𝑝1=5.9731×10−3𝑀𝑃𝑎同理可求得：Q=6.224cm3/s,𝑝𝑒2=6.8527×10−3𝑀𝑃𝑎𝑝𝑤=4.3267×10−3𝑀𝑃𝑎Q=9.019cm3/s时，𝑝𝑒3=6.5660×10−3𝑀𝑃𝑎𝑝𝑤3=2.6313×10−3𝑀𝑃𝑎𝑘1=𝑄1𝜇𝑙𝑛𝑅𝑒𝑅𝑤2𝜋ℎ(𝑝𝑒1−𝑝𝑤1)=3.380×1×𝑙𝑛602×3.14×2.5×10−2(7.0903−5.9731）=78.9𝜇𝑚2同理，𝑘2=64.257𝜇𝑚2𝑘3=59.78𝜇𝑚2模型平均渗透率𝑘̅=78.9+64.257+59.783=67.65μ𝑚22）计算不同半径范围的渗透率。（1）半径为r1=4.44cm时，𝑝11=𝑝2+𝑝4+𝑝3+𝑝54=6992.3+7002.1+6972.7+7002.14=6992.3𝑃𝑎=6.9923×10−3𝑀𝑃𝑎𝑝21=6.6934×10−3𝑀𝑃𝑎𝑝31=6.33325×10−3𝑀𝑃𝑎𝑘11=𝑄1𝜇𝑙𝑛𝑅1𝑅𝑤2𝜋ℎ(𝑝11−𝑝𝑤1)=3.38×𝑙𝑛14.82×𝜋×2.5×10−2(6.9923−5.9731)=56.9𝜇𝑚2𝑘21=148.3𝜇𝑚2𝑘31=429.8𝜇𝑚2可以看到不同流量下渗透率差异很大，流量2和流量3计算值可能不符合达西公式，无法使用公式计算。取最小流量下的计算值𝑘1=56.9。（2）半径为r2=8.88cm时同理，𝑝12=7.0315×10−3𝑀𝑃𝑎𝑝22=6.76445×10−3𝑀𝑃𝑎𝑝32=6.4484×10−3𝑀𝑃𝑎𝑘12=380.7𝜇𝑚2𝑘22=386.8𝜇𝑚2𝑘32=345.8𝜇𝑚2𝑘̅=371.1𝜇𝑚2（3）半径为r3=13.32cm时，𝑝31=7.04865×10−3𝑀𝑃𝑎𝑝32=6.7963×10−3𝑀𝑃𝑎𝑝31=6.4435×10−3𝑀𝑃𝑎𝑘31=509𝜇𝑚2𝑘32=504.4667𝜇𝑚2𝑘33=4753𝜇𝑚2（4）半径为Re=18.0cm时，𝑝41=7.0903×10−3𝑀𝑃𝑎𝑝42=6.85265×10−3𝑀𝑃𝑎𝑝43=6.566×10−3𝑀𝑃𝑎𝑘41=155.64𝜇𝑚2𝑘42=211.83𝜇𝑚2𝑘43=147.08𝜇𝑚2𝑘̅=171.5𝜇𝑚2由于计算p过程中的粗大误差，忽略第三组数据。k=506.5𝜇𝑚2半径范围r（cm）4.448.8813.3218渗透率K（μm2）56.9371.1506.5171.5可以看出砂体渗透率变化比较大，均匀性不好。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()lnewewKhPPQRR砂模型流量与总压差的相关数据记录如下表：总压差ΔP（10-1MPa）0.01140.03150.0406流量Q（cm3/s）3.367.418.66六．实验总结本次实验数据比较多，在做实验时要耐心记录。数据处理过程中，由于数据要求比较精细，所以在保留小数位数时尽量多保留几位，保证计算精度。