水电模拟1

中国石油大学渗流物理实验报告实验日期:2015.11.23成绩:班级:学号:姓名:教师:同组者:水电模拟渗流实验水电模拟实验是根据水－电相似原理而研制的一种模拟实验装置。采用水电模拟实验可以很容易地模拟各种复杂的边界条件，可以直接观察流体的流动情况，并且很容易测试油水井产量（注入量）、等势线分布、流线分布等。实验结果还可用来检验数值模拟和解析解的准确性。由于水电模拟实验所用的电解质溶液是均匀稳定的，因此它可用来研究均质地层刚性流体的稳定渗流问题。本实验在介绍水电模拟原理、实验装置、测试原理的基础上，介绍平面径向渗流模拟实验、直井五点法井网渗流模拟实验。该类实验具有很大的灵活性和延展性，通过本实验可以扩展思路、发挥想象力及创造能力，并能设计出更多、更好的模拟装置，发展扩充完善渗流实验。一、实验目的（1）掌握水电模拟的实验原理、实验方法，学会计算相似系数；（2）测定圆形定压边界中心一口直井生产时产量与压差的关系，并与理论曲线进行对比，加深对达西定律的理解；（3）测定生产井周围的压降漏斗曲线，加深对压力场的分布的认识。二、计算原理圆形恒压边界中心一口直井（完善井）稳定生产时产量计算公式：2lnefwKhPPQrRr(1)地层中任一点压力分布公式：lnlnlnWewwPrPPABrrrr(2)由相似原理可知，模拟模型中电压与电流同样满足上述关系式：完善“井”“产量”公式：2lnmemmwmhUUIrRr(3)改变电压U值，并测得相应的电流值I。由此可得到U-I关系曲线（理论上应为直线）。任一点电压分布公式：lnlnlnmwmmmmemwmwmrUUUABrrrr(4)固定U值,测得不同mr处的电位值U，由此可得“压降”漏斗曲线。由“完善井”电压与电流的关系及相似系数Cp、Cq，可以求出完善井压差（wePP）与流量的关系：流量:qCIQ；压差：pweCUPP(5)由模拟条件下任意半径mr处的电位值U，可求得实际地层中任意半径r出的压力P，即可求得地层中的压力分布：压力：pCUP；对应半径：LmCrr(6)式(1)的压力及半径均用式（6）处理，可求得实际地层中任意点的压力分布。三、实验流程图1圆形恒压边界中心一口直井电路图1-电解槽2-铜丝（模拟井）3-供给边界图2测电压法测定压降曲线电路图1－电解槽2－铜丝（模拟井）3－供给边界四、实验步骤（1）确定并计算实验参数a、首先确定模拟油藏的参数的大小：渗透率K、供给半径er、井半径wr、油层厚度h、流体粘度、生产压差（wePP），计算油井产量Q；确定模拟系统的有关参数的大小：模拟油藏供给半径emr、最大电流I、最大电压U。b、计算相似系数：emeLrrC，QICq，PUCp，计算CqCpCr/，CCCrl1，c、由kC，计算NaCl溶液的电导率，溶液厚度hChLm，具体方法见示例。（2）根据电导率值，从NaCl溶液浓度与电导率关系曲线中查出NaCl与蒸馏水配制比例，然后进行配制。（3）配制完毕，测定溶液实际电导率值，计算相似系数C。（4）将调压器旋钮旋至“0”位置，按图1所示连接好电路。（5）打开电源，顺时针旋转变压器旋钮，将电源电压调到所需值（10伏）。（6）顺时针慢慢旋动调压器的旋钮，使电压值从低到高变化（最高测量电压10伏），并测定各个电压值下生产井的电流值，计算相应的压差及流量。（7）压降漏斗曲线的测定：连接好图2所示电路，旋动调压器的旋钮，使测量电压为一固定值（如10伏），通过滑轨计录生产井的坐标（xO,yO），将一外接电压表一端与测针相连，另一端接零线。从生产井位置（xO,yO)开始，沿某一半径方向移动测针，隔一定距离记录一个电压值和相应点坐标值(x,y)，式(6)转换，就可测出压降漏斗曲线。注意：井附近数据点密一些，往外疏一些。五、数据与处理结果记录实验仪器编号：2号水槽尺寸：85*125cm表1产量与压差关系数据表模型参数：rem=35cm；rwm=0.08cm；hm=5.333；ρ=1520cms/；T=289.15k地层参数：re=65.625m；rw=0.15m；h=10m；K=0.12m；μ=5smpa；=1.3MPa序号12345678ΔU(V)345678910I(mA)23.028.436.546.154.060.165.470.8(MPa1.0)3.95.26.57.89.110.411.713.03()Qmd6.377.8710.1212.7814.9716.6618.1319.63Qmdt()36.979.2911.6113.9316.2518.5820.9023.22e(%)8.4815.212.98.37.910.313.315.5表中Q为实验值，Qt为理论计算值，e为二者之间的偏差。表2压降漏斗曲线数据记录表（电压法）外加电压：井的位置：x0=40.65cm,y0=46.55cm序号1234567离生产井距离rm(cm)0.10.515102030位置(x,y)(cm)(40.75,46.55)(41.15,46.55)(41.65,46.55)(45.65,46.55)(50.65,46.55)(60.65,46.55)70.65,46.55)与生产井间的电压ΔU(V)1.83.14.16.57.78.89.7油藏中距井半径r（m）0.1880.9381.889.3818.7537.5056.25与井底压力间的差值ΔP（MPa1.0）2.344.035.338.4510.0111.4412.61理论曲线中的压降值ΔPt（MPa1.0）0.483.925.398.8410.3211.8012.67六、数据处理与曲线绘制（1）电解质溶液配制计算1)根据达西定律，求出生产井的理论产量：由公式2lnefwKhPPQrRr=52.26815.0625.65513*3^10*1.0**2Incm3/s,2)估算电导率：电路中最大电流不超过0.1A，则流量相似系数为：)/(4^10*72.33cmsAQICq,设pC=1V/0.1MPa，由相似关系可求得：CqCpCr/=2688.17)]1.0/([3MPasAVcm,由lrCCC1得：)*/(1lrCCC，模型供给边界半径为emr=35cm,所以，则emelrrC=3^10*333.5625.6535.0，得C0.0697)]/(1.0[3vcmMPasA，由kC得溶液电导率：3^10*394.151.0*0697.0kC（S/cm)=1.394(mS/cm),查的所对应的蒸馏水体积和氯化钠质量比值为1390mg/L;3）计算所需氯化钠的质量和蒸馏水厚度mh。mh=)(333.51000*3^10*333.5cmhCl，则溶液体积:V=85*125*5.333=56.66L;氯化钠的质量为：m=56.66*1.39=78.757g,因此只需在水槽中加入蒸馏水56.66L，再将78.757g氯化钠固体加入进去，搅拌溶解，即可得到NaCl溶液。（2）计算相似系数3^10*333.5100*625.6535eemlrrC，769.01310puCp，076.01.06^10*5*1520KC，4^10*117.33^10*333.5*769.0*076.0**CCCCplq（3）产量与压差关系举例说明压力、实际产量和理论产量、误差的计算过程，并将数据填在表1中，绘制产量与压差的实际和理论关系曲线。以VU3I=23mA为例，)1.0(9.3769.03MPaCUPp，dmCIQq/37.66^1086400*4^10*117.33^10*233，由达西公式2lnefwKhPPQrRr，可以求得dmrrpkhQemel/97.615.0625.65ln59.3*3^10*1.0*2ln23，e=%48.897.637.697.6llQQQ,关系曲线如图：（4）压降漏斗数据处理与曲线绘制举例说明实际半径、实测压差和理论压差计算过程，并将数据填在表2中，绘制实测与理论压降漏斗曲线。以1.0mrcm，U=1.8V为例，由公式知mcmcrrlm188.08.18)4^10*333.5/(1.0/，)1.0(34.2769.08.1MPaCUPp，)1.0(48.015.0188.0ln15.0625.65ln13lnlnMParrrrpPtwwezong，压降漏斗曲线如图：六、实验总结答：通过这次实验对原油的渗流规律有了更深的了解，同时在实验数据处理时，发现个别数据误差有点大，可能是实验操作或者读数方面出现了些小问题，下次实验时应该减少这样带来的实验误差。