您好,欢迎访问三七文档
当前位置:首页 > 商业/管理/HR > 企业文档 > 中国石油大学-水电模拟
中国石油大学渗流物理实验报告实验日期:成绩:班级:学号:姓名:教师:付帅师同组者: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/,CCCrl1,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水槽尺寸:85x125表1产量与压差关系数据表模型参数:rem=35cm;rwm=0.08cm;hm=5.83cm;ρ=1520μs/cm;T=16℃地层参数:re=;rw=;h=;K=;μ=;P=序号12345678ΔU(V)345678910I(mA)17.522.229.238.044.450.755.861.5P(MPa1.0)3456789103()Qmd3.734.736.228.109.4610.8111.8913.11Qmdt()35.357.148.9210.7112.4914.2816.0617.85e(%)30.3233.7130.2424.3524.2424.3025.9426.54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=cm,y0=cm序号1234567离生产井距离rm(cm)0.10.515102030位置(x,y)(cm)45.7,28.446.1,28.446.6,28.450.6,28.455.6,28.465.6,28.475.6,28.4与生产井间的电压ΔU(V)3.684.455.127.378.429.4610.12油藏中距井半径r(m)0.18750.93751.8759.37518.7537.556.25与井底压力间的差值ΔP(MPa1.0)3.684.455.127.378.429.4610.12理论曲线中的压降值ΔPt(MPa1.0)0.4783.9205.4028.84310.32511.80712.674六、数据处理与曲线绘制(1)电解质溶液配制计算根据达西定律,求生产井的理论产量:Q=2πKhμΔplnrerw=2π×0.1×10005×13ln6562.515=268.64cm3/s估算电导率,当I=0.1A时,则相似流量系数为:Cq=IQ=0.1268.55=3.724×10-4A/(cm3/s)而且Cp=1V/0.1MPa由相似关系得Cr=CpCq=2685.3cm3/(s·A·0.1MPa)由Cr=1CρCl得Cρ=CrCl模型供给边界半径Rem=35cm,则Cl=RemRe=356562.5=5.33×10-3得Cρ=1CrCl=0.0699[A·s·0.1MPa/(cm3·V)电导率ρ=Cρkμ=0.0699×0.15=1.398mS/cm查表可得,蒸馏水体积与NaCl质量比为1400mg/L。计算所需NaCl的重量和蒸馏水体积:根据几何相似关系,求出溶液厚度hm=Clh=5.33×10-3×1000=5.33cm溶液体积V=5.33×85×125=56631.25cm3=56.6L则NaCl的质量W=56.6×1.4=79.24g即在电解槽中加入蒸馏水56.6升,再加入79.24gNaCl溶解即可制得所需的溶液。(2)计算相似系数验证之前的计算:几何相似系数Cl=remre=3565.625×102=0.00533hm=h×Cl=1000×0.00533=5.33cm压力相似系数Cp=ΔUΔP=1V/0.1MPa流动相似系数Cρ=1CrCl=12685.3×0.00533=0.076[A·s·0.1MPa/(cm3·V)]流量相似系数Cq=CpClCρ=1×0.00533×0.076=4.05×10-4(A·s/cm3)阻力相似系数Cr=CpCq=14.05×10-4=2467.1[(cm3·V)/(A·s·0.1MPa)]说明计算无误,微小误差为截止误差。(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1号为例对应压力差ΔP1=ΔUCp=31=3MPa实际产量Q1=ICq=0.01754.05×10-4=43.17cm3/s=3.73m3/d由达西定律可得理论产量Qt1=2πkhΔpμlnrerw=2π×0.1×1000×35ln6562.515=5.36m3/d误差e=Qt1-Q1Qt1=5.36-3.735.36=30.32%流量与压差关系图(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。以第一组数据为例:实际半径r=rmCl=0.10.00533=0.188m与井底压力差ΔP=ΔUCp=3.681=3.68×10-1MPa设井口处压力为零,则理论压降值ΔPt=pe-pwlnrerwlnrrw=13ln65.6250.15ln0.1880.15=0.483×10-1MPa模拟与理论的压降值与距离关系图:由于探针与井底接触时是面接触,且有弹性,所以距离生产井的距离需要更正一定数值,本图中为0.9cm,附加上之后,得到以上图形。可知模拟压差与实际生产压差趋势相同,且压降曲线均为对数型。六、实验总结通过本次实验掌握水电模拟的实验原理、实验方法,学会计算相似系数;学会了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,在处理实验数据的时加深了对达西定律的理解;而且学会了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。最后要感谢同学之间的配合和老师的耐心指导。
本文标题:中国石油大学-水电模拟
链接地址:https://www.777doc.com/doc-2769770 .html