單向滲流模擬試驗-精華版

1、中國石油大學滲流力學實驗報告實驗一不可壓縮流體單向穩(wěn)定滲流實驗一、實驗目的1、本實驗采用的是變截面兩段均質(zhì)模型，通過實驗觀察不同段的不同壓力 降落情況。2、進一步加深對達西定律的深入理解，并了解它的適用圍及其局限性。二、實驗原理一維單相滲流實驗以穩(wěn)定滲流理論為基礎，采用變直徑填砂管模型，以流體 在模型中的流動模擬水平均質(zhì)地層中不可壓縮流體單向穩(wěn)定滲流過程。保持填砂 管兩端恒定壓力，改變出口端流量，在穩(wěn)定條件下測量填砂管不同位置處的壓力 值，可繪制壓力隨位置的變化曲線；根據(jù)一維單相穩(wěn)定滲流方程的解并計算兩段 填砂管的滲透率。三、實驗流程圖1-1 一維單相穩(wěn)定滲流實臉流程圖110 測壓管11 一供

2、液閥 12供液簡 13溢流管 14供液控制閥15水平單向滲流管（粗）16支架17水平單向滲流管（細）18出口控制閥19一量簡四、實驗步驟1、記錄滲流管長度、滲流管直徑、測壓管間距等相關(guān)數(shù)據(jù)。2、關(guān)閉出口控制閥“18,打開供液閥“11”，打開管道泵電源，向供液 筒注水。3、打開并調(diào)節(jié)供液控制閥“14”，使各測壓管液面與供液筒的液面保持在 同一水平面上。4、稍微打開出口控制閥“18”，待滲流穩(wěn)定后，記錄各測壓管的液面髙度,用量筒、秒表測量滲流液體流量，重復三次。頁腳5、調(diào)節(jié)出口控制閥“18”，適當放大流量，重復步驟4；測量不同流量下 各測壓管高度，共測三組流量。6、關(guān)閉出口控制閥“18”，關(guān)閉供液

3、控制閥“14”，結(jié)束實驗。注：待學生全部完成實驗后，先關(guān)閉管道泵電源，再關(guān)閉供液閥11”。五、實驗要求與數(shù)據(jù)處理1、實驗要求(1) 根據(jù)表1-1,記錄取全所需數(shù)據(jù)，計算三個不同流量下的測壓管水柱 高度(舉例)。(2) 繪制三個流量下，測壓管壓力與流動距離的關(guān)系曲線，說明曲線斜率 變化原因。(3) 繪制滲流截面不同的兩段地層流量與巖石兩端壓差的關(guān)系曲線，觀察 線性或非線性流動規(guī)律。(4) 根據(jù)達西定律，分別計算兩段地層的平均滲透率。2、實驗數(shù)據(jù)處理測壓管壓力計算公式NP = Pgh(i-i)式中：AP測壓管中水柱高度力對應的壓力(表壓)，Pa；力一測壓管中水柱高度，H1；P一水的密度，kg/m3

4、；g重力加速度，g=9. 8m/s20地層中任一點的壓力P -PP = PC一一匚一 xL(1-2)滲透率公式為K _ QPLAAP(1-3)式中：A滲流截面積，cm2；厶一兩個橫截面之間距離，cm；P*入口端面壓力，10 MPa；P”一出口端面壓力,lOMPa；流體粘度3、單向流實驗數(shù)據(jù)記錄表實驗儀器編號：單10井頁腳表卜1 測壓管液面基準讀數(shù)記錄表測壓管序號填砂管粗端填砂管細端12345678910測壓管基準讀數(shù)cm1.11. 11. 10.31. 11. 11.40.81.00.6表1-2 測壓管液面讀數(shù)記錄表流速測壓管液面高度H(cm)和壓力P (Pa)填砂管粗端填砂管細端123456

5、789101H43.64343.742.843.445.845.644.242.1539.41P49004841.24909. 849004880. 44895. 14846. 14767. 74547. 24316.90U10.39.510.49.510.212.612.310.27.83P1636.61558.21646.41636. 61626.81641.51582. 71435. 71180.9749.7OH12.912. 151312.0512.815.214.912.910.66. 1OP1891.41817.91901. 21886. 51881.61896. 31837. 5

6、1700.31455. 31053. 5流速次數(shù)體積(cm3)時間(S)流量(cm3/s)平均流量(cm3/s)1125.521.21.201.2024436.51.2135142. 81. 19214322.81.881.8525027. 11.85355301.83314525.41.771.7524022.71.7634727. 11.73填砂管粗端直徑=9. Ocm,長度=52. 3cm； 填砂管細端直徑=4. 5cm,長度=50. 8cm；流體粘度=ImPa - so填砂管粗端截面積At63. 617cm2,填砂管細端截面積A2= 15. 904cm2； 填砂管上部接頭厚度3.0 c

7、m,相鄰兩測壓管中心間距= 125cm；(1) 舉例計算如下：1 流量下,1 管水柱髙度為：43. 6+9.04-2+3-1. 1=50. 00cm2 流量下,6 管水柱高度為:12. 6+4.54-2+3-1. 1=16. 75cm；(2) 計算流量及平均流量填入表中，如表1-2所示，得到表1-3。表1-3流壓測量數(shù)據(jù)記錄表頁腳序號測壓管水柱真實高度(cm)平均流 量 cm3/s1234567891015049.450. 1.)1!49.849. 9549. 4548. 6546.444.051.20216.715.916.816.716.616. 7516. 1514. 6512. 057

8、. 651.85319.318. 5519.419. 2519.219. 3518. 7517. 3514. 8510. 751.75以流量1為例：流動距離為0時，測壓管壓力為：1000X9. 8X50X10乞7673. 4Pa,同理可得下表數(shù)據(jù):測壓管壓力/Pa49004841.24909. 849004880. 44895. 14846. 14767. 74547. 24316.9流動距離/cm(112.52537.55053. 165.678. 190.6103. 1根據(jù)上圖數(shù)據(jù)可得測壓管壓力與流動距離的關(guān)系曲線圖，同理可得其余兩個 流量下的關(guān)系曲線，如圖1-2所示。測壓管壓力與流動距離

9、的關(guān)系曲線一一流量1Y-流雖2流董3406080100120距離/cm圖1-2測壓管壓力與流動距離的關(guān)系曲線斜率變化原因：流體隨著流入的距離的增大阻力做的功也逐漸的變大，因此1-5號管和6-10 管中的流體，由于流動阻力做的功的線性增加，致使流動動力也隨著線性減少， 因此各段曲線的斜率幾乎不變化。而各個序號中5、6管則由于管徑的變化而使 壓力發(fā)生變化，導致曲線斜率也發(fā)生突變。(3) 取流量1、粗管為例進行計算：HP、= P、_ P? = (4900 一 4880. 4) x IO-6 x 10 = 0. 196 x 103(0. MPa)=4811. 9/zzz?2Qf.iL _1. 20 x

10、 1 x 50ALp _ 63. 617 x 0. 196 x IO3同理可得其余各組數(shù)據(jù)填入表1-4中。頁腳表1-4滲透率計算數(shù)據(jù)表流量嚴P-PsW2 = Pb_Po滲透率jLim2序號cm 7 s10 MPa10 !MPaK；k211.21.96X10 15. 78X10 14812.0652.521.859. 8X10 58. 92X10 114836.9652.23L759.8X108. 43X10 !14034.9652.8由表1-4數(shù)據(jù)，繪制滲流截面不同的兩段地層流量與巖石兩端壓差的關(guān)系曲線，如圖1-3所示。2.8.6.4.21.8G.4.2l.l.l.l.aaaa地層流量與兩端壓差的關(guān)系T一粗管 -細管0.0020.0040.0060.0080.01兩端壓Wo.OIMPa由上圖可知，兩段地層流量與巖石兩端壓差基本成線性規(guī)律。(4) 計算平均滲透率由于第一組流量下算的的滲透率與其他兩組偏差較大，舍去 1= - x (14836. 88 + 14034. 88) = 14435. 88/zzz?22所以粗管的滲透率為14435. 88/ZZ?2