不可壓縮流體單向穩(wěn)定滲流實(shí)驗(yàn)

1、中國(guó)石油大學(xué)（華東）滲流物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)日期： 2015.04.22 成績(jī)： 班級(jí)： 石工12-7 學(xué)號(hào)： 120213667 姓名： 善人 教師： 付帥師 同組者： 不可壓縮流體單向穩(wěn)定滲流實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、本實(shí)驗(yàn)采用的是變截面兩段均質(zhì)模型，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察不同段的不同壓力降落情況。2、進(jìn)一步加深對(duì)達(dá)西定律的深入理解，并了解它的適用范圍及其局限性。二、實(shí)驗(yàn)原理一維單相滲流實(shí)驗(yàn)以穩(wěn)定滲流理論為基礎(chǔ)，采用變直徑填砂管模型，以流體在模型中的流動(dòng)模擬水平均質(zhì)地層中不可壓縮流體單向穩(wěn)定滲流過(guò)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(cè)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；

2、根據(jù)一維單相穩(wěn)定滲流方程的解并計(jì)算兩段填砂管的滲透率。三、實(shí)驗(yàn)流程圖1 一維單相穩(wěn)定滲流實(shí)驗(yàn)流程圖110測(cè)壓管 11供液閥 12供液筒 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(xì)） 18出口控制閥 19量筒四、實(shí)驗(yàn)步驟1、記錄滲流管長(zhǎng)度、滲流管直徑、測(cè)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(cè)壓管液面與供液筒內(nèi)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(cè)壓管的液面高度，用量筒、秒表測(cè)量滲流液體流量，重復(fù)三次。5、調(diào)節(jié)出

3、口控制閥“18”，適當(dāng)放大流量，重復(fù)步驟4；測(cè)量不同流量下各測(cè)壓管高度，共測(cè)三組流量。6、關(guān)閉出口控制閥“18”，關(guān)閉供液控制閥“14”，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。注：待學(xué)生全部完成實(shí)驗(yàn)后，先關(guān)閉管道泵電源，再關(guān)閉供液閥“11”。五、 實(shí)驗(yàn)要求與數(shù)據(jù)處理1、實(shí)驗(yàn)要求（1）記錄取全所需數(shù)據(jù)，計(jì)算三個(gè)不同流量下的測(cè)壓管水柱高度。（2）繪制三個(gè)不同流量下測(cè)壓管壓力與流動(dòng)距離的關(guān)系曲線，說(shuō)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(dòng)規(guī)律。（4）根據(jù)達(dá)西定律，分別計(jì)算兩段地層的平均滲透率。2、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理公式測(cè)壓管壓力計(jì)算公式： （1）地層中任一點(diǎn)的壓力： （2

4、）滲透率公式： （3）式（1）中：P砂體上下游壓力，10-1Mpa; 水的密度，kg/m3; g重力加速度，g=9.8m/s2; h測(cè)壓管中水柱高度，m。式（2）（3）中：P任意位置x處壓力，10-1Mpa ; P0入口斷面壓力，10-1Mpa; PW出口端面壓力，10-1Mpa ; L兩個(gè)橫截面間距離，cm ； x測(cè)試點(diǎn)距離上游斷面的水平距離，cm ； K巖石滲透率，m2 ; A滲流截面積，cm2 ； P上、下游斷面的壓力差，10-1Mpa; 流體粘度，mPa·s; Q流量，cm3/s。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1、 根據(jù)表1-1，記錄取全所需數(shù)據(jù)，計(jì)算三個(gè)不同流量下的測(cè)壓管水柱高度（舉例）

5、。表1-1 測(cè)壓管液面基準(zhǔn)讀數(shù)記錄表測(cè)壓管序號(hào)填砂管粗端填砂管細(xì)端12345678910測(cè)壓管基準(zhǔn)讀數(shù)，cm0.51.41.31.11.30.91.40.71.11.1表1-2 測(cè)壓管液面讀數(shù)記錄表數(shù)據(jù)次數(shù)測(cè)壓管液面讀數(shù)，cm體積cm3時(shí)間s流量cm3/s平均流量cm3/s填砂管粗端填砂管細(xì)端12345678910188.288.885.984.583.182.975.167.461.149.413230.324.3544.3409020.414.41015035.254.255285.786.282.180.178.076.764.452.843.025.313520.066.7306.52

6、519530.336.42916525.726.415384.785.280.778.576.274.661.048.137.217.614620.457.1397.06917725.217.02121230.097.046 表1-3 測(cè)壓管水柱高度數(shù)據(jù)處理結(jié)果表序號(hào)測(cè)壓管水柱高度，cm平均流量cm3/s12345678910195.294.992.190.989.387.2578.9571.9565.2553.554.340292.792.388.386.584.281.0568.2557.3547.1529.456.525391.791386.984.982.478.9564.8552.6

7、541.3521.757.069現(xiàn)舉例說(shuō)明表1-3的數(shù)據(jù)處理過(guò)程：流量1下填砂管粗端測(cè)壓管1的水柱高度=88.2-0.5+3+9/2=95.2cm流量2下填砂管細(xì)端測(cè)壓管6的水柱高度=82.9-0.9+3+4.5/2=87.25cm2、繪制三個(gè)流量下，測(cè)壓管壓力與流動(dòng)距離的關(guān)系曲線，說(shuō)明曲線斜率變化原因。 表1-4 測(cè)壓管沿程壓力數(shù)據(jù)處理結(jié)果表序號(hào)測(cè)壓管壓力/Pa平均流量cm3/s12345678910流動(dòng)距離/cm012.52537.55052.364.877.389.8103.1 19329.69300.29025.88908.28751.48577.07737.17051.16394.5

8、5247.94.34029084.69045.48653.484778251.67942.96688.55620.34620.72886.16.52538986.68947.48516.28320.28075.27737.16355.35159.74052.32131.57.069 圖2 流量1下測(cè)壓管壓力與流動(dòng)距離的關(guān)系曲線圖3 流量2下測(cè)壓管壓力與流動(dòng)距離的關(guān)系曲線圖4 流量3下測(cè)壓管壓力與流動(dòng)距離的關(guān)系曲線由圖2-4可以看出。同一流量下，填砂管粗端比填砂管細(xì)端壓力高，單位流動(dòng)距離填砂管粗端壓力的下降值比填砂管細(xì)端要小很多。隨流量的增加，測(cè)壓管壓力總體下降，單位流動(dòng)距離的填砂管細(xì)端壓力的下

9、降幅度增大。所以曲線斜率不同。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(dòng)規(guī)律。 表1-5 地層流量與巖石兩端壓差的計(jì)算數(shù)據(jù)表 數(shù)據(jù)序號(hào) 流量cm3/sPaPa14.340578.23329.126.525833.05056.837.069911.45605.6 圖5 粗管段地層流量與巖石兩端壓差的關(guān)系曲線圖6 細(xì)管段地層流量與巖石兩端壓差的關(guān)系曲線由圖示可知，地層流量隨巖石兩端壓差線性改變，故上述流動(dòng)都可看為線性流動(dòng)。4、根據(jù)達(dá)西定律，分別計(jì)算兩段地層的平均滲透率。表1-6 滲透率計(jì)算數(shù)據(jù)表 數(shù)據(jù)序號(hào) Q流量cm3/s0.1MPa0.1MPa滲透率 K1K

10、214.3400.0057820.033291589.94416.4126.5250.0083300.050568615.65412.1637.0690.0091140.056056609.60402.80 數(shù)據(jù)處理過(guò)程如下：以流量1為例說(shuō)明數(shù)據(jù)處理過(guò)程：粗管段地層滲透率：細(xì)管段地層滲透率：同理，將另外四組數(shù)據(jù)填入表1-6中所以，粗管段地層平均滲透率：細(xì)管段地層平均滲透率：七、實(shí)驗(yàn)小結(jié)通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，我們觀察了填砂管不同段的不同壓力降落情況，進(jìn)一步加深了對(duì)達(dá)西定律的理解，并了解了它的適用范圍及其局限性。最后，感謝付老師的詳細(xì)講解和悉心指導(dǎo)。八、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄表實(shí)驗(yàn)儀器編號(hào)：?jiǎn)?# 表1-1 測(cè)

11、壓管液面基準(zhǔn)讀數(shù)記錄表測(cè)壓管序號(hào)填砂管粗端填砂管細(xì)端12345678910測(cè)壓管基準(zhǔn)讀數(shù)，cm0.51.41.31.11.30.91.40.71.11.1表1-2 測(cè)壓管液面讀數(shù)記錄表數(shù)據(jù)次數(shù)測(cè)壓管液面讀數(shù)，cm體積cm3時(shí)間s流量cm3/s平均流量cm3/s填砂管粗端填砂管細(xì)端12345678910188.288.885.984.583.182.975.167.461.149.413230.329020.4115035.25285.786.282.180.178.076.764.452.843.025.313520.0619530.3316525.72384.785.280.778.576.274.661.048.137.217.