中國(guó)石油大學(xué)-水電模擬

1、中國(guó)石油大學(xué) 滲流物理 實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)日期:成績(jī):班級(jí):學(xué)號(hào):姓名:教師:付帥師同組者:水電模擬滲流實(shí)驗(yàn)水電模擬實(shí)驗(yàn)是根據(jù)水電相似原理而研制的一種模擬實(shí)驗(yàn)裝置。采用水電模擬實(shí)驗(yàn)可以很容易地模擬各種復(fù)雜的邊界條件，可以直接觀(guān)察流體的流動(dòng)情況，并且很容易測(cè)試油水井產(chǎn)量（注入量）、等勢(shì)線(xiàn)分布、流線(xiàn)分布等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還可用來(lái)檢驗(yàn)數(shù)值模擬和解析解的準(zhǔn)確性。由于水電模擬實(shí)驗(yàn)所用的電解質(zhì)溶液是均勻穩(wěn)定的，因此它可用來(lái)研究均質(zhì)地層剛性流體的穩(wěn)定滲流問(wèn)題。本實(shí)驗(yàn)在介紹水電模擬原理、實(shí)驗(yàn)裝置、測(cè)試原理的基礎(chǔ)上，介紹平面徑向滲流模擬實(shí)驗(yàn)、直井五點(diǎn)法井網(wǎng)滲流模擬實(shí)驗(yàn)。該類(lèi)實(shí)驗(yàn)具有很大的靈活性和延展性，通過(guò)本實(shí)驗(yàn)可以擴(kuò)展思

2、路、發(fā)揮想象力及創(chuàng)造能力，并能設(shè)計(jì)出更多、更好的模擬裝置，發(fā)展擴(kuò)充完善滲流實(shí)驗(yàn)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握水電模擬的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)會(huì)計(jì)算相似系數(shù)；（2）測(cè)定圓形定壓邊界中心一口直井生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)量與壓差的關(guān)系，并與理論曲線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比，加深對(duì)達(dá)西定律的理解；（3）測(cè)定生產(chǎn)井周?chē)膲航德┒非€(xiàn)，加深對(duì)壓力場(chǎng)的分布的認(rèn)識(shí)。二、計(jì)算原理圓形恒壓邊界中心一口直井（完善井）穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)量計(jì)算公式： (1)地層中任一點(diǎn)壓力分布公式： (2)由相似原理可知，模擬模型中電壓與電流同樣滿(mǎn)足上述關(guān)系式：完善“井”“產(chǎn)量”公式： (3)改變電壓值，并測(cè)得相應(yīng)的電流值I。由此可得到-I關(guān)系曲線(xiàn)（理論上應(yīng)為直線(xiàn)）。任一點(diǎn)電壓

3、分布公式： (4)固定值,測(cè)得不同處的電位值U，由此可得“壓降”漏斗曲線(xiàn)。由“完善井” 電壓與電流的關(guān)系及相似系數(shù)Cp、Cq，可以求出完善井壓差（）與流量的關(guān)系：流量: ； 壓差： (5)由模擬條件下任意半徑處的電位值，可求得實(shí)際地層中任意半徑出的壓力，即可求得地層中的壓力分布：壓力：； 對(duì)應(yīng)半徑： (6)式(1)的壓力及半徑均用式（6）處理，可求得實(shí)際地層中任意點(diǎn)的壓力分布。三、實(shí)驗(yàn)流程圖1 圓形恒壓邊界中心一口直井電路圖1 - 電解槽 2 - 銅絲（模擬井） 3 - 供給邊界圖2 測(cè)電壓法測(cè)定壓降曲線(xiàn)電路圖1電解槽 2銅絲（模擬井） 3供給邊界四、實(shí)驗(yàn)步驟（1）確定并計(jì)算實(shí)驗(yàn)參數(shù)a、首先確

4、定模擬油藏的參數(shù)的大?。簼B透率、供給半徑、井半徑、油層厚度、流體粘度、生產(chǎn)壓差（），計(jì)算油井產(chǎn)量；確定模擬系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)的大?。耗M油藏供給半徑、最大電流I、最大電壓。b、計(jì)算相似系數(shù)：，計(jì)算，c、由，計(jì)算NaCl溶液的電導(dǎo)率，溶液厚度，具體方法見(jiàn)示例。（2）根據(jù)電導(dǎo)率值，從NaCl溶液濃度與電導(dǎo)率關(guān)系曲線(xiàn)中查出NaCl與蒸餾水配制比例，然后進(jìn)行配制。（3）配制完畢，測(cè)定溶液實(shí)際電導(dǎo)率值，計(jì)算相似系數(shù)。（4）將調(diào)壓器旋鈕旋至“0”位置，按圖1所示連接好電路。（5）打開(kāi)電源，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)變壓器旋鈕，將電源電壓調(diào)到所需值（10伏）。（6）順時(shí)針慢慢旋動(dòng)調(diào)壓器的旋鈕，使電壓值從低到高變化（最高測(cè)量電壓

5、<10伏），并測(cè)定各個(gè)電壓值下生產(chǎn)井的電流值，計(jì)算相應(yīng)的壓差及流量。 （7）壓降漏斗曲線(xiàn)的測(cè)定：連接好圖2所示電路，旋動(dòng)調(diào)壓器的旋鈕，使測(cè)量電壓為一固定值（如10伏），通過(guò)滑軌計(jì)錄生產(chǎn)井的坐標(biāo)（xO,yO），將一外接電壓表一端與測(cè)針相連，另一端接零線(xiàn)。從生產(chǎn)井位置（xO,yO)開(kāi)始，沿某一半徑方向移動(dòng)測(cè)針，隔一定距離記錄一個(gè)電壓值和相應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)值(x,y)，式(6)轉(zhuǎn)換，就可測(cè)出壓降漏斗曲線(xiàn)。注意：井附近數(shù)據(jù)點(diǎn)密一些，往外疏一些。五、數(shù)據(jù)與處理結(jié)果記錄實(shí)驗(yàn)儀器編號(hào)： 2 水槽尺寸： 85x125 表1 產(chǎn)量與壓差關(guān)系數(shù)據(jù)表 模型參數(shù)：rem =35cm；rwm =0.08cm；hm =5.

6、83cm；=1520s/cm；T=16 地層參數(shù)：re = ；rw= ；h= ；K= ；= ；=序號(hào)12345678U(V)345678910I(mA)17.522.229.238.044.450.755.861.5()3456789103.734.736.228.109.4610.8111.8913.115.357.148.9210.7112.4914.2816.0617.85e(%)30.3233.7130.2424.3524.2424.3025.9426.54 表中Q為實(shí)驗(yàn)值，Qt為理論計(jì)算值，e 為二者之間的偏差。表2 壓降漏斗曲線(xiàn)數(shù)據(jù)記錄表（電壓法）外加電壓： 井的位置：x0= cm

7、, y0= cm序號(hào)1234567離生產(chǎn)井距離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與生產(chǎn)井間的電壓U(V)3.684.455.127.378.429.4610.12油藏中距井半徑r（m）0.18750.93751.8759.37518.7537.556.25與井底壓力間的差值P（）3.684.455.127.378.429.4610.12理論曲線(xiàn)中的壓降值Pt（）0.4783.9205.4028.84310.32511.80712.674六、數(shù)

8、據(jù)處理與曲線(xiàn)繪制（1）電解質(zhì)溶液配制計(jì)算根據(jù)達(dá)西定律，求生產(chǎn)井的理論產(chǎn)量：估算電導(dǎo)率，當(dāng)I=0.1A時(shí)，則相似流量系數(shù)為：而且由相似關(guān)系得由得模型供給邊界半徑Rem=35cm,則得電導(dǎo)率查表可得，蒸餾水體積與NaCl質(zhì)量比為1400mg/L。計(jì)算所需NaCl的重量和蒸餾水體積：根據(jù)幾何相似關(guān)系，求出溶液厚度hm=Clh=5.33×10-3×1000=5.33cm溶液體積V=5.33×85×125=56631.25cm3=56.6L則NaCl的質(zhì)量W=56.6×1.4=79.24g即在電解槽中加入蒸餾水56.6升，再加入79.24gNaCl溶解即

9、可制得所需的溶液。（2）計(jì)算相似系數(shù)驗(yàn)證之前的計(jì)算：幾何相似系數(shù)壓力相似系數(shù)流動(dòng)相似系數(shù)流量相似系數(shù)Cq=CpClC=1×0.00533×0.076=4.05×10-4(A·s/cm3)阻力相似系數(shù)說(shuō)明計(jì)算無(wú)誤，微小誤差為截止誤差。（3）產(chǎn)量與壓差關(guān)系舉例說(shuō)明壓力、實(shí)際產(chǎn)量和理論產(chǎn)量、誤差的計(jì)算過(guò)程，并將數(shù)據(jù)填在表1中，繪制產(chǎn)量與壓差的實(shí)際和理論關(guān)系曲線(xiàn)。以1號(hào)為例對(duì)應(yīng)壓力差實(shí)際產(chǎn)量由達(dá)西定律可得理論產(chǎn)量誤差流量與壓差關(guān)系圖（4）壓降漏斗數(shù)據(jù)處理與曲線(xiàn)繪制舉例說(shuō)明實(shí)際半徑、實(shí)測(cè)壓差和理論壓差計(jì)算過(guò)程，并將數(shù)據(jù)填在表2中，繪制實(shí)測(cè)與理論壓降漏斗曲線(xiàn)。以第一組數(shù)據(jù)為例：實(shí)際半徑與井底壓力差設(shè)井口處壓力為零，則理論壓降值模擬與理論的壓降值與距離關(guān)系圖：由于探針與井底接觸時(shí)是面接觸，且有彈性，所以距離生產(chǎn)井的距離需要更正一定數(shù)值，本圖中為0.9cm，附加上之后，得到以上圖形?？芍M壓差與實(shí)際生產(chǎn)壓差趨勢(shì)相同，且壓降曲線(xiàn)