石油大學(xué)滲流力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告單向滲流模擬實(shí)驗(yàn)

1、.中國(guó)石油大學(xué)滲流力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)一 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；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1-1 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

2、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(kāi)供液閥“11”，打開(kāi)管道泵電源，向供液筒注水。3、打開(kāi)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(kāi)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“

3、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）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）。（2）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。 （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)處理測(cè)壓管壓力計(jì)算公式 （1-1）式中：測(cè)壓管中水柱高度對(duì)應(yīng)的壓力（表壓），Pa； 測(cè)壓管中水柱高度，m； 水的密度，kg/m3； g重力加速度，g=9.8m/s2。地層中

4、任一點(diǎn)的壓力 （1-2）滲透率公式為 （1-3）式中：滲流截面積，cm2；兩個(gè)橫截面之間距離，cm；入口端面壓力，10-1MPa；出口端面壓力，10-1MPa； 流體粘度，。3、單向流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表 實(shí)驗(yàn)儀器編號(hào)：?jiǎn)?0井 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)cm1.11.11.10.31.11.11.40.81.00.6表1-2 測(cè)壓管液面讀數(shù)記錄表流速測(cè)壓管液面高度H(cm)和壓力P（Pa）填砂管粗端填砂管細(xì)端123456789101H43.64343.742.843.445.845.644.242.1539.4P490048

5、41.24909.849004880.44895.14846.14767.74547.24316.92H10.39.510.49.510.212.612.310.27.83P1636.61558.21646.41636.61626.81641.51582.71435.71180.9749.73H12.912.151312.0512.815.214.912.910.66.1P1891.41817.91901.21886.51881.61896.31837.51700.31455.31053.5流速次數(shù)體積(cm3)時(shí)間（s）流量（cm3/s）平均流量（cm3/s）1125.521.21.201.

6、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9.0cm，長(zhǎng)度52.3cm；填砂管細(xì)端直徑4.5cm，長(zhǎng)度50.8cm；流體粘度1mPa·s。填砂管粗端截面積A163.617cm2，填砂管細(xì)端截面積A215.904cm2；填砂管上部接頭厚度3.0 cm，相鄰兩測(cè)壓管中心間距12.5cm；（1）舉例計(jì)算如下：1流量下，1管水柱高度為：43.6+9.0÷2+3-1.1=50.00cm2流量下，6管水柱高度為：12.6

7、+4.5÷2+3-1.1=16.75cm；（2）計(jì)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(cè)量數(shù)據(jù)記錄表序號(hào)測(cè)壓管水柱真實(shí)高度（cm）平均流量cm3/s1234567891015049.450.15049.849.9549.4548.6546.444.051.20216.715.916.816.716.616.7516.1514.6512.057.651.85319.318.5519.419.2519.219.3518.7517.3514.8510.751.75以流量1為例:流動(dòng)距離為0時(shí)，測(cè)壓管壓力為：1000×9.8×50

8、5;10-2=7673.4Pa，同理可得下表數(shù)據(jù)：測(cè)壓管壓力/Pa49004841.24909.849004880.44895.14846.14767.74547.24316.9流動(dòng)距離/cm012.52537.55053.165.678.190.6103.1根據(jù)上圖數(shù)據(jù)可得測(cè)壓管壓力與流動(dòng)距離的關(guān)系曲線圖，同理可得其余兩個(gè)流量下的關(guān)系曲線，如圖1-2所示。圖1-2 測(cè)壓管壓力與流動(dòng)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(hào)管和6-10管中的流體，由于流動(dòng)阻力做的功的線性增加，致使流動(dòng)動(dòng)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(gè)序號(hào)中5

9、、6管則由于管徑的變化而使壓力發(fā)生變化，導(dǎo)致曲線斜率也發(fā)生突變。（3）取流量1、粗管為例進(jìn)行計(jì)算： 同理可得其余各組數(shù)據(jù)填入表1-4中。表1-4 滲透率計(jì)算數(shù)據(jù)表數(shù)序 號(hào) 據(jù)流量cm3/s10-1MPa10-1MPa滲透率 K1K211.21.96×10-45.78×10-34812.0652.521.859.8×10-58.92×10-314836.9652.231.759.8×10-58.43×10-314034.9652.8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。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(jì)算