安石油大浮 渗流力学实验 指导书 西安石油大学石油工程实验室 00九年月日
实验一达西定律实验 实验目的】 1.观察单向不可压缩液体流过均质、等厚地层压力分布规律 2.验证达西定律,测定多孔介质渗透率K 【实验原理】 单相不可压缩液体在水平等厚均质地层中的单向滲流,其压力变化是随距离成线性关系 变化的。即p=2Px而液体在等直径的管路中流动的情况也是一样,压头线为一条沿 流向倾斜下降的直线,而其滲流阻力也都是随距离的增加成线性关系增加。所以可以以水平 等直径的管路流动来模拟均质等厚水平地层的单向渗流,以此观察研究此种情况下的压力变 化规律及渗流阻力的变化规律,以便近似确定介质的平均滲透率 【实验装置】 实验流程如图1所示 12345878910 图1-1.多孔介质渗透率测定仪 1~-10.测压刻度管11.供液阀12.供液筒13.溢流管14供液控制夹 15填砂模型a16.支架17填砂模型b18.出液控制夹19.量筒 【实验方法与步骤】 1.准备好秒表和量筒 2.检查测压刻度管的液面是否一致 3.打开出液控制夹,调整适当的流量 4.当流量稳定后,记录测压刻度管液面高度; 5.用秒表和量筒测量出液口的流量,重复三次取平均值; 6.从小到大改变出口流量三次,并记录测压管液面高度和流量; 7.关闭出液口开关,使液面恢复水平 【数据处理】 不可压缩液体在多孔介质中作稳定渗流时,是遵循达西定律的,即流量与压降成正比, 压降分布曲线呈一直线。知道己知数据,测出流量和压差,由达西定律即可求出多孔介质的 渗透率。 Q△A
式中:△p=△Hpg,g=9.81m/s;△H为压差(H1~压)或(H~H1),(m):Q为液体流 量(m/s);u为液体的粘度(ma·s);△L为测压管(1~1)或(H~H)间的距离(m); A为填砂模型的横截面积(m) 1.将实验基础数据填入以下空格,其它实验数据记录在数据表 填砂模型15的内径D1=0.0787m,其截面积A1= 填砂模型17的内径D2=0.0391m,其截面积A2= 液体温度T ℃,液体粘度μ H~H距离△L1 m,H6~H1。距离△L 2.用达西定律求出两种不同直径模型在不同流量下的平均渗透率 3.以液柱高H为纵坐标、长度L为横坐标,绘出三个流量下的压力分布曲线(两种渗透 面积) 【实验要求】 1.打开出液口之前,测压刻度管的液面必须保持一致; 2.供液筒内液面的高度必须保持在测压刻度管的上限 3.计量时,秒表和接水量筒配合协调,减少人为误差 【思考题】 1为什么要在每次调节流量之后,要等压头稳定后才能开始记量? 2.各测压管压头线理论上应成一条直线。但实际上并不完全符合直线,分析其原因,并 提出缩小差别的措施 3.计算出各段的渗透率是否相等,为什么?
实验二渗流场径向流模拟实验 【实验目的】 1.通过水电模拟实验研究,掌握水电模拟相似原理 2.掌握绘制径向流时等压线的方法。 【实验原理】 水电模拟实验装置是根据渗流场和电场的相似原理建立的滲流场和电玚具有相似的三 个条件 1.描述运动规律的方程相 单相稳定渗流的运动方程 稳压恒定电流的运动方程 a-v a-va-v 0 由此可见,描述不可压缩流体稳定渗流场中的压力分布与稳定电场的电位分布这两个运 动的数学方程都满足拉普拉斯方程 2.单值条件(几何、边界条件)相似 (1)几何条件相似。根据油藏的渗流场,可以设计岀一个单值条件与渗流场相似的电流 场。即根据泄油半径r,油井半径r,油层厚度h等可以设计出电模拟实验所需的几何尺寸 并使两者满足几何相似比 re/re=rw/rw=h/h=n (2)边界条件相似。在满足几何条件的基础上,根据边界条件可设计出与油藏边界条件 相似的电模拟边界条件 3.条件准则相等 当物理场的几何形状和边界条件相似时,其电位或电压分布也将与滲流压力的分布相 同,由此可见,电流场和渗流场冇着物理基础上的一一对应关系。因此,根据这种相似原理, 设想用电场来模拟硏究滲流场,依此来模拟观察平面滲流场的压力分布及变化规律。 渗流场 电流场 地层压力:P 电压:V 渗流量:Q 电流:I 流动系数:K/μ 电导系数:1/p 渗流速度: k a 欧姆定律: 几何尺寸:R 几何尺寸:R
I K 根据渗流达西定律微分式: 式中,A为滲流面积 电场中欧姆定律的微分式 a di 2 dR 式中,A′为导体横切面积 将上例关系代入这两个微分式为 再与达西定律分式比较,即可得两运动的相似准则 Q=2kx..中 当已知模拟的各比例后,测出模拟电场的电位差并计算出模拟电场的电子后,即可进行 油井产量模拟计算 【实验装置】 径向流水电模拟实验装置 23}2 图2-1.径向流水电模拟试验(井位于圆形地层中心) 1.电阻箱2.信号发生器3.稳压电源4.模拟井5探针 6.供给边界7,实验池8晶体管毫伏表