不可压缩流体单向稳定渗流实验、不可压缩流体平面径向稳定渗流实验

中国石油大学 渗流力学 实验报告 实验日期： 2012.4.6 成绩： 班级： 石工09-6班 学号： 09021251 姓名： 张敏 教师： 张俨彬 同组者： 张慧、王宇轩   实验一 不可压缩流体单向稳定渗流实验 一、实验目的 1、本实验采用的是变截面两段均质模型，通过实验观察不同段的不同压力降落情况。 2、进一步加深对达西定律的深入理解，并了解它的适用范围及其局限性。 二、实验原理 一维单相渗流实验以稳定渗流理论为基础，采用变直径填砂管模型，以流体在模型中的流动模拟水平均质地层中不可压缩流体单向稳定渗流过程。保持填砂管两端恒定压力，改变出口端流量，在稳定条件下测量填砂管不同位置处的压力值，可绘制压力随位置的变化曲线；根据一维单相稳定渗流方程的解并计算两段填砂管的渗透率。 三、实验 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图1-1  一维单相稳定渗流实验流程图 1～10－测压管  11－供液阀  12－供液筒  13－溢流管  14－供液控制阀 15－水平单向渗流管（粗）  16－支架  17－水平单向渗流管（细）  18－出口控制阀  19－量筒 四、实验步骤 1、记录渗流管长度、渗流管直径、测压管间距等相关数据。 2、关闭出口控制阀 “18”，打开供液阀“11”，打开管道泵电源，向供液筒注水。 3、打开并调节供液控制阀“14”，使各测压管液面与供液筒内的液面保持在同一水平面上。 4、稍微打开出口控制阀 “18”，待渗流稳定后，记录各测压管的液面高度，用量筒、秒表测量渗流液体流量，重复三次。 5、调节出口控制阀“18”，适当放大流量，重复步骤4；测量不同流量下各测压管高度，共测三组流量。 6、关闭出口控制阀“18”，关闭供液控制阀“14”，结束实验。 注：待学生全部完成实验后，先关闭管道泵电源，再关闭供液阀“11”。 五、实验 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 与数据处理 1、根据表1-1，记录取全所需数据，计算三个不同流量下的测压管水柱高度（举例）。 表1-1  测压管液面基准读数记录表 测压管序号 填砂管粗端 填砂管细端 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 测压管基准读数，cm 1.1 0.9 1.1 1.0 1.0 1.1 1.3 0.9 1.1 1.0                       表1-2  测压管液面读数记录表 数 据 次 数 测压管液面读数，cm 体 积 cm3 时 间 s 流 量 cm3/s 平均 流量 cm3/s 填砂管粗端 填砂管细端 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 80.2 78.8 78.2 76.8 75.2 76.6 70.0 63.2 57.3 48.0 114 44.22 2.578 2.546 139 55 2.527 158 62.40 2.532 2 76.1 74.8 73.9 72.4 70.4 71.4 63.3 54.8 47.5 36.0 131 41.69 3.142 3.138 151 48.25 3.130 132 42.03 3.141 3 74.9 73.5 72.5 71.1 68.9 69.9 61.2 52.2 44.4 32.2 128 38.37 3.336 3.329 131 39.47 3.319 136 40.81 3.333                               表1-3  测压管水柱高度数据处理结果表 序号 测压管水柱高度，cm 平均流量 cm3/s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10   1 86.6 85.4 84.6 83.3 81.7 80.75 73.95 67.55 61.45 52.25 2.546 2 82.5 81.4 80.3 78.9 76.9 75.55 67.25 59.15 51.65 40.25 3.138 3 81.3 80.1 78.9 77.6 75.4 74.05 65.15 56.55 48.55 36.45 3.329                         现举例说明表1-3的数据处理过程： 1流量下填砂管粗端测压管1的水柱高度 2流量下填砂管细端测压管6的水柱高度 2、绘制三个流量下，测压管压力与流动距离的关系曲线，说明曲线斜率变化原因。 表1-4  测压管沿程压力数据处理结果表 序号 测压管压力/Pa 平均流量 cm3/s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10   流动距离/cm 0 12.5 25 37.5 50 53.1 65.6 78.1 90.6 103.1   1 8486.8 8369.2 8290.8 8163.4 8006.6 7913.5 7247.1 6619.9 6022.1 5120.5 2.546 2 8085 7977.2 7869.4 7732.2 7536.2 7403.9 6590.5 5796.7 5061.7 3944.5 3.138 3 7967.4 7849.8 7732.2 7604.8 7389.2 7256.9 6384.7 5541.9 4757.9 3572.1 3.329                         曲线斜率变化原因：由于粗管段和细管段的地层平均渗透率不同，导致流动阻力不同，最终导致压力梯度不同，所以曲线斜率不同。 3、绘制渗流截面不同的两段地层流量与岩石两端压差的关系曲线，观察线性或非线性流动规律。        表1-5   地层流量与岩石两端压差的计算数据表 数据 序号 流量 cm3/s 10-1MPa 10-1MPa 由图示可知，上述流动都可看为线性流动。 4、根据达西定律，分别计算两段地层的平均渗透率。 表1-6   渗透率计算数据表 数据 序号 流量 cm3/s 10-1MPa 10-1MPa 渗透率 K1 K2 1 2.546 0.004802 0.02793 416.7092 286.5834 2 3.138 0.005488 0.034594 449.4027 285.1779 3 3.329 0.005782 0.036848 452.5145 284.0295             数据处理过程如下： 以流量1为例说明数据处理过程： 粗管段地层渗透率： 细管段地层渗透率： 同理，得到， 得到， 粗管段地层平均渗透率： 细管段地层平均渗透率： 六、实验 小结 学校三防设施建设情况幼儿园教研工作小结高血压知识讲座小结防范电信网络诈骗宣传幼儿园师德小结 通过本次实验，我们观察了填砂管不同段的不同压力降落情况，进一步加深了对达西定律的深入理解，并了解了它的适用范围及其局限性。 七、实验原始数据记录表 实验仪器编号：单10井    表1-1  测压管液面基准读数记录表 测压管序号 填砂管粗端 填砂管细端 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 测压管基准读数，cm 1.1 0.9 1.1 1.0 1.0 1.1 1.3 0.9 1.1 1.0                       表1-2  测压管液面读数记录表 数 据 次 数 测压管液面读数 cm 体 积 cm3 时 间 s 流 量 cm3/s 平均 流量 cm3/s 填砂管粗端 填砂管细端 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 80.2 78.8 78.2 76.8 75.2 76.6 70.0 63.2 57.3 48.0 114 44.22 2.578 2.546 139 55 2.527 158 62.40 2.532 2 76.1 74.8 73.9 72.4 70.4 71.4 63.3 54.8 47.5 36.0 131 41.69 3.142 3.138 151 48.25 3.130 132 42.03 3.141 3 74.9 73.5 72.5 71.1 68.9 69.9 61.2 52.2 44.4 32.2 128 38.37 3.336 3.329 131 39.47 3.319 136 40.81 3.333                               填砂管粗端直径＝ 9.0 cm，长度＝ 52.3 cm； 填砂管细端直径＝ 4.5 cm，长度＝ 50.8 cm； 填砂管粗端截面积A1＝ 63.617 cm2，填砂管细端截面积A2＝ 15.904 cm2； 填砂管上部接头厚度3.0 cm，相邻两测压管中心间距＝ 12.5 cm； 流体粘度＝ 1 mPa·s。 实验二  不可压缩流体平面径向稳定渗流实验 一、实验目的 1、平面径向渗流实验是达西定律在径向渗流方式下的体现，通过本实验加深对达西定律的理解； 2、要求熟悉平面径向渗流方式下的压力降落规律，并深刻理解该渗流规律与单向渗流规律的不同，进而对渗透率突变地层、非均质地层等复杂情况下的渗流问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 及其规律深入分析和理解。 二、实验原理 平面径向渗流实验以稳定渗流理论为基础，采用圆形填砂模型，以流体在模型中的流动模拟水平均质地层中不可压缩流体平面径向稳定渗流过程。保持填砂模型内、外边缘压力恒定，改变出口端流量，在稳定条件下测量填砂模型不同位置处的水头高度，可绘制水头高度或压力随位置的变化曲线(压降漏斗曲线)；根据平面径向稳定渗流方程的解计算填砂模型的流动系数及渗透率。 三、实验流程 实验流程见图2-1，圆形填砂模型18上部均匀测压管，供液筒内通过溢流管保持液面高度稳定，以保持填砂模型外边缘压力稳定。 图2-1 平面径向流实验流程图 1－测压管（模拟井）；2～16－测压管（共16根）；18―圆形边界（填砂模型）；19－排液管（生产井筒）20—量筒； 21—进水管线；22—供液筒；23－溢流管；24—排水阀；25—进水阀；26—供水阀 四、实验步骤 1、记录填砂模型半径、填砂模型厚度，模拟井半径、测压管间距等数据。 2、打开供水阀“26”，打开管道泵电源，向供液筒注水，通过溢流管使供液筒内液面保持恒定。 3、关闭排水阀“24”，打开进水阀“25”向填砂模型注水。 4、当液面平稳后，打开排水阀“24”，控制一较小流量。 5、待液面稳定后，测试一段时间内流入量筒的水量，重复三次。； 6、记录液面稳定时各测压管内水柱高度。 7、调节排水阀，适当放大流量，重复步骤5、6；在不同流量下测量流量及各测压管高度，共测三组流量。 8、关闭排水阀24、进水阀25，结束实验。 注：待学生全部完成实验后，先关闭管道泵电源，再关闭供水阀26。 五、实验要求及数据处理 1、将原始数据记录于测试数据表中，根据记录数据将每组的3个流量求平均值，并计算测压管高度；绘制三个流量下压力随位置的变化曲线（压降漏斗曲线），说明曲线形状及其原因。 表2-1  测压管液面基准读数记录表 测压管编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 测压管基准读数，cm 0.3 0.3 0.5 0.4 0 0.3 0.1 0.3 0.5 0.2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.1 0 0.3                                     表2-2  测压管液面读数记录表 序 号 测压管液面读数，cm 体积 cm3 时间 s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 41.30 64.70 64.70 64.90 64.90 65.50 65.20 65.00 65.30 66.10 65.20 65.60 65.80 66.40 66.30 66.40 66.50 145 24.69 171 29.22 161 27.32 2 29.65 61.70 61.75 61.70 61.75 62.70 62.80 62.05 62.50 63.40 62.40 62.75 62.80 64.00 63.80 63.90 64.10 116 15.19 140 18.97 168 22.50 3 7.30 55.30 55.35 55.40 55.50 56.70 56.15 55.90 57.10 58.20 57.05 57.50 57.95 59.40 59.20 59.10 59.50 140 13.88 160 15.94 144 14.22                                         表2-3  定压边界测试数据表 序 号 测压管水柱高度，cm 流量 cm3/s 平均 流量 cm3/s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 42.25 65.65 65.45 65.75 66.15 66.45 66.35 65.95 66.05 67.15 66.15 66.55 66.75 67.35 67.45 67.65 67.45 5.873 5.873 5.852 5.893 2 30.6 62.65 62.5 62.55 63 63.65 63.95 63 63.25 64.45 63.35 63.7 63.75 64.95 64.95 65.15 65.05 7.637 7.494 7.380 7.467 3 8.25 56.25 56.1 56.25 56.75 57.65 57.3 56.85 57.85 59.25 58 58.45 58.9 60.35 60.35 60.35 60.45 10.086 10.084 10.038 10.127                                         现举例说明表2-3的数据处理过程： 1流量下测压管1的水柱高度 表2-4  三个流量下沿程压力数据处理结果表 序号 17 13 9 5 1 3 7 11 15 平均 流量 cm3/s 流动距离/cm -17.76 -13.32 -8.88 -4.44 0 4.44 8.88 13.32 17.76 1 测压管水柱高度/cm 67.45 66.75 66.05 66.15 42.25 65.45 66.35 66.15 67.45 5.873 测压管压力/Pa 6610.1 6541.5 6472.9 6482.7 4140.5 6414.1 6502.3 6482.7 6610.1 2 测压管水柱高度/cm 65.05 63.75 63.25 63 30.6 62.5 63.95 63.35 64.95 7.494 测压管压力/Pa 6374.9 6247.5 6198.5 6174 2998.8 6125 6267.1 6208.3 6365.1 3 测压管水柱高度/cm 60.45 58.9 57.85 56.75 8.25 56.1 57.3 58 60.35 10.084 测压管压力/Pa 5924.1 5772.2 5669.3 5561.5 808.5 5497.8 5615.4 5684 5914.3                         绘制3个流量下的压降漏斗曲线： 分析：压力分布公式 表明，从供给边缘到井壁的压力分布是一对数关系，地层中各点压力的大小将由此对数曲线绕井轴旋转构成的曲面来表示，此曲面像漏斗，因此习惯上称为压降漏斗。压力是表示能量大小的物理量。由压力分布公式可知，当距离r成等比级数变化时，压力p成等差级数变化。因此，压力在供给边缘附近下降缓慢，而在井底附近变陡，说明液体从边缘流到井底其能量大部分消耗在井底附近。这是因为平面径向渗流时，从边缘到井底渗流断面逐渐减小。由于稳定渗流时从边缘到井底各断面通过的流量相等，所以断面越小渗流速度越大，渗流阻力越大，因此能量大部分消耗在井底附近，所以曲线呈现出上述漏斗形状。 2、根据平面径向稳定渗流方程，计算填砂模型平均渗透率、不同半径范围的渗透率，评价砂体的均匀性。 答：已知： 测压管距中心： 水的粘度： 计算模型平均渗透率 1流量下： 同理得到， 得到模型平均渗透率： 计算不同半径范围的渗透率 A、半径为 的地层平均渗透率： 同理得到， B、半径为 到半径为 的地层平均渗透率： 同理得到， C、半径为 到半径为 的地层平均渗透率： 同理得到， D、半径为 到半径为 的地层平均渗透率： 同理得到： 综上所述，地层模型平均渗透率： ；半径为 的地层平均渗透率： ；半径为 到半径为 的地层平均渗透率： ；半径为 到半径为 的地层平均渗透率： ；半径为 到半径为 的地层平均渗透率： ，所以砂体的均匀性很差。 3、写出填砂模型流量与总压差的关系表达式，并绘出流量与总压差的关系曲线。 答： 填砂模型流量与总压差的关系表达式为： 表2-5  三个流量下总压差与流量数据处理结果表 总压差/0.1MPa 0.0246 0.034 0.051 流量/ cm3/s 5.873 7.494 10.084         六、实验小结 通过本次实验，我们加深了对达西定律的理解，熟悉了平面径向渗流方式下的压力降落规律，并深刻理解了该渗流规律与单向渗流规律的不同，进而对渗透率突变地层、非均质地层等复杂情况下的渗流问题及其规律进行了深入的分析和理解。 七、实验原始数据记录表 实验仪器编号：径6井 表2-1  测压管液面基准读数记录表 测压管编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 测压管基准读数，cm 0.3 0.3 0.5 0.4 0 0.3 0.1 0.3 0.5 0.2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.1 0 0.3                                     表2-2  测压管液面读数记录表 序 号 测压管液面读数，cm 体积 cm3 时间 s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 41.30 64.70 64.70 64.90 64.90 65.50 65.20 65.00 65.30 66.10 65.20 65.60 65.80 66.40 66.30 66.40 66.50 145 24.69 171 29.22 161 27.32 2 29.65 61.70 61.75 61.70 61.75 62.70 62.80 62.05 62.50 63.40 62.40 62.75 62.80 64.00 63.80 63.90 64.10 116 15.19 140 18.97 168 22.50 3 7.30 55.30 55.35 55.40 55.50 56.70 56.15 55.90 57.10 58.20 57.05 57.50 57.95 59.40 59.20 59.10 59.50 140 13.88 160 15.94 144 14.22