不可壓縮流體平面徑向穩(wěn)定滲流實(shí)驗(yàn)(附帶實(shí)驗(yàn)總結(jié))

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1、中國石油大?學(xué)（滲流力學(xué)）實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)日期： 2013-05-09 成績： 班 級(jí)： 石工10 學(xué)號(hào)： 1002 姓名： 教師： 張 同組者： 實(shí)驗(yàn)二 不可壓縮流?體平面徑向?穩(wěn)定滲流實(shí)?驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1、平面徑向滲?流實(shí)驗(yàn)是達(dá)?西定律在徑?向滲流方式?下的體現(xiàn)，通過本實(shí)驗(yàn)?加深對(duì)達(dá)西?定律的理解?； 2、要求熟悉平?面徑向滲流?方式下的壓?力降落規(guī)律?，

2、并深刻理解?該滲流規(guī)律?與單向滲流?規(guī)律的不同?，進(jìn)而對(duì)滲透?率突變地層?、非均質(zhì)地層?等復(fù)雜情況?下的滲流問?題及其規(guī)律?深入分析和?理解。 二、實(shí)驗(yàn)原理 平面徑向滲?流實(shí)驗(yàn)以穩(wěn)?定滲流理論?為基礎(chǔ)，采用圓形填?砂模型，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?平面徑向穩(wěn)?定滲流過程?。保持填砂模?型內(nèi)、外邊緣壓力?恒定，改變出口端?流量，在穩(wěn)定條件?下測(cè)量填砂?模型不同位?置處的水頭?高度，可繪制水頭?高度或壓力?隨位置的變?化曲線(壓降漏斗曲?線)；根據(jù)平面徑?向穩(wěn)定滲流?方程的解計(jì)?算填砂模型?的流動(dòng)系數(shù)?及滲透率。 三、實(shí)驗(yàn)流程 實(shí)驗(yàn)流程見?圖2-1，圓形填

3、砂模?型18上部?均勻測(cè)壓管?，供液筒內(nèi)通?過溢流管保?持液面高度?穩(wěn)定，以保持填砂?模型外邊緣?壓力穩(wěn)定。 圖2-1 平面徑向流?實(shí)驗(yàn)流程圖? 1－測(cè)壓管（模擬井）；2～16－測(cè)壓管（共16根）；18―圓形邊界（填砂模型）；19－排液管（生產(chǎn)井筒）；20—量筒； 21—進(jìn)水管線；22—供液筒；23－溢流管；24—排水閥；25—進(jìn)水閥；26—供水閥。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1、記錄填砂模?型半徑、填砂模型厚?度，模擬井半徑?、測(cè)壓管間距?等數(shù)據(jù)。 2、打開供水閥?“26”，打開管道泵?電源，向供液筒注?水，通過溢流管?使供液筒內(nèi)?液面保持恒?定。 3、關(guān)閉排水閥?“24”，

4、打開進(jìn)水閥?“25”向填砂模型?注水。 4、當(dāng)液面平穩(wěn)?后，打開排水閥?“24”，控制一較小?流量。 5、待液面穩(wěn)定?后，測(cè)試一段時(shí)?間內(nèi)流入量?筒的水量，重復(fù)三次。； 6、記錄液面穩(wěn)?定時(shí)各測(cè)壓?管內(nèi)水柱高?度。 7、調(diào)節(jié)排水閥?，適當(dāng)放大流?量，重復(fù)步驟5?、6；在不同流量?下測(cè)量流量?及各測(cè)壓管?高度，共測(cè)三組流?量。 8、關(guān)閉排水閥?24、進(jìn)水閥25?，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)閉供水?閥26。 五、實(shí)驗(yàn)要求與?數(shù)據(jù)處理 1、實(shí)驗(yàn)要求 (1)將原始數(shù)據(jù)?記錄于測(cè)試?數(shù)據(jù)表中，根據(jù)記錄數(shù)?據(jù)將每組的?3

5、個(gè)流量求?平均值，并計(jì)算測(cè)壓?管高度；繪制三個(gè)流?量下壓力隨?位置的變化?曲線（壓降漏斗曲?線），說明曲線形?狀及其原因?。 表2-1 測(cè)壓管液面?基準(zhǔn)讀數(shù)記?錄表 實(shí)驗(yàn)儀器編?號(hào)：徑6＃ 測(cè)壓管編號(hào)? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 測(cè)壓管基準(zhǔn)?讀數(shù)，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

6、2-2 測(cè)壓管液面?讀數(shù)記錄表? 序 號(hào) 測(cè)壓管液面?讀數(shù)，cm 體積 cm3 時(shí)間 s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 57.3 69.9 70.0 70.0 69.9 70.3 70.3 70.3 70.2 70.7 70.3 70.5 70.4 70.6 70.4 70.6 70.7 97 32.31 102 33.82 93 30.78 2 29.8 64.7 64.8 64.8 64.7 65.6 65.5

7、65.4 65.6 66.2 65.8 65.9 65.9 66.5 66.3 66.5 66.5 142 21.53 125 18.78 133 20.44 3 19.5 62.8 62.8 62.8 62.8 63.7 63.6 63.5 63.7 64.4 64.0 64.0 64.0 64.9 64.7 64.8 64.8 125 16.09 134 17.35 153 19.75 填砂模型（內(nèi)）半徑＝ 18.0 cm， 填砂厚度＝ 2.5 cm， 中心孔（內(nèi)）半徑＝

8、 0.3 cm，相鄰兩測(cè)壓?管中心間距?＝ 4.44 cm， 水的粘度＝ 1 mPa·s。 根據(jù)測(cè)壓管?高度，計(jì)算壓力，統(tǒng)計(jì)成表，并繪制壓力?隨位置變化?曲線： 以第一流量?的1號(hào)測(cè)壓?管為例，計(jì)算測(cè)壓管?壓力： △ P1＝ρgh＝1000×9.8×（57.3-0.3+1.25）×10-2＝5737.9Pa 同理可得其?他流量下各?測(cè)壓管壓力?，結(jié)果見表2?-3 表2-3 測(cè)壓管壓力?與位置統(tǒng)計(jì)?表 序號(hào) 測(cè)壓管壓力? △P/Pa 平均流量c?m3/s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

9、 14 15 16 17 1 5737.9 6943.3 6933.5 6943.3 6972.7 6982.5 7002.1 6982.5 6953.1 7031.5 6982.5 7002.1 6992.3 7011.9 7011.9 7041.3 7021.7 3.013 2 3013.5 6433.7 6423.9 6433.7 6463.1 6521.9 6531.7 6502.3 6502.3 6590.5 6541.5 6551.3 6551.3 6610.1 6610.1 6639.5 6610.1

10、 6.586 3 2004.1 6247.5 6227.9 6237.7 6276.9 6335.7 6345.5 6316.1 6316.1 6414.1 6365.1 6365.1 6365.1 6453.3 6453.3 6472.9 6443.5 7.746 距離cm 0 4.44 4.44 4.44 4.44 8.88 8.88 8.88 8.88 13.32 13.32 13.32 13.32 17.76 17.76 17.76 17.76 　 取17、13、9、5、1、3、7、11、15測(cè)壓管?所

11、在截面繪?制壓力隨位?置變化曲線?： 序號(hào) 17 13 9 5 1 3 7 11 15 1 7021.7 6992.3 6953.1 6972.7 5737.9 6933.5 7002.1 6982.5 7011.9 2 6610.1 6551.3 6502.3 6463.1 3013.5 6423.9 6531.7 6541.5 6610.1 3 6443.5 6365.1 6316.1 6276.9 2004.1 6227.9 6345.5 6365.1 6453.3 距離 -17.76 -13.32

12、-8.88 -4.44 0 4.4 8.88 13.32 17.76 圖2-2 三個(gè)流量下?壓降漏斗曲?線 分析：由壓力公式?，壓力是表示?能量大小的?物理量。由壓力分布?可知，當(dāng)距離r成?等比級(jí)數(shù)變?化時(shí)，壓力p成等?差級(jí)數(shù)變化?。因此，壓力在供給?邊緣附近下?降緩慢，而在井底附?近變陡，說明液體從?邊緣流到井?底其能量大?部分消耗在?井底附近。這是因?yàn)槠?面徑向滲流?時(shí)，從邊緣到井?底滲流斷面?逐漸減小。由于穩(wěn)定滲?流時(shí)從邊緣?到井底各斷?面通過的流?量相等，所以截面積?越小滲流速?度越大，滲流阻力越?大，因此能量大?部分消耗在?井底附近，所以曲線大?體呈中間低?,

13、四周高的漏?斗形狀。 (2)根據(jù)平面徑?向穩(wěn)定滲流?方程，計(jì)算填砂模?型平均滲透?率、不同半徑范?圍的滲透率?，評(píng)價(jià)砂體的?均勻性。 答：①計(jì)算模型平?均滲透率 第一流量下?，即Q=3.013cm?3/s Pe1＝（7011.9+7011.9+7041.3+7021.7）÷4＝0.07022?×10-1MPa Pw1＝5737.9Pa＝0.05738?×10-1MPa 同理得： 第二流量下?，即Q=6.586cm?3/s Pe2＝0.0662×10-1MPa， Pw2＝0.03013?×10-1MPa 第三流量下?，即Q=7.746 cm3/s P

14、e3＝0.0646×10-1MPa， Pw3＝0.02004?×10-1MPa 計(jì)算滲透率?： 已知：Re＝18cm ，Rw＝0.3cm ,h＝2.5cm ，μw＝1mPa.s 所以 ： ②計(jì)算不同半?徑范圍的滲?透率 已知Re=18.0 cm； Rw=0.3 cm； h= 2.5cm；水的粘度μ?= 1 測(cè)壓管距中?心：r1= 4.44 cm； r2= 8.88 cm；r3= 13.32 cm；r4=17.76cm. 半徑為r1?=4.44cm時(shí)?： 第一流量下?， 同理有，第二流量

15、下?， 第三流量下?， 求解r=0到r1的?平均滲透率?： 所以 所以 同理可得： 當(dāng)半徑為r?2=8.88cm時(shí)?： ，， 求得r1到?r2的平均?滲透率： 所以 當(dāng)半徑為r?3=13.32cm時(shí)?： ，， 求得r2到?r3的平均?滲透率： 當(dāng)半徑為r?4=17.76cm時(shí)?，近似等于半?徑為Re=18.0c

16、m： ，， 所以 統(tǒng)計(jì)以上數(shù)?據(jù)于表2-4，并評(píng)價(jià)砂體?均勻性： 表2-4 滲透率與半?徑關(guān)系統(tǒng)計(jì)?表 半徑R/cm 項(xiàng) 目 0~4.44 4.44~8.88 8.88~13.32 13.32~18.0 平均滲透率? K/μm2 35.69 406.63 383.35 233.04 砂體均勻性?評(píng)價(jià)： 通過表2-4可看出，在砂體的中?部（4.44cm-13.32cm），砂體的滲透?率大，達(dá)到400?μm2左右?，大于砂體其?他位置的滲?透率，也

17、可以看出?，各個(gè)填砂段?的滲透率相?差較大，說明砂體均?質(zhì)性不好。 (3)寫出填砂模?型流量與總?壓差的關(guān)系?表達(dá)式，并繪出流量?與總壓差的?關(guān)系曲線。 答： 關(guān)系表達(dá)式?為； 表2-5 流量與總壓?差數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)?表 總壓差P/10-1MPa 0.01284? 0.03607? 0.04456? 流量Q∕cm3/s 3.013 6.586 7.746 繪制出流量?與總壓差關(guān)?系曲線如圖?2-3： 圖2-3 流量與總壓?差關(guān)系曲線? 由圖可以看?出，流量與總壓?差基本成正?相關(guān)。 六、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 通過本次實(shí)?驗(yàn)我熟悉了?平面徑向滲?流方式下的?壓力降落規(guī)?律，明白了流量?與壓差之間?的正相關(guān)關(guān)?系。同時(shí)認(rèn)識(shí)到?不同滲透率?突變地層、非均質(zhì)地層?等復(fù)雜情況?下的滲流特?點(diǎn)規(guī)律，加深了對(duì)達(dá)?西定律的理?解。最后，謝謝老師的?指導(dǎo)！