1、中國石油大學滲流力學實驗報告實驗日期： 2015.4.22 成績： 班級： 學號： 姓名： 教師： 同組者： 實驗一 不可壓縮流體(lit)單向穩定滲流實驗一、實驗(shyn)目的1、本實驗采用的是變截面(jimin)兩段均質模型，通過實驗觀察不同段的不同壓力降落情況。2、進一步加深對達西定律的深入理解，并了解它的適用范圍及其局限性。二、實驗原理一維單相滲流實驗以穩定滲流理論為基礎，采用變直徑填砂管模型，以流體在模型中的流動模擬水平均質地層中不可壓縮流體單向穩定滲流過程。保持填砂管兩端恒定壓力，改變出口端流量，在穩定條件下測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；根據一維單相穩

2、定滲流方程的解并計算兩段填砂管的滲透率。三、實驗流程圖1-1 一維單相穩定滲流實驗流程圖110測壓管 11供液閥 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）18出口控制閥 19量筒四、實驗步驟1、記錄滲流管長度、滲流管直徑、測壓管間距等相關數據。2、關閉出口控制閥 “18”，打開供液閥“11”，打開管道泵電源，向供液筒注水。3、打開并調節供液控制閥“14”，使各測壓管液面與供液筒內的液面保持在同一水平面上。4、稍微(showi)打開出口控制閥 “18”，待滲流(shn li)穩定后，記錄各測壓管的液面高度，用量筒、秒表測量滲流液體流量，重復三

3、次。5、調節出口控制閥“18”，適當放大流量(liling)，重復步驟4；測量不同流量下各測壓管高度，共測三組流量。6、關閉出口控制閥“18”，關閉供液控制閥“14”，結束實驗。注：待學生全部完成實驗后，先關閉管道泵電源，再關閉供液閥“11”。五、實驗要求與數據處理1、實驗要求（1）根據表1-1，記錄取全所需數據，計算三個不同流量下的測壓管水柱高度（舉例）。（2）繪制三個流量下，測壓管壓力與流動距離的關系曲線，說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系曲線，觀察線性或非線性流動規律。（4）根據達西定律，分別計算兩段地層的平均滲透率。2、實驗數據處理測壓管壓

4、力計算公式 （1-1）式中：測壓管中水柱高度對應的壓力（表壓），Pa； 測壓管中水柱高度，m； 水的密度，kg/m3； g重力加速度，g=9.8m/s2。地層中任一點的壓力 （1-2）滲透率公式為 （1-3）式中：滲流截面積，cm2；兩個橫截面之間距離，cm；入口端面壓力，10-1MPa；出口端面壓力，10-1MPa； 流體粘度，。3、單向流實驗(shyn)數據記錄表 實驗(shyn)儀器編號：單2井 表1-1 測壓管液面基準(jzhn)讀數記錄表測壓管序號填砂管粗端填砂管細端12345678910測壓管基準讀數cm1.11.11.10.31.11.11.40.81.00.6表1-2 測壓管液

5、面讀數記錄表數據次數測壓管液面讀數 cm體積cm3時間s流量cm3/s平均流量cm3/s填砂管粗端填砂管細端12345678910178.177.377.676.777.279.379.269.757.039.220028.437.037.0420228.807.0120228.537.08271.971.371.370.771.273.772.757.236.312.820220.389.9110.0820620.1710.2120520.2710.11385.484.985.184.785.087.887.782.878.270.519868.292.912.9220470.222.911

6、9165.152.93填砂管粗端直徑9.0cm，長度52.3cm；填砂管細端直徑4.5cm，長度50.8cm；填砂管粗端截面積A163.617cm2，填砂管細端截面積A215.904cm2；填砂管上部接頭厚度3.0 cm，相鄰兩測壓管中心間距12.5cm；流體粘度1mPas。（2）計算流量及平均流量填入表中，如表1-2所示，得到表1-3。舉例如下：一流量下，1管水柱高度為：78.1+9.02+3-1.1=84.5cm； 二流量下，6管水柱高度為：73.7+4.52+3-1.1=77.9cm； 三流量下，10管水柱高度為：70.5+4.52+3-0.6=75.2cm。表1-3 流壓測量(clin

7、g)數據記錄(jl)表序號 測壓管水柱高度，cm平均流量cm3/s12345678910184.583.784.083.983.683.583.174.261.343.97.04278.377.777.777.977.677.976.661.740.617.510.08391.891.391.591.991.492.091.687.382.575.22.92以流量(liling)一為例:流動距離為0時，測壓管壓力為：10009.884.510-2=8281.0Pa，同理可得下表數據：測壓管壓力/Pa8281.08202.68232.08222.28192.88183.08143.87271.6

8、6007.44302.2流動距離/cm012.52537.55062.57587.5100112.5根據上圖數據可得測壓管壓力與流動距離的關系曲線圖，同理可得其余兩個流量下的關系曲線，如下圖所示。斜率變化原因：流體隨著流入的距離的增大阻力也逐漸的變大，因此1-5號管和6-10管中的流體，由于流動阻力的線性增加，致使流動動力也隨著線性減少，因此各段曲線的斜率幾乎不變化。而各個序號中5、6管則由于管徑的變化而使壓力發生變化，導致曲線斜率也發生突變。（3）取流量一、粗管為例進行計算：同理可得其余(qy)各組數據填入表1-4中。表1-4 滲透率計算(j sun)數據表 數序 號 據流量cm3/s10-

9、1MPa10-1MPa滲透率 K1K2 17.046.8610-43.8810-28436.7149.2210.088.8210-45.9210-29395.5140.032.923.9210-41.6510-26123.9145.5由表1-4數據(shj)，繪制滲流截面不同的兩段地層流量與巖石兩端壓差的關系曲線，如下圖所示。由上圖可知，兩段地層流量與巖石兩端壓差基本成線性規律。（4）根據達西定律，分別計算兩段地層的平均滲透率。取流量一、粗管為例進行計算：同理可得其余各組數據，如表1-4所示。則粗截面平均滲透率為：細截面平均滲透率為：六、實驗(shyn)總結本次(bn c)實驗進一步加深(ji

10、shn)了我對達西定律的理解，并了解了它的適用范圍及其局限性。最后，感謝老師的悉心指導。實驗二 不可壓縮流體平面徑向穩定滲流實驗一、實驗目的1、平面徑向滲流實驗是達西定律在徑向滲流方式下的體現，通過本實驗加深對達西定律的理解；2、要求熟悉平面徑向滲流方式下的壓力降落規律，并深刻理解該滲流規律與單向滲流規律的不同，進而對滲透率突變地層、非均質地層等復雜情況下的滲流問題及其規律深入分析和理解。二、實驗原理平面徑向滲流實驗以穩定滲流理論為基礎，采用圓形填砂模型，以流體在模型中的流動模擬水平均質地層中不可壓縮流體平面徑向穩定滲流過程。保持填砂模型內、外邊緣壓力恒定，改變出口端流量，在穩定條件下測量填砂

11、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)；根據平面徑向穩定滲流方程的解計算填砂模型的流動系數及滲透率。三、實驗流程實驗流程見圖2-1，圓形填砂模型18上部均勻測壓管，供液筒內通過溢流管保持液面高度穩定，以保持填砂模型外邊緣壓力穩定。1測壓管（模擬(mn)井）；216測壓管（共16根）；18圓形邊界(binji)（填砂模型）；19排液管（生產(shngchn)井筒）；20量筒； 21進水管線；22供液筒；23溢流管；24排水閥；25進水閥；26供水閥。圖2-1 平面徑向流實驗流程圖四、實驗步驟1、記錄填砂模型半徑、填砂模型厚度，模擬井半徑、測壓管間距等數據。

12、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液面保持恒定。3、關閉排水閥“24”，打開進水閥“25”向填砂模型注水。4、當液面平穩后，打開排水閥“24”，控制一較小流量。5、待液面穩定后，測試一段時間內流入量筒的水量，重復三次。；6、記錄液面穩定時各測壓管內水柱高度。7、調節排水閥，適當放大流量，重復步驟5、6；在不同流量下測量流量及各測壓管高度，共測三組流量。8、關閉排水閥24、進水閥25，結束實驗。注：待學生全部完成實驗后，先關閉管道泵電源，再關閉供水閥26。五、實驗要求及數據處理1、實驗要求(1)將原始數據記錄于測試數據表中，根據記錄數據將每組的3個流量求平

13、均值，并計算測壓管高度；繪制三個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。(2)根據平面徑向穩定滲流方程，計算填砂模型平均滲透率、不同半徑范圍的滲透率，評價砂體的均勻性。(3)寫出填砂模型流量與總壓差的關系表達式，并繪出流量與總壓差的關系曲線。2、數據處理流量與總壓差(y ch)的關系表達式： （2-1）任意半徑(bnjng)范圍的滲透率計算公式： （2-2）式中：模型(mxng)外邊緣壓力，10-1MPa； 模型出口端面壓力，10-1MPa；供給邊緣半徑，cm； 井筒半徑，cm；地層厚度，cm； 流體粘度，；、任意半徑、處的壓力，10-1MPa。3、平面徑向流實驗數據

14、記錄表實驗設備編號：徑5井表2-1 測壓管液面基準讀數記錄表 測壓管編號1234567891011121314151617測壓管基準讀數，cm00.20.30.10.20.10.10.10.30.10.20.20.20.30.10.10.2表2-2 測壓管液面讀數記錄表序號測壓管液面讀數，cm體積cm3時間s1234567891011121314151617162.868.568.568.468.568.768.968.668.968.968.968.769.069.269.169.169.320066.820568.219563.8230.355.655.855.555.556.356.75

15、6.356.556.956.856.757.158.158.057.958.222024.923526.323026.235.144.945.144.844.946.046.346.046.146.646.546.346.848.448.348.548.522018.0821517.9321517.15填砂模型(mxng)（內）半徑18.0cm， 填砂厚度(hud)2.5cm， 中心(zhngxn)孔（內）半徑0.3cm， 相鄰兩測壓管中心間距4.44cm， 水的粘度1mPas。（1）取流量一下1管為例計算：測壓管水柱高度為：62.8-2.52-0=61.55，同理可得其余各組數據，填入表2-

16、3中。表2-3 定壓邊界測試數據表序號測壓管水柱高度，cm流量cm3/s平均流量cm3/s1234567891011121314151617161.5567.2567.2567.1567.2567.4567.6567.3567.6567.6567.6567.4567.7567.9567.8567.8568.052.993.023.013.06229.0554.3554.5554.2554.2555.0555.4555.0555.2555.6555.5555.4555.8556.8556.7556.6556.958.848.858.948.7834.7543.6543.8543.5543.654

17、4.7545.0544.7547.8548.3548.2548.0548.5548.1548.0548.2547.2512.1712.2412.0012.54Re=18.0cm； Rw=0.3cm； h=2.5cm；測壓管距中心(zhngxn)：r1=4.44cm； r2=4.44cm；r3=4.44cm； 水的粘度(zhn d)=1。根據(gnj)表2-3，由P=gh，計算得下表。表2-4 流量一下壓力隨位置的變化數據表測壓管標號1713951371115測壓管水柱高度/cm68.0567.7567.6567.2561.5567.2567.6567.6567.85流動距離/cm-17.76-

18、13.32-8.88-4.4404.448.8813.3217.76測壓管壓力/Pa6668.96639.56629.76590.56031.96590.56629.76629.76649.3同理可得其余兩個流量下的相關數據，繪制三個流量下壓力隨位置的變化曲線圖，如圖2-2所示。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，當距離 r 成等比級數變化時，壓力 p 成等差級數變化。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。這是因為平面徑向滲流時，從邊緣到井底滲流斷面逐漸減小。由于穩定滲流時從邊緣到井底各斷面通過的流量相等，所以斷面越小滲 流速度越大，滲流阻力越大，因此能量大部分消耗在