高压物性

中国石油大学渗流物理实验报告

实验日期: 成绩: 班级: 学号: 姓名: 教师:

同组者:

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

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、实验要求

(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、压力；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。

(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。

(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。 2、数据处理

流量与总压差的关系表达式：

()

w

e

w e R R P P Kh ln 2Q μπ-=

（2-1）

任意半径范围的渗透率计算公式：

()212

12ln

P P h r r Q K -=

πμ （2-2）

式中：e P —模型外边缘压力，10-1MPa ；

w P —模型出口端面压力，10-1MPa ；

e R —供给边缘半径，cm ； w R —井筒半径，cm ；

h —地层厚度，cm ； μ—流体粘度，s mPa ⋅；

1P 、2P —任意半径1r 、2r 处的压力，10-1MPa 。 3、平面径向流实验数据与处理结果记录表

实验设备编号： 径3#

表2 测压管液面读数与高度、压力计算结果记录表

其中：H 为实际读数；h 为计算高度，P 为计算压力。

填砂模型（内）半径＝ 18.0 cm ， 填砂厚度＝ 2.5 cm ，

中心孔（内）半径＝ 0.3 cm ， 相邻两测压管中心间距＝ 4.44 cm ，

4、单向流实验数据处理和曲线绘制

(1)举例说明水头高度、压力、和流量的计算过程，并将计算结果填在表1中；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。

以H=66.5cm 为例进行计算举例：

h=H-2.5/2-0.4=66.5-1.25-0.4=64.85cm p=ρgh=1000*9.8*0.6458=6355.3Pa

s)(cm3/ 78.23

84

.267.283.23321=++=++=

Q Q Q Q

图2 压降漏斗曲线

对于每个流量下的压降曲线，其基本关于纵轴对称，表明距离井筒相同的点压差基本一样；越靠近井筒压差下降越快，距离增大时压差增加缓慢，基本不怎么变化，原因在于井筒的压力降对远处的影响减弱；曲线基本呈对数形态，流量越大，曲线越靠下。

(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。

①以流量1为例：cm h 65.652

85

.6545.651=+=

ε )1.0(0643.07.64336565.0*8.9*1000

11MPa Pa h g P ====εερ (0.1MPa)

0564.09.56395755.0*8.9*100012====Pa gh P w ρ )(72.91)

0564.00643.0(*5.2*23.018

ln

*1*78.2)(2ln

2212111m P P h r r Q K μππμ=-=-=

同理：cm h 75.642=ε，)1.0(0635.02MPa P =ε，)1.0(0494.02MPa P w =

)(37.83)

0494.00635.0(*5.2*23.018

ln

*1*51.4)(2ln

2212122m P P h r r Q K μππμ=-=-=

cm h 05.603=ε，)1.0(0588

.03MPa P =ε，)1.0(0345.03MPa P w = )(94.72)

0345.00588.0(*5.2*23.018

ln

*1*80.6)(2ln

2212133m P P h r r Q K μππμ=-=-=

所以模型的平均渗透率为：

)(68.823

94

.7237.8372.9132321m K K K K μ=++=++=

以半径范围为0至4.44cm 的地层平均渗透率的计算为例： 在流量1的情况下：

)1.0(0635.04.63502

6485

.06475.0*

8.9*100011MPa Pa h g P ==+==ρ

(0.1MPa)

0564.09.56395755.0*8.9*100022====Pa h g P ρ )(17.67)

0564.00635.0(*5.2*23.044

.4ln

*1*78.2)(2ln

22121111m P P h r r Q K μππμ=-=-=

同理在流量2的情况下：

)1.0(0622

.0'1MPa P =，)1.0(0494.0'2MPa P = )(44.60)0494

.00622.0(*5.2*23.044

.4ln

*1*51.4)(2ln

22'

1'21212m P P h r r Q K μππμ=-=-= )1.0(0570

.0'

'1MPa P =，)1.0(0345.0''2MPa P = )(84.51)0345

.00570.0(*5.2*23.044

.4ln

*1*80.6)(2ln

22'

'1''21313m P P h r r Q K μππμ=-=-=、