裂缝导流能力测定实验指导书(1)

裂缝导流能力测定实验

一、实验目的

1.了解岩石被支撑裂缝的导流能力随闭合压力变化的关系、以及在相同闭合压力条件下铺有不同层数的支撑剂的裂缝导流能力的差异；

2.分析说明达西公式与二项式公式计算出的结果不同的原因；

3.熟悉压力试验机的操作及实验流程。

二、实验原理

裂缝的渗透率可由气体渗流的流量来反映，测量气体在不同入口和出口压力下的流量后，可通过气体径向渗流的达西公式来确定裂缝的导流能力。

三、实验仪器和材料及流程

1. 仪器： NYL—2000D型压力试验机，空气压缩机—供气源，定值器—气源开关，精密压力表，浮子流量计，岩心（钢板）模，游标卡尺，天平。

2. 材料：不同产地的压裂砂、陶粒。

3.流程：

四、实验步骤

（一）实验准备

1. 在附表1中记录使用的砂子产地、粒径、名称及某温度下的气体粘度；

2. 用游标卡尺量出岩心模的外径ro及孔眼的内径re记录附表1中，用作计算岩心模面积；

3. 称一定重量的砂子（记下砂子的颗粒直径）均匀地铺在模拟岩心面上，

要保持单层，铺完后用放大镜检查一下砂子是否铺的均匀和紧密。然后称剩余砂子的重量，二者之差即为铺在岩心上的砂重，并按下式计算出支撑剂的浓度：

2

cm g ，铺有支撑剂岩心的面积单层支撑剂的重量

支撑剂（砂子）的浓度

将此浓度值记入表1中。

4. 将上岩心片（孔眼向下）放于下岩心片的上方，然后上下岩心片放在试验机下承压板中心位置。

5. 认真记录试验机载荷数显表上显示的加载值。 （二）岩心加压法

1. 岩心放在下承压板上，用手旋转螺杆将上承压板合并，压住岩心模型，准备加载。

2. 旋紧回油阀，按绿钮开机器，用送油阀慢慢加压，通过控制送油阀开启程度控制加压速度，当主动指针（黑针）转到1.5吨（或1KN ）时,将送油阀放慢关闭维持此点上，将定值器打开使气体进入浮子流量计中，同时浮子上升，调节定值器旋钮,使浮子指示到流量计刻度的最高度值。

3. 送油阀继续开动，当指针加到所规定的吨数时，保持指针示数不变。同时读出流量数Q 和对应的压力P （精密压力表示数）。

4. 需要载荷分别依次加到30、50、70、100、150、180、200、250、300kN 读出相应的P ，Q 值，记录在表2中，用达西公式计算。在测点120KN 处，保持载荷不变，改变P （调定值器阀），读出 Q, 每测点共记5组数据于表3中，用于二项式公式计算。

5. 试验结束后，关送油阀，按红钮关电源，慢慢打开回油阀卸载，将岩心取出，观察支撑剂破碎情况。

6. 双层支撑剂测定：将重量为岩心上铺设单层时支撑剂重量二倍浓度分量的支撑剂铺于岩心表面，依次按步骤（二）进行操作，测出不同载荷下的P 及Q 值记入表2、表3中。

五、注意事项

（1）不要触摸在压力试验机下的岩心室；

（2）开动压力试验机前，一定要检查回油阀是否处在关闭状态；

（3）观察的浮子流量计应读取测量时间内的平均值；

（4）要保证岩心室处在压力试验机下承压板的中心位置；

（5）出现意外情况时先关闭电源。

六、数据处理

（1）实测数据

表1 基本参数

表2 变载荷下的流量与压力关系数据

（2）数据计算

①计算闭合压力（以30kN载荷为例）

）

（辅有支撑剂的岩心面积）

加压载荷（闭2cm kg P =

②用达西公式计算裂缝导流能力K f W

(

)

2

2

ln

o

i e

o

n f P P r r P Q W K -=

πμ

式中：Q ——气体流量,cm 3/s ；

µ——气体的粘度，mPa*s ； Pi ——气体上游压力，atm ； Po ——大气压力，atm ； ro ——供给半径，cm ； re ——模拟井半径，cm; Pn ——平均压力，atm.

同理可求出其他测点的闭合压力和裂缝导流能力，如表4。

表4不同载荷下的闭合压力和裂缝导流能力

③用二项式公式计算裂缝导流能力载荷为120kN

2

2

BQ A Q

P P o

i +=-2

2

，以（Pi 2-Po 2)/Q 为纵坐标，以Q 为横坐标，作直线如下

图所示：

图1. 22

i o P P Q

-与Q 关系曲线

cm m r r A

W K e

o

f ⋅=

2ln

μμ

七、思考题

1.画出实验流程图。

2. 运用达西公式算出导流能力并画出导流能力与闭合压力的关系曲线。

3. 分析达西公式的使用条件。

4. 写出运用达西公式和二项式公式计算在120KN时铺单层砂、铺双层砂的计算过程。

压裂酸化工作液动态滤失实验

一、实验目的

1.在模拟地层压力，地层温度的条件下进行液体渗透率测定；

2.用动态或静态方法测定如下参数：

滤失系数、滤失速度、初始渗透率、恢复渗透率、渗透率损害率、滤液侵入深度等。

二、实验原理

在一定的流速下使液体通过岩心，通过测定岩心的进出口压差和流过岩心的液体的流量，结合其它参数，根据达西定律计算岩心液体渗透率。

三、实验设备及流程

该仪器主要由注入系统、模型系统、计量系统、自动控制系统、数据采集与处理系统组成。

注入系统：由注入泵、中间容器、管阀件组成，可将各种流体按一定流量注入到模型内。

模拟系统：由动滤失岩心夹持器、恒温箱、环压泵、回压系统等组成。

计量系统：包括压力测量、温度测量、流量计量等。

自动控制：计算机自动控制注入泵的流量，环压泵、自动跟踪内压，恒温箱加热恒温等。

数据采集处理：由各种数据采集卡、工控机、打印机、采集处理软件组成，可适时采集压力、温度、流量等参数，并对数据进行运算处理。

实验流程：（见下页）

四、实验步骤