径向渗流模拟实验-精华

中石大渗力实报实验二一实目

不可压缩流平面径向稳渗流实验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。二实原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。三实流实验流程见图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。－测压管（模拟井～16－测压管（共根―圆形边界（填模型－排液管（生产井筒量筒；—进水管—供液筒；－溢流管；—排水阀25进水阀—供水阀。

rr图2-1平面向实流图四实步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、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。五实要及据理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（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：

2wRlneRw

（2-1）任意半径范围的渗透率计算公式：rQr2P

（2-2）式中：

—模型外边缘压力，10

-1

MPa；w—模型出口端面压力，10

-1

MPa；R

—供给边缘半径，cm；

w

—井筒半径，；

—地层厚度，；

—流体粘度、—任意半径1、处的压力，10-1MPa。

3平面径向流验数据录表实验设备编号：径井表2-1

测管面准数录测压管编

12345678910

1112

1314151617号测压管基准读数，cm

00.10.1-0.1-0.20.20.200.10.10.1-0.10.30.100.10.2表2-2压液读记录流速

测压管液面高度H（）和压力（Pa1H

162.95

269.80

369.90

469.80

569.60

670.30

770.30

870.20

970.20

1070.40

1170.602H3H

6953.16962.96972.76962.96992.36992.37002.16992.340.8064.9065.2064.9064.6064.9066.1065.9065.7066.4066.706472.96502.36492.56472.96463.16580.76580.76551.357.7057.5057.1059.2059.3059.2058.9058.9560.305919.85

流速

测压管液面高度H（cm）和压力（）1H

1270.30

1370.45

1470.90

1570.80

1670.75

1770.602H3H

6997.27060.97060.97046.27021.766.3066.3067.7067.7063.7067.406590.56747.36757.16355.36708.159.9059.9062.0562.0061.9061.806230.125填砂模型（内）半径cm

填砂厚度＝2.5cm，中心内径＝0.3cm，

相邻两测压管中心间距＝4.44cm，

水的粘度＝m。流速

次数1

体积（cm）

时间（s）

流量（/s）

平均流量（/s）1287.534.631

100.0170.2

27.22

2

2150.223.763160.125.601108.0

3

23

115.0150.0

10.20

（1）取流量一下1管为例计算：测压管水柱高度为：÷2-0=64.2同理可得其余各组数据，填入表2-3中。表2-3

定边测数表序

测压管水柱高度cm号

64.42.10.

70.66.58.

71.66.58.

71.66.58.

71.66.58.

71.65.60.

71.67.60.

71.67.60.

71.66.60.

71.67.60.

71.67.61.

71.67.61.

71.67.60.

72.68.63.

72.68.63.

71.64.63.

71.68.62.根据表2-3，由P=，计算得下表。表2-4流一下力位的化据测压管标号测压管水柱高度/

17

13

9

5

1

3

7

11

15流动距离cm

-17.76

-13.32

-8.88

-4.44

04.448.8813.3217.76测压管压力Pa

6962.96992.3

同理可得其余两个流量下的相关数据，绘制三个流量下压力随位置的变化曲线图，如图所示。

rQln1r1K211ln12ln13rQln1r1K211ln12ln13图2-2压降漏斗曲线图分析：由压力公PP

wlneRrlnRw

，压力是表示能量大小的物理量。由压力分布可知，当距离r成等比级数变化时，压力成等差级数变化。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，所以曲线大体呈中间低,周围高的漏斗形状。（2）r=4.44cm，P)2.56291.6)/12

64.4

2)2.5(6487.6/12ln2P)2.5(5752.61063.3)/10000012

45.4则平均渗透率为：K1

K

11

123

13

64.445.437.23

49.0

同理可以求出r时的渗透率，如表所示。表2-5不同径围渗透不同半径r/cm

4.44

8.88

13.32

17.76渗透率K/

2

49.0

344.7

292.2

124.4由表2-5，砂体的均匀性不好。（3）填砂模型流量与总压差的关系表达式为：

wRlneRw

，相关数据如下表所示：总压差Pa流量/(cm

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