不可压缩流体平面径向稳定渗流实验附带实验总结文档格式.docx

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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、实验要求与数据处理

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；

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。

表2-1测压管液面基准读数记录表

实验仪器编号：

径6＃

测压管编号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

测压管基准读数，cm

0.3

0.5

0.4

0.1

0.2

表2-2测压管液面读数记录表

序

号

测压管液面读数，cm

体积

cm3

时间

s

57.3

69.9

70.0

70.3

70.2

70.7

70.5

70.4

70.6

97

32.31

102

33.82

93

30.78

29.8

64.7

64.8

65.6

65.5

65.4

66.2

65.8

65.9

66.5

66.3

142

21.53

125

18.78

133

20.44

19.5

62.8

63.7

63.6

63.5

64.4

64.0

64.9

16.09

134

17.35

153

19.75

填砂模型（内）半径＝18.0cm，填砂厚度＝2.5cm，

中心孔（内）半径＝0.3cm，相邻两测压管中心间距＝4.44cm，

水的粘度＝1mPa·

s。

根据测压管高度，计算压力，统计成表，并绘制压力随位置变化曲线：

以第一流量的1号测压管为例，计算测压管压力：

△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测压管压力，结果见表2-3

表2-3测压管压力与位置统计表

序号

测压管压力△P/Pa

平均流量cm3/s

5737.9

6943.3

6933.5

6972.7

6982.5

7002.1

6953.1

7031.5

6992.3

7011.9

7041.3

7021.7

3.013

3013.5

6433.7

6423.9

6463.1

6521.9

6531.7

6502.3

6590.5

6541.5

6551.3

6610.1

6639.5

6.586

2004.1

6247.5

6227.9

6237.7

6276.9

6335.7

6345.5

6316.1

6414.1

6365.1

6453.3

6472.9

6443.5

7.746

距离cm

4.44

8.88

13.32

17.76

取17、13、9、5、1、3、7、11、15测压管所在截面绘制压力随位置变化曲线：

距离

-17.76

-13.32

-8.88

-4.44

4.4

图2-2三个流量下压降漏斗曲线

分析：

由压力公式

，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p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，所以截面积越小渗流速度越大，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,四周高的漏斗形状。

（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。

答：

计算模型平均渗透率

第一流量下，即Q=3.013cm3/s

Pe1＝（7011.9+7011.9+7041.3+7021.7）÷

4＝0.07022×

10-1MPa

Pw1＝5737.9Pa＝0.05738×

同理得：

第二流量下，即Q=6.586cm3/s

Pe2＝0.0662×

10-1MPa，Pw2＝0.03013×

第三流量下，即Q=7.746cm3/s

Pe3＝0.0646×

10-1MPa，Pw3＝0.02004×

计算渗透率：

已知：

Re＝18cm，Rw＝0.3cm,h＝2.5cm，μw＝1mPa.s

所以：

计算不同半径范围的渗透率

已知Re=18.0cm；

Rw=0.3cm；

h=2.5cm；

水的粘度μ=1

测压管距中心：

r1=4.44cm；

r2=8.88cm；

r3=13.32cm；

r4=17.76cm.

半径为r1=4.44cm时：

第一流量下，

同理有，第二流量下，

第三流量下，

求解r=0到r1的平均渗透率：

所以

同理可得：

当半径为r2=8.88cm时：

，

求得r1到r2的平均渗透率：

所以

当半径为r3=13.32cm时：

求得r2到r3的平均渗透率：

当半径为r4=17.76cm时，近似等于半径为Re=18.0cm：

统计以上数据于表2-4，并评价砂体均匀性：

表2-4渗透率与半径关系统计表

半径R/cm

项目

0~4.44

4.44~8.88

8.88~13.32

13.32~18.0

平均渗透率

K/μm2

35.69

406.63

383.35

233.04

砂体均匀性评价：

通过表2-4可看出，在砂体的中部（4.44cm-13.32cm），砂体的渗透率大，达到400μm2左右，大于砂体其他位置的渗透率，也可以看出，各个填砂段的渗透率相差较大，说明砂体均质性不好。

（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。

关系表达式为

表2-5流量与总压差数据统计表

总压差P/10-1MPa

0.01284

0.03607

0.04456

流量Q∕cm3/s

绘制出流量与总压差关系曲线如图2-3：

图2-3流量与总压差关系曲线

由图可以看出，流量与总压差基本成正相关。

六、实验总结

通过本次实验我熟悉了平面径向渗流方式下的压力降落规律，明白了流量与压差之间的正相关关系。

同时认识到不同渗透率突变地层、非均质地层等复杂情况下的渗流特点规律，加深了对达西定律的理解。

最后，谢谢老师的指导！