石油大学渗流力学实验报告单向渗流模拟实验
中国石油大学渗流力学实验报告
实验一不可压缩流体单向稳定渗流实验
一、实验目的
1、本实验采用的是变截面两段均质模型，通过实验观察不同段的不同压力降落情况。
2、进一步加深对达西定律的深入理解，并了解它的适用范围及其局限性。
二、实验原理
一维单相渗流实验以稳定渗流理论为基础，采用变直径填砂管模型，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单向稳定渗流过程。保持填砂管两端恒定压力，改变出口端流量，在稳定条件下测量填砂管不同位置处的压力值，可绘制压力随位置的变化曲线；根据一维单相稳定渗流方程的解并计算两段填砂管的渗透率。
三、实验流程
图1-1 一维单相稳定渗流实验流程图
1～10－测压管 11－供液阀 12－供液筒 13－溢流管 14－供液控制阀
15－水平单向渗流管（粗）16－支架17－水平单向渗流管（细）18－出口控制阀 19－量筒
四、实验步骤
1、记录渗流管长度、渗流管直径、测压管间距等相关数据。
2、关闭出口控制阀“18”，打开供液阀“11”，打开管道泵电源，向供液筒注水。
3、打开并调节供液控制阀“14”，使各测压管液面与供液筒内的液面保持在同一水平面上。
4、稍微打开出口控制阀“18”，待渗流稳定后，记录各测压管的液面高度，用量筒、秒表测量渗流液体流量，重复三次。
5、调节出口控制阀“18”，适当放大流量，重复步骤4；测量不同流量下各测压管高度，共测三组流量。
6、关闭出口控制阀“18”，关闭供液控制阀“14”，结束实验。
注：待学生全部完成实验后，先关闭管道泵电源，再关闭供液阀“11”。
五、实验要求与数据处理
1、实验要求
（1）根据表1-1，记录取全所需数据，计算三个不同流量下的测压管水柱高度（举例）。
（2）绘制三个流量下，测压管压力与流动距离的关系曲线，说明曲线斜率变化原因。
（3）绘制渗流截面不同的两段地层流量与岩石两端压差的关系曲线，观察线性或非线性流动规律。
（4）根据达西定律，分别计算两段地层的平均渗透率。 2、实验数据处理 测压管压力计算公式
gh P ρ=∆ （1-1）
式中：P ∆—测压管中水柱高度h 对应的压力（表压），Pa ； h —测压管中水柱高度，m ； ρ—水的密度，kg/m 3； g —重力加速度，g=9.8m/s 2。 地层中任一点的压力
x L P P P P w
e e --
= （1-2）
渗透率公式为
P A L
Q K ∆=
μ （1-3）
式中：A —渗流截面积，cm 2；
L —两个横截面之间距离，cm ；
e P —入口端面压力，10-1MPa ；
w
P —出口端面压力，10-1MPa ； μ—流体粘度，s mPa ⋅。
3、单向流实验数据记录表
实验仪器编号：单10井
表1-1 测压管液面基准读数记录表
填砂管粗端直径＝9.0cm，长度＝52.3cm
填砂管细端直径＝4.5cm，长度＝50.8cm；流体粘度＝1mPa·s。
填砂管粗端截面积A
1＝63.617cm2，填砂管细端截面积A
2
＝15.904cm2；
填砂管上部接头厚度3.0 cm，相邻两测压管中心间距＝12.5cm；
（1）举例计算如下：
1流量下，1管水柱高度为：43.6+9.0÷2+3-1.1=50.00cm
2流量下，6管水柱高度为：12.6+4.5÷2+3-1.1=16.75cm；
（2）计算流量及平均流量填入表中，如表1-2所示，得到表1-3。
表1-3 流压测量数据记录表
序
号
测压管水柱真实高度（cm）
平均流量
cm3/s
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 50 49.4 50.1 50 49.8 49.95 49.45 48.65 46.4 44.05 1.20
2 16.7 15.9 16.8 16.7 16.6 16.75 16.15 14.65 12.05 7.65 1.85
3 19.3 18.55 19.
4 19.2
5 19.2 19.35 18.75 17.35 14.85 10.75 1.75
以流量1为例:流动距离为0时，测压管压力为：
-2
测压管压力/Pa 4900 4841.2 4909.8 4900 4880.4 4895.1 4846.1 4767.7 4547.2 4316.9
流动距离/cm 0 12.5 25 37.5 50 53.1 65.6 78.1 90.6 103.1 流量下的关系曲线，如图1-2所示。
图1-2 测压管压力与流动距离的关系曲线
斜率变化原因：
流体随着流入的距离的增大阻力做的功也逐渐的变大，因此1-5号管和6-10管中的流体，由于流动阻力做的功的线性增加，致使流动动力也随着线性减少，
因此各段曲线的斜率几乎不变化。而各个序号中5、6管则由于管径的变化而使
压力发生变化，导致曲线斜率也发生突变。
（3）取流量1、粗管为例进行计算：
)
1
.
(
10
196
.
10
10
)
4
.
4880
4900
(3
6
5
1
1
MPa
P
P
P-
-⨯
=
⨯
⨯
-
=
-
=
∆
2
3
9
.
4811
10
196
.
617
.
63
50
1
20
.
1
m
p
A
L
Q
kμ
μ
=
⨯
⨯
⨯
⨯
=
∆
=
-
同理可得其余各组数据填入表1-4中。
表1-4 渗透率计算数据表
数
序号据
流量
cm3/s
5
1
1
P
P
P-
=
∆
10-1MPa
10
6
2
P
P
P-
=
∆
10-1MPa
渗透率2
m
μ
K1K2
1 1.
2 1.96×10-4 5.78×10-34812.0 652.5
2 1.85 9.8×10-58.92×10-314836.9 652.2
3 1.75 9.8×10-58.43×10-314034.9 652.8 线，如图1-3所示。
由上图可知，两段地层流量与岩石两端压差基本成线性规律。
（4）计算平均渗透率
由于第一组流量下算的的渗透率与其他两组偏差较大，舍去
2
1
88
.
14435
)
88
.
14034
88
.
14836
(
2
1
m
kμ
=
+
⨯
=
所以粗管的渗透率为2
88
.
14435m
μ
2
2
49
.
652
)
80
.
652
18
.
652
48
.
652
(
3
1
m
kμ
=
+
+
⨯
=
所以细管的渗流率为2
49
.
652m
μ
六、实验总结
本次实验进一步加深了我对达西定律的理解，并了解了它的适用范围及其局限性。本实验中有一组数据偏差较大，可能是液流没稳定读数的结果。所以一定要细心认真，最后感谢老师的悉心指导。
径向渗流模拟实验-精华
中国石油大学渗流力学实验报告 实验二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 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。 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。
图2-1 平面径向流实验流程图 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；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 。
中国石油大学华东渗流力学实验报告之水电模拟实验
中国石油大学渗流力学实验报告 实验日期： 2013.11.18 成绩： 班级： 石工11-13 学号： 11021626 姓名： 李华 教师： 霸天虎 同组者： 小明 - 实验三 水电模拟渗流实验 一、水电模拟原理 1、水电相似原理 利用电场模拟地层流体的渗流规律，机理在于流体通过多孔介质流动的微分方程与电荷通过导体材料流动的微分方程之间的相似性，即水-电相似原理。 多孔介质中流体的流动遵守达西定律： )(p grad K A q v μ -== (3-1) 式中，v —流速，m/s ；q —流量，cm 3/s ；A —渗流截面积，cm 2；K —渗透率，2m μ；μ— 流体粘度，s mPa ⋅；P —压力，0.1MPa 。 通过导体的电流遵守欧姆定律： )(U grad S I ρδ-== (3-2) 式中，ρ为电导率，是电阻率的倒数，西门子/cm ；U —电压，伏；δ-电流密度，安培/cm 2；I-电流，安培，S-导体截面积，cm 2。 均质地层不可压缩流体通过多孔介质稳定渗流连续性方程： 0)(=⎪⎪⎭ ⎫ ⎝⎛P grad K div μ (3-3) 均匀导体中电压分布方程： ()div grad U ρ()=0 (3-4) 对比方程上述方程可以看出：电场与渗流场可用相同的微分方程进行描述，因此，不可压缩流体的稳定渗流问题可用稳定电场进行模拟。于是可以用电位分布来描述渗流场的压力分布，用电流来描述流量或流速，电阻描述渗流阻力。 2、水电相似准则
物理模拟模型各参数与油层原型相应参数之间存在比例关系，称为相似系数。各相似系数之间满足一定的约束条件，称为相似准则。水电模拟各相似系数定义如下： 1）几何相似系数 模型的几何参数与油层的相应几何参数的比值。即： ()()m l o L C L = (3-5) 任意点的几何相似系数必须相同。 2）压力相似系数 模型中两点之间的电位差与地层中两相应点之间的压差的比值。即： ()()m p o U C P ∆=∆ (3-6) 3）阻力相似系数 模型中的电阻与油层中相应位置渗流阻力的比值。即： f m r R R C = (3-7) 4）流动相似系数 模型中电解质溶液的电导率与地层流体流度的比值。即： K C ρμ ρ= (3-8) 5）流量相似系数 电流与井产量（或注入量）的比值。即： Q I C q = (3-9) 式中，下标m 表示模型中的参数，o 表示地层中的参数； L —地层（模型）或井的几何尺寸；I —模型中的电流； Q —井产量（或注入量）；m R —电解质溶液的电阻； f R —地层流体的渗流阻力；∆U —模型中的电位差； ∆P —油层中的压力差； C p —压力相似系数； C q —流量相似系数；C r —阻力相似系数；
平面径向流
中国石油大学（华东）渗流力学实验报告 实验日期：2015.04.20 成绩： 班级：石工学号：姓名：教师：付帅师 同组者： 实验二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 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。 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。 图2-1 平面径向流实验流程图 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；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 。
中国石油大学(华东)渗流力学实验报告 水电模拟实验
水电模拟渗流实验 一、实验目的 1.掌握水电模拟的实验原理、实验方法，学会计算相似系数。 2.测定圆形定压边界中心一口直井生产时产量与压差的关系，并与理论曲线进行对比，加深对达西定律的理解。 3.测定生产井周围的压降漏斗曲线，加深对压力场的分布的认识。 二、实验原理 1、水电相似原理 利用电场模拟地层流体的渗流规律，机理在于流体通过多孔介质流动的微分方程与电荷通过导体材料流动的微分方程之间的相似性，即水-电相似原理。 多孔介质中流体的流动遵守达西定律： ()q K v grad p A μ = =- (1) 式中，v —流速，m/s ；q —流量，cm 3 /s ；A —渗流截面积，cm 2 ；K —渗透率，2 m μ； μ—流体粘度，s mPa ⋅；P —压力，0.1MPa 。 通过导体的电流遵守欧姆定律： ()I grad U S δρ= =- (2) 式中，ρ为电导率，是电阻率的倒数，西门子/cm ；U —电压，伏；δ-电流密度，安培/cm 2；I-电流，安培，S-导体截面积，cm 2。 均质地层不可压缩流体通过多孔介质稳定渗流连续性方程： ()0K div grad P μ⎛⎫ = ⎪⎝⎭ (3) 均匀导体中电压分布方程： ()()0div grad U ρ= (4) 对比方程上述方程可以看出：电场与渗流场可用相同的微分方程进行描述，因此，不可压缩流体的稳定渗流问题可用稳定电场进行模拟。于是可以用电位分布来描述渗流场的压力分布，用电流来描述流量或流速，电阻描述渗流阻力。 2、水电相似准则 物理模拟模型各参数与油层原型相应参数之间存在比例关系，称为相似系数。
各相似系数之间满足一定的约束条件，称为相似准则。水电模拟各相似系数定义如下： 1）几何相似系数 模型的几何参数与油层的相应几何参数的比值。即： ()()m l o L C L = (5) 任意点的几何相似系数必须相同。 2）压力相似系数 模型中两点之间的电位差与地层中两相应点之间的压差的比值。即： ()()m p o U C P ∆= ∆ (6) 3）阻力相似系数 模型中的电阻与油层中相应位置渗流阻力的比值。即： f m r R R C = (7) 4）流动相似系数 模型中电解质溶液的电导率与地层流体流度的比值。即： K C ρμρ= (8) 5）流量相似系数 电流与井产量（或注入量）的比值。即： Q I C q = (9) 式中，下标m 表示模型中的参数，o 表示地层中的参数； L —地层（模型）或井的几何尺寸；I —模型中的电流； Q —井产量（或注入量）；m R —电解质溶液的电阻； f R —地层流体的渗流阻力；U ∆—模型中的电位差； P ∆—油层中的压力差；p C —压力相似数； q C —流量相似系数；r C —阻力相似系数； l C —几何相似系数；C ρ—流动相似系数。 6）相似准则 各相似系数之间满足一定的约束条件，下面从基本的欧姆定律和达西定律出发，推导出它们之间的关系。 欧姆定律：
渗流力学.
渗流力学 渗流力学研究的内容 流体通过多孔介质的流动称为渗流。多孔介质是指由固体骨架和相互连通的孔隙、裂缝或各种类型毛细管所组成的材料。渗流力学就是研究流体在多孔介质中运动规律的科学。它是流体力学的一个重要分支，是流体力学与岩石力学、多孔介质理论、表面物理、物理化学以及生物学交叉渗透而形成的。 渗流现象普遍存在于自然界和人造材料中。如地下水、热水和盐水的渗流；石油、天然气和煤层气的渗流；动物体内的血液微循环和微细支气管的渗流；植物体内水分、气体和糖分的输送；陶瓷、砖石、砂模、填充床等人造多孔材料中气体的渗流等。 渗流力学在很多应用科学和工程技术领域有着广泛的应用。如土壤力学、地下水水文学、石油工程、地热工程、给水工程、环境工程、化工和微机械等等。此外，在国防工业中，如航空航天工业中的发汗冷却、核废料的处理以及诸如防毒面罩的研制等都涉及渗流力学问题。 渗流的特点在于：（1）多孔介质单位体积孔隙的表面积比较大，表面作用明显。任何时候都必须考虑粘性作用；（2）在地下渗流中往往压力较大，因而通常要考虑流体的压缩性；（3）孔道形状复杂、阻力大、毛管力作用较普遍，有时还要考虑分子力；（4）往往伴随有复杂的物理化学过程。 渗流力学是一门既有较长历史又年轻活跃的科学。从Darcy定律的出现已过去一个半世纪。20世纪石油工业的崛起极大地推动了渗流力学的发展。随着相关科学技术的发展，如高性能计算机的出现，核磁共振、CT扫描成像以及其它先进试验方法用于渗流，又将渗流力学大大推进了一步。近年来，随着非线性力学的发展，将分叉、混沌以及分形理论用于渗流，其它诸如格气模型的建立等等，更使渗流力学的发展进入一个全新的阶段。 渗流力学的应用范围越来越广，日益成为多种工程技术的理论基础。由于多孔介质广泛存在于自然界、工程材料和人体与动植物体内，因而就渗流力学的应用范围而言，大致可划分为地下渗流、工程渗流和生物渗流3个方面。 地下渗流是指土壤、岩石和地表堆积物中流体的渗流。它包含地下流体资源开发、地球物理渗流以及地下工程中渗流几个部分。地下流体资源包括石油、天然气、煤层气、地下水、地热、地下盐水以及二氧化碳等等。与此相关的除能源工业外还涉及农田水利、土壤改良(特别是沿海和盐湖附近地区的土壤改良)和排灌工程、地下污水处理、水库蓄水对周围地区的影响和水库诱发地震、地面沉降控制等。地球物理渗流是指流体力学和地球物理学交叉结合而出现的渗流问题。这些问题的研究进一步推动了渗流力学理论的发展。地球物理渗流包括雪层中的渗流和雪崩的形成、地表图案的形成、海底水冻层的溶化、岩浆的流动和成岩作用过程以及海洋地壳中的渗流等。 存在于人造多孔介质或工程装置中的流体渗流称为工程渗流，它涉及化学工业、冶金工业、原子能工业、机械工业、建筑工业、轻工食品等多个部门。存在于人体和动植物体内的流体渗流称为生物渗流，它包含人体和动物体内毛细血管中的血液流动与呼吸系统的气体运动，植物体内的水分糖分的流动等。 简单地说．渗流研究的意义体现在；渗流理论已经成为人类开发地下水、地热、石油、天然气、煤炭与煤层气等诸多地下资源的重要理论基础，在环境保护、地震预报、生物医疗等科学技术领域中，在防止与治理地面沉降、海水人侵，兴建大型水利水电工程、农林工程、冻土工程等工程技术中，已成为必不可少的理论。
石油大学渗流力学实验报告单向渗流模拟实验
中国石油大学渗流力学实验报告 实验一不可压缩流体单向稳定渗流实验 一、实验目的 1、本实验采用的是变截面两段均质模型，通过实验观察不同段的不同压力降落情况。 2、进一步加深对达西定律的深入理解，并了解它的适用范围及其局限性。 二、实验原理 一维单相渗流实验以稳定渗流理论为基础，采用变直径填砂管模型，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单向稳定渗流过程。保持填砂管两端恒定压力，改变出口端流量，在稳定条件下测量填砂管不同位置处的压力值，可绘制压力随位置的变化曲线；根据一维单相稳定渗流方程的解并计算两段填砂管的渗透率。 三、实验流程 图1-1 一维单相稳定渗流实验流程图 1～10－测压管 11－供液阀 12－供液筒 13－溢流管 14－供液控制阀 15－水平单向渗流管（粗）16－支架17－水平单向渗流管（细）18－出口控制阀 19－量筒 四、实验步骤 1、记录渗流管长度、渗流管直径、测压管间距等相关数据。 2、关闭出口控制阀“18”，打开供液阀“11”，打开管道泵电源，向供液筒注水。 3、打开并调节供液控制阀“14”，使各测压管液面与供液筒内的液面保持在同一水平面上。 4、稍微打开出口控制阀“18”，待渗流稳定后，记录各测压管的液面高度，用量筒、秒表测量渗流液体流量，重复三次。
5、调节出口控制阀“18”，适当放大流量，重复步骤4；测量不同流量下各测压管高度，共测三组流量。 6、关闭出口控制阀“18”，关闭供液控制阀“14”，结束实验。 注：待学生全部完成实验后，先关闭管道泵电源，再关闭供液阀“11”。 五、实验要求与数据处理 1、实验要求 （1）根据表1-1，记录取全所需数据，计算三个不同流量下的测压管水柱高度（举例）。 （2）绘制三个流量下，测压管压力与流动距离的关系曲线，说明曲线斜率变化原因。 （3）绘制渗流截面不同的两段地层流量与岩石两端压差的关系曲线，观察线性或非线性流动规律。 （4）根据达西定律，分别计算两段地层的平均渗透率。 2、实验数据处理 测压管压力计算公式 gh P ρ=∆ （1-1） 式中：P ∆—测压管中水柱高度h 对应的压力（表压），Pa ； h —测压管中水柱高度，m ； ρ—水的密度，kg/m 3； g —重力加速度，g=9.8m/s 2。 地层中任一点的压力 x L P P P P w e e -- = （1-2） 渗透率公式为 P A L Q K ∆= μ （1-3） 式中：A —渗流截面积，cm 2； L —两个横截面之间距离，cm ； e P —入口端面压力，10-1MPa ； w P —出口端面压力，10-1MPa ； μ—流体粘度，s mPa ⋅。 3、单向流实验数据记录表 实验仪器编号：单10井
中国石油大学-镜像反映
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: 付帅师 同组者: 镜像反映实验 一、实验目的 1、通过本实验加深对镜像反映原理的理解。 2、了解有限边界对油井产量的影响。 3、掌握测量等势线的一种方法。 二、实验原理 直线供给边界附近一口井的产量计算公式为： w r d P Kh Q 2ln 2μπ∆= （1） 式中，d —油井到供给边界的距离。 电流与电压的关系式为： wm m m r d U h I 2ln 2∆= πρ （2） 式（1）是在供给边界无限长的条件下推导出来的，而实际供给边界是有限长的。绘制井至供给边界的距离与油井产量的关系曲线，并与理论计算结果进行对比，由此即可分析边界对油井常量的影响。 图1 直线供给边缘附近一口井的反映
三、实验流程 镜像反映实验电路图 电压法测定等压线实验电路图 其中 1-电解槽2-铜丝（模拟井）3-供给边界 四、实验步骤 （1）将调压器旋钮旋至“0”位置，按图4-1所示连接好电路。确定边界坐标。 （2）打开电源，顺时针旋转变压器旋钮，将电源电压调到所需值（小于10伏即可）。 （3）从边界向另一边移动铜丝并应用万用表测得电流，测八组。 （4）将一外接电压表一端与测针相连，另一端接零线如图4-2所示。记录生产井位置，并从生产井位置开始，沿某一半径方向移动测针，在生产井一侧隔一定距离记录电势相等的点的坐标值。注意：井附近数据点密一些，往外疏一些。 （5）测3组电压，每组8个坐标。 五、实验数据与处理结果记录表 实验仪器编号： 2 水槽尺寸：85x125
表1 产量与距离关系记录表 地层参数：r w =0.15m ，h=10m ，L=225m ，μ=5mPa·s ，K=0.1μm 2， P =1MPa 模型参数：r wm =0.08cm ，h m =5.33cm ，L m =120cm ，ρ=1489.3μS /cm ，T=16℃ 边界坐标X m 0=87.4cm △U=10V 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 10 d m (cm) 1 5 10 20 30 40 50 60 70 X m (cm) 86.4 82.4 77.4 67.4 57.4 47.4 37.4 27.4 17.4 D （m ） 1.875 9.375 18.75 37.5 56.25 75 93.75 112.5 131.25 I(mA) 119.7 84.8 75 66.4 61.2 57.5 53.8 50.5 46.7 Q （m 3/d ） 26.04 18.45 16.32 14.45 13.31 12.51 11.70 10.99 10.16 Q e （m 3/d ） 33.71 22.48 19.65 17.46 16.39 15.71 15.22 14.84 14.53 e(%) 22.76 17.92 16.98 17.27 18.78 20.37 23.09 25.96 30.09 其中：d 为测量距离，D 为实际距离；Q 为实验流量，Qe 为理论流量。 表2 等压线数据记录表 △U=10V 模拟井位坐标0m x =46.1cm ， 0m y =40.2cm ，边界坐标x =87.4cm ，y =40.7cm 序号 1 2 3 4 5 6 Xm(cm) 46.1 43.5 42.9 47.6 48.95 44.35 Ym(cm) 42.3 41.5 42.6 41.6 40.7 42.2 与生产井间的电压，（V ） 5 5 5 5 5 5.01 地层压力，P （0.1MPa ） 5 5 5 5 5 5.01 序号 7 8 9 10 11 12 Xm(cm) 46.85 54.05 53.15 51.95 42.15 30.5 Ym(cm) 49.1 40 43.1 45.4 49.8 39.7 与生产井间的电压，（V ） 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 地层压力P ，（0.1MPa ） 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 序号 13 14 15 16 17 18 Xm(cm) 20.55 33.1 46.1 53 55.5 53.9 Ym(cm) 40.1 51.9 52.3 46.8 37.8 45.6 与生产井间的电压△U （V ） 6.85 6.85 6.85 6.85 6.85 6.85 地层压力P ，（0.1MPa ） 6.85 6.85 6.85 6.85 6.85 6.85 六、数据处理 1、计算相似系数
+++不可压缩流体平面径向稳定渗流实验
中国石油大学（渗流力学）实验报告 实验日期：成绩： 班级：学号：姓名：教师： 同组者： 实验二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 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。
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＃ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 测压管编号 测压管基准读 0.3 0.3 0.5 0.4 0.0 0.3 0.1 0.3 0.5 0.2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.1 0 0.3 数，cm
渗流力学中国石油大学
石油大学（北京）一九九九年硕士生入学考试 科目：《渗流力学》 一、填空题： 1．影响非活塞式水驱油的因素有，其中主要是。 2．油藏流体一般处于，由于有流动。 3．球形径向流等势线为。 4．“死油点”出现在，‘舌进’现象出现在。 5．油井刚开井生产时，线源解不适用的原因是。 6．由于天然气的，其稳定渗流时达西定律可表示为。 7．封闭油藏中一口生产井时，压降漏斗传播分为两个阶段，。 8．建立渗流微分方程时，一般包括方程。 9．等值渗流方法用于求解，其解题要点是。 10．油藏稳定渗流时油产量与成直线关系。 11．压系数越大，说明压力降传播。 12．压缩液体在均质多孔质时中渗流时压力应满足。均质压缩液体在均质弹性多孔介质中渗流时的压力应满足。 13． 二、如图所示，距直线供给边界a处有一生产井。设地层厚度为b，渗流率为，孔隙度为φ，供给边界上压力为Pe，油井半径为Rw，井底压力为Pv，试回答： ①映象井类别、位置及渗流场示意图； ②地层压力分布及计算公式； ③油井产量Q计算公式； ④的渗流速度。 三、从基本渗流微分方程出发，推导水平均质、等厚、圆形供给边界地层、稳定不可压缩均质流体平面径向流的产量、压力、渗流速度计算公式，并定量分析其渗流特点。 四、在一维水驱油方式下，已知地层长度L，横截面积为F，孔隙度φ，前缘含水饱和度Swf，束缚水饱和度Swc，并且f(Sw)和f′(Sw)函数值也已知，试求： ①见水时的累计注入量；
②无水采收率Rev1表达式； ③此时某一饱和度点Sw1（Sw1>Swc）所推进的距离L1表达式； ④若见水后继续生产，则当出口端含水饱和度为Sw1时，此时的累计注入量V2； ⑤此时采出程度Rev2表达式。 五、水平均质各向同性无限大的未饱和油藏中，有相距为a的生产井A和井B，均以产量Q生产T1时间后，井B改为观察井（停产），而井A继续以产量Q生产，试写出观察井B的井底压力计算公式，（设地层厚度h，原油粘度σ，孔隙度φ，综合压缩系数Ct，地层渗透率，原始地层压P1） 六、推导水平均质地层，单相刚性稳定渗流基本微分方程式：
中国石油大学华东-渗流实验-地层油高压物性测定实验报告
中国石油大学渗流物理实验报告 实验日期: 成绩: 班级: 石工1 学号: 姓名: 教师: 同组者: 地层油高压物性测定实验 一．实验目的 1.掌握地层油高压物性仪的结构及工作原理。 2.掌握地层油的饱和压力、单次脱气的测定方法。 3.掌握地层油溶解气油比、体积系数、密度等参数的确定方法。 4.掌握落球法测量地层油粘度的原理及方法。 二．实验原理 (1) 绘制地层油的体积与压力的关系曲线，在泡点压力前后，曲线的斜率不同，拐点处对应的压力即为泡点压力。 (2) 使PVT筒内的压力保持在原始压力，保持压力不变，将PVT筒内一定量的地层油放入分离瓶中，记录放油的地下体积。从量气瓶中测量分出气体体积，测量分离瓶中脱气油的体积，便可计算地层油的溶解气油比、体积系数等数据。 (3) 在地层条件下，钢球在光滑的盛有地层油的标准管中自由下落，通过记录钢球的下落时间，由下式计算原有的粘度： μ＝k(ρ 1-ρ 2 )t 其中—μ—原油动力粘度，mPa·s； t—钢球下落时间，s； ρ 1，ρ 2 —钢球和原油的密度，g/cm； k—粘度计常数。
三．实验流程 图1 高压物性实验流程图 四．实验步骤 （一）泡点压力的测定 1. 粗测泡点压力。 从地层压力起退泵降压（以恒定的速度退泵），并注意观察压力表指针变化，当压力表指针降低速度减慢或不下降甚至回升时，停止退泵。压力表指针稳定后的压力数值即为粗测饱和压力值。 2. 细测泡点压力 (1) 升压至地层压力，让析出的气体完全溶解到油中。从地层压力开始降压,每降低一定压力（如1.0MP）记录压力稳定后的体积（注意升压、降压过程中应不断搅拌PVT 筒）； (2) 当压力降至泡点压力以下时，每降低一定体积（如3ml），记录稳定以后的压力(泡点压力前后至少安排四个测点)。 (3) 最后一点测完后，升压到地层压力，进行搅拌，使分出的气体重新溶解到原油中，为原油脱气做好准备。 （二）一次脱气 (1) 将PVT筒中的地层原油加压至地层压力，搅拌原油样品使温度、压力均衡，记录泵的读数。
镜像反映实验(附带实验总结)
实验四 镜像反映实验 一、实验目的 1、通过本实验加深对镜像反映原理的理解。 2、了解有限边界对油井产量的影响。 3、掌握测量等势线的一种方法。 二、实验原理 直线供给边界附近一口井的产量计算公式为： 22ln w Kh P Q d r πμ∆= （4-1） 错误！未找到引用源。式中，d —油井到供给边 界的距离。 电流与电压的关系式为： 22ln m m wm h U I d r πρ∆= （4-2） 式（4-1）是在供给边界无限长的条件下推导出来的，而实际供给边界是有限长的。绘制井至供给边界的距离与油井产量的关系曲线，并与理论计算结果进行对比，即可分析井距边界的距离对油井产量的影响程度。 中国石油大学（渗流力学）实验报告 实验日期： 2013-06-06 成绩： 班 级： 石工10-班 学号： 1002 姓名： 教师： 张 同组者：
三、实验流程 图4-1 镜像反映实验电路图 1-电解槽2-铜丝（模拟井）3-供给边界（铜片） 图4-2 电压法测定等压线实验电路图
1-电解槽 2-铜丝（模拟井） 3-供给边界（铜片） 四、实验操作步骤 1.镜像反映 1）确定模拟油藏参数，计算相似系数； 2）配制NaCl 溶液，测定溶液电导率，计算Cp ； 3）按照图4-1连接电路，调整量程； 4）记录初始位置，不断摇动手柄测量不同距离对应的电流值。 2.电压法测定等压线 1）按图4-2连接电路，记录初始井位、边界位置； 2）从生产井开始，沿某一方向移动探针，隔一定距离记录一个电压值和对应的坐标值（x ，y ）。 五、原始数据记录 1、产量与距离关系记录表（1#实验台） 地层参数：r w=0.15m ，h=10m ， L=205.7m ，μ=5mPa.s ，K= 0.1μm 2 。 模型参数：r wm =0.875mm ，h m =5.83cm ，L m =120cm ，ρ=878μs/m 。 边界坐标X m 0=6.6cm △U=5V △P= 5（0.1MPa ） 由相似原理有： 31083.51007.205120-⨯=⨯== L L C m l 则： cm r C r w l wm 75.810015.01083.53 =⨯⨯⨯==- cm h C h l m 83.5100101083.53=⨯⨯⨯==-
水电模拟渗流实验
中国石油大学 渗流力学 实验报告 实验日期： 成绩： 班级： 学号： 姓名： 教师： 同组者： 实验三 水电模拟渗流实验 一、实验目的 1. 掌握水电模拟的实验原理、实验方法，学会计算相似系数。 2. 测定圆形定压边界中心一口直井生产时产量与压差的关系，并与理论曲线进行对比，加深对达西定律的理解。 3. 测定生产井周围的压降漏斗曲线，加深对压力场的分布的认识。 二、实验流程及原理 实验电路如图1所示。图1中拔下电流表与可变电阻相连的一端，使其与测量电源的低压端连接，电流表另一端与带铜丝的导线2连接，如图1所示。改变调压器，由测量电压表读出供给边缘与生产井2之间的电压值，由电流表读出电流值。 1 - 电解槽 2 - 铜丝（模拟井） 3 - 供给边界 图1 圆形恒压边界中心一口直井电路图 三、计算原理 圆形恒压边界中心一口直井（完善井）稳定生产时产量计算公式： e f w 2πln Kh P P Q r R r μ∆∆== （1） 地层中任一点压力分布公式： w e w w ln ln ln P r P P A B r r r r ∆=+ ⋅=+ （2） 由相似原理可知，模拟模型中电压与电流同样满足上述关系式： 完“井”“产量”公式： m em m wm 2πln h U U I r R r ρ∆∆== （3） 改变电压ΔU ，并测得相应的电流值I 。由此可得到ΔU -I 关系曲线（理论上应为直线）。 任一点电压分布公式：
m wm m m m em wm wm ln ln ln r U U U A B r r r r ∆=+ =+ （4） 固定ΔU 值，测得r m 处的电位值U ，由此可得“压降”漏斗曲线。 由“完善井” 电压与电流的关系及相似系数C p 、C q ，可以求出完善井压差（P e －P w ）与流量的关系： 流量：q I Q C = ； 压差：e w p U P P C ∆-= （5） 由模拟条件下任意半径r m 处的电位值U ，可求得实际地层中任意半径r 处的压力P ， 即可求得地层中的压力分布： 压力：p U P C = ； 对应半径：m l r r C = （6） 式（2）的压力及半径均用式（6）处理，可求得实际地层中任意点的压力分布。 四、实验步骤 1. 确定并计算实验参数 a 、首先确定模拟油藏的参数的大小：渗透率K 、供给半径r e 、井半径r w 、油层厚度h 、流体粘度μ、生产压差（P e －P w ），计算油井产量Q ；确定模拟系统的有关参数的大小：模拟油藏供给半径r em 、最大电流I 、最大电压ΔU 。 b 、计算相似系数：e l em r C r = ，q I C Q =，p U C P ∆=∆，计算p r q C C C =，ρr l 1C C C =⋅。 c 、由ρC k ρμ = ，计算CuSO 4溶液的电导率ρ，溶液厚度h m =C l h ，具体方法见示例。 2. 根据电导率值，从CuSO 4溶液浓度与电导率关系曲线中查出CuSO 4与蒸馏水配制比 例，然后进行配制。 3. 配制完毕，测定溶液实际电导率值，计算相似系数 。 4. 将调压器旋钮旋至“0”位置，按图1所示连接好电路。 5. 打开电源，顺时针旋转变压器旋钮，将电源电压调到所需值（注意：不要高于36V ）。 6. 顺时针慢慢旋动调压器的旋钮，使电压值从低到高变化（最高测量电压<10V ），并测定各个电压值下生产井的电流值，由（5）计算相应的压差及流量。 7. 压降漏斗曲线的测定：连接好图示电路，旋动调压器的旋钮，使测量电压为一固定值（如5V ），通过滑轨计录生产井的坐标(x 0, y 0)，改变电流表测针的位置(x , y )，调整可变电阻R 1或R 2，使电流表读数为零，记录此时R 1、R 2读数。计算不同位置的电压，由式（6）计算相应的位置及压力。 或将一外接电压表一端与测针相连，另一端接零线。从生产井位置(x 0, y 0)开始，沿某一半径方向移动测针，隔一定距离记录一个电压值和相应点坐标值(x , y )，式（6）转换，就可测出压降漏斗曲线。 注意：井附近数据点密一些，往外疏一些。（该法的确定是电压表指针摆动，压力值不易读准）。
渗流力学-平面径向流实验-中国石油大学
中国石油大学渗流力学实验报告 实验日期：2014.12.11 成绩： 班级：石工学号：姓名：教师：付帅师同组者： 平面径向渗流模拟实验 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 实验流程见图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。 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。 图1 平面径向渗流试验流程图 四、实验操作步骤
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。 五、实验数据处理 (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三个流量求平 均值，将测压管高度换成压力。 根据记录的数据可知，相邻两测压管中心间距为4.44cm，又由原始记录表的测压管液面数据所换算出的定压边界水柱高度，计算测压管压力。记录如表1。 实验设备编号：径5井 表1 测压管液面基准读数记录表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 基准读 0 0.2 0.3 0.1 0.2 0.1 0.1 0.1 0.3 0.1 0.2 0.2 0.2 0.3 0.1 0.1 0.2 数/cm 表2 测压管液面读数记录表（原始） 流速测压管液高度（cm）和压力（Pa） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 44.9 62.3 62.3 62.1 62.18 62.75 62.98 62.8 63.05 63.25 63 63.1 63.5 64 63.9 63.95 64.1 1 H 7.45 49.25 49.5 49.1 49.28 50.4 50.6 50.3 50.7 51.2 50.89 50.85 51.49 52.5 52.4 52.1 52.6 2 H 2 47. 3 47.5 47.15 47.2 48.55 48.75 48.45 48.79 49.3 49.09 49 49.5 50.8 50.78 50.95 50.9 3 H 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。 取第一组流量1管为例计算： 测压管水柱高度为：44.9+2.5-0=47.4cm 同理可得其余各组数据，填入表3中。