渗流力学-水电模拟渗流实验-中国石油大学

中国石油大学渗流物理实验报告实验日期：2014.12.25成绩：班级：石工学号：姓名：教师：付帅师同组者：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：2lnefwKhPPQrRr(1-1)地层中任一点压力分布公式：lnlnlnWewwPrPPABrrrr(1-2)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：完善“井”“产量”公式：2lnmemmwmhUUIrRr(1-3)改变电压U值，并测得相应的电流值I。由此可得到U-I关系曲线（理论上应为直线）。任一点电压分布公式：lnlnlnmwmmmmemwmwmrUUUABrrrr(1-4)固定U值,测得不同mr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及相似系数Cp、Cq，可以求出完善井压差（Pe-Pw）与流量的关系：qIQCewpUPPC(1-5)由模拟条件下任意半径mr处的电位值U，可求得实际地层中任意半径r出的压力P，即可求得地层中的压力分布：pUPCmLrrC(1-6)式(1-2)的压力及半径均用式（1-6）处理，可求得实际地层中任意点的压力分布。三、实验流程图1圆形恒压边界中心一口直井电路图1-电解槽2-铜丝（模拟井）3-供给边界图2电压法测定压降曲线电路图1-电解槽2-铜丝（模拟井）3-供给边界四、实验操作步骤1.首先确定模拟油藏的参数的大小：渗透率k、供给半径re、井半径rw、油层厚度h、流体粘度、生产压差（Pe-Pw），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rem、最大电流I、最大电压U。2.计算相似系数：eLemrCr，qICQ，pUCP，计算prqCCC，1rlCCC；3.由Ck，计算NaCl溶液的电导率，溶液厚度mlhCh，具体方法见示例。4.根据电导率值，从NaCl溶液浓度与电导率关系曲线中查出NaCl与蒸馏水配制比例，然后进行配制。5.配制完毕，测定溶液实际电导率值，计算相似系数C。6.将调压器旋钮旋至“0”位置，按图1所示连接好电路。7.打开电源，顺时针旋转变压器旋钮，将电源电压调到所需值（不要高于36V）。8.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10伏），并测定各个电压值下生产井的电流值，由(1-5)计算相应的压差及流量。9.压降漏斗曲线的测定（测电压法）：连接好图2所示电路，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（x0，y0)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(1-6)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（将所测数据记录到表2中）。五、实验数据处理（一）产量与压差关系数据表设圆形供给边界中心一口生产井，油层参数如下：供给半径e65.625rm；井筒半径0.15wrm；油层厚度10hm；油相渗透率20.1Km；地层油粘度5mPas；生产压差2PMPa；实验温度15℃模型参数：rem=35cm；rwm=0.08cm；hm=5.333cm；ρ=888μm/cm1）NaCl溶液的配制（1）根据达西定律，求出生产井的理论产量：3220.1100020413.3(/)65.6255lnln0.15ewKhPQcmsrr（2）估算电导率电路中最大电流不超过0.1A，令I=0.1A，则流量相似系数为：432.4210/()qICAcmsQ设1/0.1pCVMPa，由相似关系式可求得：3/4133/(0.1)rpqCCCcmsAMPa由prqCCC得：1rlCCC模型供给边界半径为rem=35cm，则：3355.333106562.5emlerCr得：30.04537[(0.1)/()]CsAMPacmV溶液电导率：907.4(/)kCscm从图3曲线中查得所对应的蒸馏水体积与NaCl重量比值为750(mg/L)。图3NaCl溶液浓度与电导率的关系曲线（3）计算所需NaCl重量和蒸馏水体积根据几何相似系数，求出溶液厚度hm：35.3331010005.333()mlhChcm溶液体积：43851255.3335.6671056.67VcmL设需要蒸馏水的体积为V水，则：11+56.67()7502.16556.63()VVLVL水水水NaCl重量：356.637501042.47mg在电解槽中加入蒸馏水56.63L，再将42.47gNaCl用电解槽中的蒸馏水溶解后加入其中，并将溶液搅拌均匀。2）计算相似系数几何相似系数：3355.333106562.5emlerCr由此可求得0.08wmrcm5.333mhcm压力相似系数：1/0.1pUCVMPap由此可以求得不同的电压降U下所对应的压力降P，如表1所示。流动相似系数：6228881050.0444()/()0.1CmPascmmk流量相似系数：由prqCCC，1rlCCC得到：34220.044415.333102.3710()/()qpLCCCCmPasVcmmatm由qICQ可以计算出流量的实验值Q，如表1所示。模型参数：rem=35cm；rwm=0.08cm；hm=5.333cm；ρ=888μm/cm；T=15℃地层参数：re=65.625m；Rw=0.15m；h=10m；K=0.1μm2；μ=5mPa•s表1产量与压差关系数据表序号12345678ΔU(V)345678910I(mA)7.410.3214.3119.222.826.43033.9P(atm)345678910)(3dmQ2.6983.7625.2176.7008.3129.6210.9412.36)(3dmQt5.3567.1428.92710.71312.49814.28316.06917.854e(%)49.6347.3241.5634.6633.4932.6231.9430.78表中Q为实验值，Qt为理论计算值，e为二者之间的偏差。现举例说明上述数据的处理过程：1.压差P的处理过程：由压力相似系数：1/0.1pUCVMPap得到：33(0.1)1/0.1pUVpMPaCVMPa其余压差同理可求得。2.实验值Q的处理过程：由流量相似系数：qICQ得到：33437.401031.22(/)2.37102.698(/)qIQcmsCmd,其余流量同理可求得。3.理论计算值Qt的处理过程：33220.11000361.99(/)65.6255lnln0.155.36(/)tewKhpQcmsrrmd其余流量同理可求得。4.实验值与理论计算值之间的误差e的处理过程：5.3562.698100%49.63%5.356eeQQeQ其余误差同理可求得。3）Q与P的关系曲线：图4Q与P的关系曲线（二）压降漏斗曲线数据记录表（电压法）外加电压：10V井的位置：x0=44.60cm，y0=44.85cm表2压降漏斗曲线数据记录表（电压法）序号1234567位置(x,y)(cm)0.10.515102030离生产井距离rm(cm)（44.60，44.95）（44.60，45.35）（44.60，45.85）（44.60，49.85）（44.60，54.85）（44.60，64.85）（44.60，74.85）与生产井间的电压ΔU(V)3.264.335.046.967.848.749.23油藏中距井半径r（m）0.18750.93751.8759.37518.7537.556.25与井底压力间的差值ΔP（atm）3.264.335.046.967.848.749.23现举例说明上述数据的处理过程：1）油藏中距井半径r的处理过程：几何相似系数：3355.333106562.5emlerCr由此可求得30.1/10018.75()5.33310mlrrcmC其余数据同理可求得。2）与井底压力间的压差的处理过程：压力相似系数：1/0.1pUCVMPap3.263.26(0.1)3.261/0.1pUVpMPaatmCVMPa其余压差同理可求得。由上述数据可得到压降漏斗曲线，如下图所示：图5压降漏斗曲线（电压法）六、小结通过本次实验,掌握了水电渗流模拟的实验原理，学会了相似系数的计算方法，通过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，加深了对达西定律的理解；通过测定生产井周围的压降漏斗曲线，加深了对压力场的分布的认识。实验中应注意正确连接电路，保证模拟中心井的铜丝垂直于液面，铜丝底部接近水槽底部，保证厚度准确。