水电模拟渗流实验

中国石油大学（华东）渗流力学实验报告实验日期：2015.5.6成绩：班级：石工12-7学号：120213987姓名：善人教师：付帅师同组者：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：efw2πlnKhPPQrRr（1）地层中任一点压力分布公式：wewwlnlnlnPrPPABrrrr（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：memmwm2πlnhUUIrRr（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：mwmmmmemwmwmlnlnlnrUUUABrrrr（4）固定ΔU值，测得rm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Cp、Cq，可以求出完善井压差（Pe－Pw）与流量的关系：流量：qIQC；压差：ewpUPPC（5）由模拟条件下任意半径rm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：pUPC；对应半径：mlrrC（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re、井半径rw、油层厚度h、流体粘度μ、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ΔU。b、计算相似系数：elemrCr，qICQ，pUCP，计算prqCCC，ρrl1CCC。c、由ρCk，计算CuSO4溶液的电导率ρ，溶液厚度hm=Clh，具体方法见示例。2.根据电导率值，从CuSO4溶液浓度与电导率关系曲线中查出CuSO4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(x0,y0)，改变电流表测针的位置(x,y)，调整可变电阻R1或R2，使电流表读数为零，记录此时R1、R2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(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（6）转换，就可测出压降漏斗曲线。五、实验数据处理1.产量与压差关系①计算相似系数几何相似系数Cl：31033.5625.6535.0eemlrrC，则可计算得:cmhm33.510001033.53压力相似系数)1.0/(11.01MPaVMPaVPUCp，则各组数据对应压力可据此算出，将所得结果填入表中。流动相似系)/1.0(05845.01.05001169.03VcmMPasAKC流量相似系数：34/10115.305845.0100533.0cmsACCCCplq，且由于𝐶𝑞=𝐼𝑄，可求出各组流量实验值，以第一组为例𝑄1=𝐼1𝐶𝑞=0.0153.115×10−4=48.796𝑐𝑚3/𝑠=4.216𝑚3/𝑑同理可得其他组数据，将其填入表1。阻力相似系数AsMPacmVCCCqpr1.0/27.321010115.3134由达西公式可求得各组理论流量，以第一组为例𝑄1=2𝜋𝐾ℎ∆𝑃1𝜇ln𝑟𝑒/𝑟𝑤=2𝜋×0.1×1000×35×ln(65.625÷0.15)=61.99𝑐𝑚3/𝑠=5.35𝑚3/𝑑同理可得其他组数据，将其填入表1。偏差以第一组为例%20.21%10035.5216.435.5%1001ttQQQe同理可得其他组数据，将其填入表1。表1产量与压差关系数据序号12345678△U（V）345678910I（mA）15.0018.2224.731.236.842.046.650.6△P（0.1MPa）345678910Q（m3/d）4.2165.0546.8518.65410.2111.6412.7514.03Qt（m3/d）5.357.148.9210.7112.4914.2816.0617.85e（%）21.2029.2223.2019.2018.2518.4920.6121.40根据表1，绘制流量与压差关系曲线2.压降漏斗以第一组数据为例进行计算：离生产井距离：𝑟𝑚1=𝑦1−𝑦0=42.9−42.8=0.1𝑐𝑚；油藏中实际距离：m19.000533.0001.011lmcrr与井底压差：∆𝑃1=∆𝑈𝐶𝑝=3.89×1=3.89（0.1𝑀𝑃𝑎）；其他组数据见表2表2压降漏斗数据序号1234567rm/cm0.10.515102030r/m0.192.098.0716.3224.9543.7162.48△U/V3.894.986.437.448.199.059.38△P/0.1MPa3.894.986.437.448.199.059.38根据数据绘制压降漏斗：05101520051015流量m3/d压力/0.1MPa流量与压力关系曲线实际流量曲线理论流量曲线六、小结通过这次实验，不仅掌握了水电模拟的实验原理、实验方法，学会了计算相似系数，加深了对达西定律的理解，而且通过测定生产井周围的压降漏斗曲线，加深了对压力场分布的认识，收获很大。感谢付老师的详细讲解和悉心指导。0246810-80-60-40-20020406080距离/m压降漏斗压力/0.1MPa