水電模擬滲流實驗7#

1、中國石油大學(xué)中國石油大學(xué)滲流力學(xué)滲流力學(xué)實驗報告實驗報告實驗日期：實驗日期：2013524成績：成績：班級：學(xué)號：班級：學(xué)號：姓名：姓名：教師：教師：同組者：同組者：實驗三實驗三水電模擬滲流實驗水電模擬滲流實驗水電模擬實驗是根據(jù)水電相似原理而研制的一種模擬實驗裝置。它最早應(yīng)用于油氣藏滲流力學(xué)問題的實驗研究是1933年。二十世紀(jì)三十年代至五十年代，數(shù)值模擬還沒有發(fā)展起來，研究油氣藏滲流力學(xué)問題主要采用數(shù)學(xué)方法和物理模擬方法。由于水電模擬實

2、驗儀器結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、價格便宜，而且能夠直觀真實的反映地下流體滲流規(guī)律，因此，當(dāng)時應(yīng)用得非常廣泛。后來由于計算機(jī)的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，數(shù)值模擬方法快速發(fā)展起來，電模擬實驗開展得越來越少。近幾年，出現(xiàn)了水平井、分枝井、多底井、魚骨刺井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井，以及多種三次采油技術(shù)，這些新的技術(shù)和方法的滲流機(jī)理十分復(fù)雜，僅僅依靠數(shù)學(xué)解析的方法和數(shù)值模擬方法很難準(zhǔn)確描述地下流體的滲流規(guī)律。另外，目前已有的復(fù)雜結(jié)構(gòu)井等滲流問題的研究結(jié)果也都是在對地層條件進(jìn)

3、行了一定程度的簡化后得到的，跟實際滲流規(guī)律存在一定偏差，甚至與實際情況偏差較大。因此，水電模擬實驗重新受到人們的重視。采用水電模擬實驗可以很容易地模擬各種復(fù)雜的邊界條件，可以直接觀察流體的流動情況，并且很容易測試油水井產(chǎn)量（注入量）、等勢線分布、流線分布等。實驗結(jié)果還可用來檢驗數(shù)值模擬和解析解的準(zhǔn)確性。因此，水電模擬實驗再次得到發(fā)展和利用。由于水電模擬實驗所用的電解質(zhì)溶液是均勻穩(wěn)定的，因此它可用來研究均質(zhì)地層剛性流體的穩(wěn)定滲流問題。本實

4、驗在介紹水電模擬原理、實驗裝置、測試原理的基礎(chǔ)上，介紹平面徑向滲流模擬實驗、直井五點(diǎn)法井網(wǎng)滲流模擬實驗。該類實驗具有很大的靈活性和延展性，通過本實驗學(xué)生可以擴(kuò)展思路、發(fā)揮想象力及創(chuàng)造能力，并能設(shè)計出更多、更好的模擬裝置，發(fā)展擴(kuò)充完善滲流實驗。（本部分內(nèi)容參考了石油大學(xué)北京的滲流力學(xué)實驗內(nèi)容）一、水電模擬原理一、水電模擬原理1、水電相似原理、水電相似原理利用電場模擬地層流體的滲流規(guī)律，機(jī)理在于流體通過多孔介質(zhì)流動的微分方程與電荷通過導(dǎo)體材

5、料流動的微分方程之間的相似性，即水電相似原理。多孔介質(zhì)中流體的流動遵守達(dá)西定律：(31))(pgradKAqv????式中，v—流速，ms；q—流量，cm3s；A—滲流截面積，cm2；K—滲透率，；2m?—流體粘度，；P—壓力，0.1MPa。?smPa?通過導(dǎo)體的電流遵守歐姆定律：(39)QICq?式中，下標(biāo)m表示模型中的參數(shù)，o表示地層中的參數(shù)；L—地層（模型）或井的幾何尺寸；I—模型中的電流；Q—井產(chǎn)量（或注入量）；—電解質(zhì)溶液的電

6、阻；mR—地層流體的滲流阻力；—模型中的電位差；fR?U—油層中的壓力差；—壓力相似系數(shù)；?PCp—流量相似系數(shù)；—阻力相似系數(shù)；CqCr—幾何相似系數(shù)；Cρ—流動相似系數(shù)。Cl6）相似準(zhǔn)則各相似系數(shù)之間滿足一定的約束條件，下面從基本的歐姆定律和達(dá)西定律出發(fā)，推導(dǎo)出它們之間的關(guān)系。歐姆定律：(310)1??mIRU達(dá)西定律：(311)1??fQRP式(310)除以式(311)并引入相似系數(shù)得：(312)??CCCpqr?1(312)式為

7、模型必須滿足的相似準(zhǔn)則。公式(312)中有兩個參數(shù)可以自由確定，第三個參數(shù)必須由相似準(zhǔn)則導(dǎo)出。3、相似系數(shù)的確定、相似系數(shù)的確定1）的確定Cp實驗操作過程中，人體不可避免地與裸露的電解質(zhì)溶液、電極直接接觸，因此，保證人體安全是最關(guān)鍵的因素。人體安全電壓為36伏，因此實驗電壓必須低于36伏。另一方面，電壓太大，通電后電解質(zhì)溶液產(chǎn)生較多的熱量，溶液溫度升高，造成溶液電導(dǎo)率發(fā)生變化，從而影響實驗精度；若電壓或電流過小，讀數(shù)誤差增大，也會降低實