石油大学渗流力学实验报告单向渗流模拟实验
CO2驱油中的渗流力学理论最终报告
科技资讯2016 NO.14SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 科技报告导读178科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATIONworks under different heat source temperatures and working fluids with various critical temperature. Different performance indicators lead to different optimization results and the multi-objective optimization of the ORCs which guides to the optimal design from different aspects seems superior. In addition, there exists an optimal outlet temperature of flue gas to make the net work maximum and the levelized energy cost minimum. The measurement apparatus for the vapor liquid phase equilibrium and density were design and build for multicomponent mixture. The accurate thermal physical properties and corresponding prediction method were obtained. The experiments show the p-ρ-T-x properties and phase equilibrium characteristics of mixtures. This work also investigated vapor liquid phase equilibrium for the key components of the mixture, and the results agreed well with the literature data. 20 papers are published and accepted by international and national journals in 2013.There are 8 papers by SCI indexed and 3 papers by EI indexed. 5 patents are applied.Key Words :Low-grade energy; Thermodynamics; Cycle; Working substance; Thermodynamic economics阅读全文链接（需实名注册）：/xiangxiBG.aspx?id=51336&flag=1CO 2驱油中的渗流力学理论最终报告岳湘安（中国石油大学(北京))摘 要：该报告严格按照计划进度完成了前三年的研究任务。
低渗透岩心渗流力学实验研究
持 在 １．ＭＰ ， 层参 与生 产 的有效厚 度为 ３．ｍ， ４０ ａ油 ２４ 每 米 采 油 指 数 为 ０ ０ ４ ｔ ｄ Ｍ Ｐａ ｍ ， 算 该 区 ２油 ． ２ ３／ ． ． 计 组 平 均 单 井 产 能 为 １ ． ｔ ｄ， 前 临 ７ — ４ 井 日 油 １０／ 目 ５ ０
存 在 启 动 压 力 梯 度 。目前 主 要 用 达 西 定 律 来 近 似 处 理 这 些 问题 ， 与 真 实 情 况 存 在 着 较 大 误 差 ，影 响 着 这
油 气 藏 的 产 量 和 经 济 效 益 。 因 此 本 文 在 分 析 、 究 大 量 低 渗 岩 心 实验 数 据 的 基 础 上 ， 明 了启 动 压 力 梯 研 证 度 及 低 速 非 达 西 渗 流 的 存 在 ， 到 了流 体 粘 度 、 层 温 度 对 拟 启 动 压 力 梯 度 的 影 响 规 律 ， 分 析 了原 油 得 地 并 粘度 在缝 隙 中的变化 规律 ， 以及 渗 流 过 程 中阻 力 系数 与 雷 诺 数 间 的 关 系 ， 过 以上 研 究 希 望 能 为 低 渗 透 通
１ ． ｔ 单 元 日 油 能 力 ４ ｔ 单 元 年 能 力 １ ２万 ｔ ３ 口 油 ３ ３， ０， ． ， 井 在 不 到 一 年 的 生 产 时 间 内 累 油 已 经 超 过 １万 ｔ 取 ， 得 了很 好 的 开 发 效 果 。 ［ 考文 献 ］ 参 ［ ］ 陈 收 率 １ 刘 毕 确 的 方 法 ［ ］ 石 油 勘 探 与 开 发 ， ９ ６ Ｊ． １ ９． Ｅ ］ 才 汝 成 ， 阳 ， 焕 泉 ． 气 藏 工 程 方 法 与 应 用 ２ 李 孙 油
１ 实 验 方 法 与 流 程
油气层渗流力学第二版第六章张建国版中国石油大学出版社
第一节 油水两相渗流微分方程
经过dt时间内，流入左端面的油、水相质量为：
同理，在dt时间内，在x方向流出左端面的油、水质量为：
第一节 油水两相渗流微分方程
在dt时间内，在x方向流入和流出六面体的油、水质量差分别为 ：
单相渗流：
第一节 油水两相渗流微分方程
在dt时间内，在y方向流入和流出六面体的油、水质量差分别为：
1、求fw~Sw关系曲线
由相对渗透率曲线求相渗透率：
求含水率：
2、绘制fw′(Sw) ～Sw的关系曲线
3、计算两相区中含水饱和度分布
Sw
fw′ х
例：设某活跃水驱气藏，沿走向均匀布置三口生产井，每口井
的产量均为q=31.8m3/d。 已知：油层宽度b=420m, 油层厚度h=6.1m， φ=0.25，Bo=1.5，μo/μw=2
单相渗流：
第一节 油水两相渗流微分方程
在dt时间内，在z方向流入和流出六面体的油、水质量差分别为：
单相渗流：
第一节 油水两相渗流微分方程
经过dt时间后，六面体流出和流入的油、水总质量差分别为：
单相渗流：
第一节 油水两相渗流微分方程
dt时间内，由于油、水相流入和流出六面体引起六面体内油、水相饱 和度发生变化，从而导致六面体内油、水相质量变化：
考虑重力、毛管力作用时的 前缘含水饱和度曲线
不同油水粘度比条件下油水前缘含水饱和度
S
Sor：残余油饱和度 So：可流动的含油饱和度 Sw：含水饱和度 Swr：束缚水饱和度 Swf：油水前缘含水饱和度 Sof：油水前缘可流动的含油饱和度
忽略重力及毛管力的条件下绘制的
随着原油被逐步采出，水进一步渗入油区，两相区将随着时 间的增长而逐渐扩大。
油气层渗流力学课件
稳定流是指流动参数不随时间变化的流动，通常发生在压力 梯度保持恒定的条件下。非稳定流是指流动参数随时间变化 的流动，如启动流动和边界层流动。
相对渗透率
总结词
相对渗透率是描述多孔介质中流体可流动的孔隙体积与总孔隙体积之比。
详细描述
相对渗透率取决于流体的粘度、孔隙结构和流体与固体表面之间的相互作用力。对于同一介质，不同流体的相对 渗透率可能不同，这影响了流体在多孔介质中的流动特性。
数值模拟与实验相结合
通过数值模拟预测油气层渗流规律，然后通过实验验证模拟结果的 准确性。
05 油气层渗流的应用实例
油气藏评价
油气藏类型识别
通过渗流力学原理，判断油气藏的类型，如块状、 裂缝性、孔隙性等。
油气藏储量估算
基于渗流力学模型，估算油气藏的储量，为后续 开发提供依据。
油气藏产能预测
通过渗流力学模型预测油气藏的产能，评估开发 的经济效益。
油气开采方案设计
开发方式选择
根据渗流力学原理，选择 合适的开发方式，如自喷、 机械采油等。
井网优化
基于渗流力学模型，优化 井网布置，提高采收率。
生产参数优化
根据渗流力学原理，优化 生产参数，如采油速度、 采油温度等。
提高采收率方法
化学驱油
利用化学剂改变油、水、岩石之间的界面张力，提高采收率。
热力驱油
流动的过程。
该模型考虑了时间变化 的影响，能够描述流体 的动态变化和油气层的
动态产能。
非稳态渗流模型通常用 于评估油气层的短期流
动行为和产能预测。
多相渗流模型
多相渗流模型描述的是油气层中多相流体（如油、 气、水）同时流动的过程。
该模型考虑了不同相之间的相互作用和流动特性 差异，能够更准确地模拟多相流体的流动行为。
达西渗流实验报告
达西渗流实验报告引言达西渗流实验是一种通过测量孔隙介质中流体流动的实验，以研究孔隙介质的渗透性、渗透率等物理特性的方法。
本实验通过使用达西渗流仪对不同孔隙介质进行实验，研究不同孔隙率、不同渗透率条件下渗流的规律，为孔隙介质的研究提供一定的参考。
实验原理达西渗流实验是利用达西渗流仪对孔隙介质中流体流动进行测量的实验方法。
达西渗流仪包括一个圆筒形容器和一个注射器，通过注射器向圆筒形容器内注入一定压力的流体，使流体在孔隙介质中流动。
通过对流体流动的速度、压力等参数进行测量，可以得到孔隙介质的渗透性、渗透率等物理特性。
实验步骤1.准备工作（1）清洗达西渗流仪，将其内部和外部彻底清洗干净，以避免实验误差。
（2）准备不同孔隙率、不同渗透率的样品，将样品分别放入达西渗流仪容器中。
2.实验操作（1）将注射器插入达西渗流仪顶部，注入一定压力的流体，使其流经孔隙介质。
（2）测量流体流动的速度、压力等参数，记录实验数据。
3.实验结果分析（1）根据测量数据，计算孔隙介质的渗透性、渗透率等参数。
（2）分析不同孔隙率、不同渗透率条件下的流体流动规律和物理特性。
实验结果通过实验测量，我们得到了不同孔隙率、不同渗透率条件下的流体流动速度、压力等参数，计算出了孔隙介质的渗透性、渗透率等物理参数。
我们发现，不同孔隙率、不同渗透率条件下流体流动规律具有一定的差异，渗透率越大，流体流动速度越快，渗透性也越好。
此外，我们还发现，渗透率和孔隙率之间存在一定的关系，随着孔隙率的增加，渗透率也会增加。
结论通过达西渗流实验，我们得出了不同孔隙率、不同渗透率条件下的渗透性、渗透率等物理参数，研究了孔隙介质的渗透性、渗透率等物理特性。
本实验结果表明，渗透率和孔隙率之间存在一定的关系，随着孔隙率的增加，渗透率也会增加，同时渗透率越大，流体流动速度越快，渗透性也越好。
本实验结果对于孔隙介质的研究和应用具有一定的参考价值。
模拟石油泄露实验报告
一、实验目的1. 了解石油泄露对环境的影响。
2. 掌握石油泄露的检测方法。
3. 研究石油泄露的治理措施。
二、实验原理石油泄露是指石油在运输、储存、加工等过程中，由于人为或自然因素导致的石油从容器或管道中泄漏到环境中的现象。
石油泄露会对土壤、水体和大气造成污染，影响生态环境和人类健康。
本实验通过模拟石油泄露，研究其对环境的影响以及治理措施。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：模拟石油泄露液、土壤、水体、塑料薄膜、滤纸、吸附剂、除油剂等。
2. 实验仪器：实验台、量筒、烧杯、搅拌器、显微镜、pH计、油分测定仪等。
四、实验步骤1. 准备实验场地，设置模拟石油泄露区域。
2. 将模拟石油泄露液均匀涂抹在土壤表面，模拟石油泄露到土壤中的情况。
3. 观察土壤表面石油泄露的情况，记录泄露面积。
4. 将模拟石油泄露液倒入烧杯中，模拟石油泄露到水体中的情况。
5. 观察水体表面石油泄露的情况，记录泄露面积。
6. 使用显微镜观察土壤和水体中的石油泄露情况，分析其对生态环境的影响。
7. 对土壤和水体进行pH值测定，了解石油泄露对土壤和水体酸碱度的影响。
8. 使用油分测定仪测定土壤和水体中的石油含量，分析石油泄露对土壤和水体污染程度。
9. 将吸附剂和除油剂分别施加到土壤和水体中，观察治理效果。
10. 对治理后的土壤和水体进行油分测定，分析治理效果。
五、实验结果与分析1. 土壤中石油泄露情况：实验结果显示，石油泄露液涂抹在土壤表面后，土壤表面出现明显的油膜，泄露面积约为20cm²。
2. 水体中石油泄露情况：实验结果显示，石油泄露液倒入烧杯中后，水体表面出现明显的油膜，泄露面积约为30cm²。
3. 生态环境影响：通过显微镜观察，发现石油泄露对土壤和水体中的微生物和植物产生了一定的影响，部分微生物和植物出现死亡现象。
4. 土壤和水体酸碱度变化：实验结果显示，石油泄露后，土壤和水体的pH值分别从7.0降至6.5和7.5降至6.8，表明石油泄露对土壤和水体的酸碱度产生了一定的影响。
油气层渗流
镜像反映的基本原则： 不渗透边界是“同号”等产量反映，反映后不渗透边界保
持微分流线；供给边界是“异号”等产量反映，反映后供给 边界保持为等势线。
（3）复杂断层的反映 a
习题：
两断层相交成120度角，在分角线上有一口生产井，求该井 的产量（t/d）。
r1r2
C
等势线族方程为： r1 r2 C0
x a2 y2 x a2 y2 C02
在生产井的井壁上， q
w 2 ln 2a Rw C
在供给边缘上，
e
q
2
ln
Re 2
C
整理得，
Q
2Kh(Pe Pw ln Re2
)
2a Rw
5 考虑边界效应的镜像反映法
（1）直线供给边缘附近一口生产井的反映 汇源反映法
4圆形供给边界偏心井的反映2are弹性不稳定渗流的物理过程1水压弹性驱动油井以定产量生产时地层内压力传播规律油井以定压生产时地层内压力传播规律1水压弹性驱动油井以定产量生产时地层内压力传播规律油井以定压生产时地层内压力传播规律2封闭弹性驱动油井以定产量生产时地层内压力传播规律拟稳定状态油井以定压生产时地层内压力传播规律2封闭弹性驱动油井以定产量生产时地层内压力传播规律油井以定压生产时地层内压力传播规律数学模型求解方法
油气层渗流力学
一.渗流的基本概念和基本规律 二.渗流的数学模型 三 .单相液体稳定渗流理论 四 .弹性微可压缩液体不稳定渗流 五 .两相渗流理论
一 渗流的基本概念和基本规律
1 基本概念
多孔介质 由毛细管或微毛细管结构组成的介质。
渗流
流体通过多孔介质的流动。
渗流力学 研究渗流的运动形态和运动规律的科学。
单相液体稳定渗流
第三章单相液体稳定渗流内容概要：地层中只有一种流体在流动称为单相渗流；在渗流过程中，运动要素（压力及流速等）不随时间变化（即p=p(x,y,z)，v=v(x,y,z）），则称为稳定渗流；本章将介绍单相液体稳定渗流的基本理论和求解该类问题的方法。
主要包括单相液体稳定渗流基本方程的解及其应用、井的不完善性对渗流的影响、油井的稳定试井、势的叠加原理及其应用、镜像反映法及其应用、复势理论在平面渗流问题中的应用、平面渗流场的保角变换方法、等值渗流阻力法等。
本章内容较多，学时注意掌握一下内容：【了解】1、理解油井稳定试井的原理及应用；2、理解多井干扰的实质；3、了解用保角变换法求解平面渗流问题的基本原理及特点。
【掌握】1、单相、多相流、稳定渗流、不稳定渗流的概念；2、单向流与平面经向流质点移动、渗流场图；3、渗透率突变地层中渗流的计算方法；4、井的不完善类型、对渗流的影响及表示方法；5、复势叠加原理与应用；6、水电相似原理、应用等值渗流阻力法求解渗流问题。
【重点掌握】1、单向流与平面经向流的产量、压力、压力梯度表达式；2、势的叠加原理与应用，理解渗流速度合成原则；3、镜像反映法的原理、原则及应用；4、掌握势函数、流函数、复势的概念；5、柯西-黎曼条件；第一节基本概念及单向流内容概要：本节介绍单相稳定渗流的基本概念和假设条件；将基于流体渗流的数学模型，求解单向渗流的产量、压力分布，它们的渗流场图，质点移动规律。
本节应掌握单相渗流、多相流、均质液体、稳定渗流、不稳定渗流的概念；牢固掌握单向流的产量、压力、压力梯度表达式；掌握单向流的质点移动规与渗流场图；理解单向流液体质点的运动规律。
课程讲解：讲解ppt教材自学：第一部分 基本概念本节导学本节介绍单相稳定渗流的基本概念和假设条件本节重点1、单相渗流★★★2、均质液体★★★3、稳定渗流★★★4、稳定渗流的假设条件★★★单相渗流：只有一种流体的渗流(油、气、水)。
两(多)相渗流：有两(多)种流体同时参与的渗流。
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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。