裂缝导流能力模拟试验

1、中国石油大学采油工程实验报告实验日期：2015.11.22成绩:班级：学号：姓名：教师：同组者：裂缝导流能力模拟实验一、实验目的(1) 了解岩石被支撑裂缝的导流能力随闭合压力变化的关系、以及在相同 闭合压力条件下铺有不同层数的支撑剂的裂缝导流能力的差异；(2)分别应用达西公式与二项式公式进行计算，分析出结果的异同点，并 说明原因；(3)熟悉裂缝导流仪的操作及实验流程。二、实验原理裂缝的渗透率可由气体渗流的流量来反映， 测量气体在不同入口和出口压力 下的流量后，可通过气体径向渗流的达西公式来确定裂缝的导流能力。三、实验步骤(1)实验准备工作在附表1中记录使用的支撑剂名称、产地、粒径及室内温度下的

2、气体粘度；用游标卡尺量出岩心模的外径和孔眼的内径，记录附表1中，用作计算岩心模面积；称一定重量的支撑剂(记下支撑剂的颗粒直径)均匀地铺在岩心模面上， 要保持单层，铺完后用放大镜检查一下支撑剂是否铺的均匀和紧密。然后称剩余 支撑剂的重量，二者之差即为铺在岩心上的支撑剂重量， 并按下式计算出支撑剂 的浓度：士”却*. 单层支撑剂的重量 / 入支撑剂侬度 =一+=缶川不一一(g/cm铺有支撑剂右心面积,将此浓度值记入表1中。将上岩心片(孔眼向下)放于下岩心片的上方，然后上下岩心片放在试验 机下承压板中心位置。认真记录试验机载荷刻度盘上读出加载值。(2)岩心加压法岩心放在下承压板上，用手旋转螺杆将上承

3、压板合并，压住岩心模型，准 备加载。旋紧回油阀，按绿钮开机器，用送油阀慢慢加压，通过控制送油阀开启程 度控制加压速度，当主动指针(黑针)转到1.5吨(或1KN)时，将送油阀放慢关 闭维持此点上，将定值器打开使气体进入浮子流量计中， 同时浮子上升，调节定 值器旋钮，使浮子指示到流量计刻度的最高度值。送油阀继续开动，当指针加到所规定的吨数时，保持指针示数不变。同时 读出流量数Q和对应的压力P (精密压力表示数)，记录在附表3中。需要载荷分别依次加到 30、50、70、100、150、180、200、250kN读出 相应的P, Q值，用达西公式计算。在测点120KN处，保持载荷不变，改变P (调 定

4、值器阀)，读出Q,每测点共记5组数据于表3中，用于二项式公式计算。试验结束后，关送油阀，按红钮关电源，慢慢打开回油阀卸载，将岩心取 出，观察支撑剂破碎情况。双层支撑剂测定：将重量为岩心上铺设单层时支撑剂重量二倍浓度分量的 支撑剂铺于岩心表面，依次按步骤(2)进行操作，测出不同载荷下的 P及Q值 记入表2、表3中。四、实验数据实验的原始数据记录有一个问题，入口压力实际上是压差，应该加上大气压 才是实际入口压力，再次将入口压力全部替换为真实的入口压力。表1基本参数岩心外半 径ro (cmj)岩心孔眼半 径re (cm)岩心面积2、(cm)支撑剂浓度(g/cm2)空气粘度(mPa。s)支撑剂单层双层

5、目数产地4.5020.50762.830.3980.7960.0178920 到 40青 岛表2变载荷下的流量与压力关系数据载荷(kN)单层双层入口压力(MPa出口压力(MPa7统 (m3/h)入口压力(MPa出口压力(MPa(m3/h)300.2360.10.880.2110.10.96500.2360.10.840.2120.10.94700.2370.10.760.2120.10.921000.2380.10.640.2120.10.881200.2390.10.560.2130.10.841500.2400.10.460.2140.10.761800.2400.10.360.2150.

6、10.662000.2400.10.300.2150.10.602500.2410.10.220.2160.10.表3定载荷下的流量与压力关系数据载荷(kN)单层双层入口压力(MPa出口压力(MPa7统 (m3/h)入口压力(MPa出口压力(MPa(m3/h)1200.2390.10.560.2130.10.880.2200.10.500.2000.10.920.1800.10.440.1800.10.930.1600.10.320.1500.10.940.1200.10.150.1200.10.96五、数据处理(需列出详细计算过程)(1)实测数据表1基本参数岩心外半 径ro (cmj)岩心孔

7、眼半 径re (cm)岩心面积2、(cm)支撑剂浓度(g/cm2)空气粘度(mPa- s)支撑剂单层双层目数产地4.5020.50762.830.3980.7960.0178920 到 40青 岛表2变载荷下的流量与压力关系数据载荷(kN)单层双层入口压力(MPa出口压力(MPa7统 (m3/h)入口压力(MPa出口压力(MPa(m3/h)300.2360.10.880.2110.10.96500.2360.10.840.2120.10.94700.2370.10.760.2120.10.921000.2380.10.640.2120.10.881200.2390.10.560.2130.10

8、.841500.2400.10.460.2140.10.761800.2400.10.360.2150.10.662000.2400.10.300.2150.10.602500.2410.10.220.2160.10.表3定载荷下的流量与压力关系数据载荷(kN)单层双层入口压力（MPa出口压力（MPa7统 (m3/h)入口压力（MPa出口压力（MPa(m3/h)1200.2390.10.560.2130.10.880.2200.10.500.2000.10.920.1800.10.440.1800.10.930.1600.10.320.1500.10.940.1200.10.150.1200.

9、10.96（2）数据计算计算闭合压力（以30kN载荷为例）加压载荷（kg） 辅有支撑剂的岩心面积（3000cm2) - 62.83=47.75kg / cm2用达西公式计算裂缝导流能力 KfW （以30kN载荷单层支撑剂为例）KfW 二QjRln ro re0.88 父10636000.017890.236 +0.1 _ , 4.502x10 x ln20.507 j二 R2-Po2二0.2362 -0.12100,2= 1.118mcm同理可求出其他测点的闭合压力和裂缝导流能力，如表 4表4不同载荷下的闭合压力和裂缝导流能力载荷（kN）r/ ， ，2、P 闭(kg/cm )，2 _、KfW

10、(m ?cm)单层双层3047.751.1181.4955079.581.0671.45070111.410.9591.419100159.160.8011.358150190.990.6961.285180238.740.5681.152200286.490.4440.992250318.320.3700.902300397.900.2700.715单层双层(Pi 2-Po2)/QQ(Pi 2-Po 2)/QQ0.0303155.560.0152233.330.0276138.890.0138216.670.0183122.220.0119188.890.017588.890.0083150

11、.000.010641.670.004988.89用二项式公式计算裂缝导流能力载荷为120kN表5 120kN载荷下（Pi2-Po2） /Q及Q的值22P i Po图一闭合压力-导流能力曲线=A BQ,以（Pi2-Po2）/Q为纵坐标，以Q为横坐标，作直线如下图所示：22图二P -R与Q关系曲线裂缝导流能力二项式关系曲线Q单层支撑剂的第三组数据明显偏离，将其去掉，用其余几组数据进行拟合由图可知：单层 A=0.0027,双层 A=0.0019则有裂缝在120kN载荷下，导流能力为： TOC o 1-5 h z ro0.01789 , 4.5022单层支撑剂KfW= lnln14.47m cmA re0.00270.507ro0.01789 , 4.5022双层支撑剂 KfW=-lnln20.56J m cmf A re0.00190.507六、思考题影响裂缝导流能力因素有哪些？答：支撑剂的圆球度、铺砂浓度、闭合压力以及压裂液都会对裂缝的导流能 力造成影响