裂縫導(dǎo)流能力測(cè)定實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(1)

裂縫導(dǎo)流能力測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解巖石被支撐裂縫的導(dǎo)流能力隨閉合壓力變化的關(guān)系、以及在相同閉合壓力條件下鋪有不同層數(shù)的支撐劑的裂縫導(dǎo)流能力的差異；2.分析說(shuō)明達(dá)西公式與二項(xiàng)式公式計(jì)算出的結(jié)果不同的原因；3.熟悉壓力試驗(yàn)機(jī)的操作及實(shí)驗(yàn)流程。二、實(shí)驗(yàn)原理裂縫的滲透率可由氣體滲流的流量來(lái)反映，測(cè)量氣體在不同入口和出口壓力下的流量后，可通過(guò)氣體徑向滲流的達(dá)西公式來(lái)確定裂縫的導(dǎo)流能力。三、實(shí)驗(yàn)儀器和材料及流程1. 儀器： NYL2000D型壓力試驗(yàn)機(jī)，空氣壓縮機(jī)供氣源，定值器氣源開關(guān)，精密壓力表，浮子流量計(jì)，巖心（鋼板）模，游標(biāo)卡尺，天平。2. 材料：不同產(chǎn)地的壓裂砂、陶粒。3.流程：流量計(jì)供氣閥定值器上壓表巖心室減壓器空壓機(jī)四、實(shí)驗(yàn)步驟（一）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1. 在附表1中記錄使用的砂子產(chǎn)地、粒徑、名稱及某溫度下的氣體粘度；2. 用游標(biāo)卡尺量出巖心模的外徑ro及孔眼的內(nèi)徑re記錄附表1中，用作計(jì)算巖心模面積；3. 稱一定重量的砂子（記下砂子的顆粒直徑）均勻地鋪在模擬巖心面上，要保持單層，鋪完后用放大鏡檢查一下砂子是否鋪的均勻和緊密。然后稱剩余砂子的重量，二者之差即為鋪在巖心上的砂重，并按下式計(jì)算出支撐劑的濃度：將此濃度值記入表1中。4. 將上巖心片（孔眼向下）放于下巖心片的上方，然后上下巖心片放在試驗(yàn)機(jī)下承壓板中心位置。5. 認(rèn)真記錄試驗(yàn)機(jī)載荷數(shù)顯表上顯示的加載值。（二）巖心加壓法1. 巖心放在下承壓板上，用手旋轉(zhuǎn)螺桿將上承壓板合并，壓住巖心模型，準(zhǔn)備加載。2. 旋緊回油閥，按綠鈕開機(jī)器，用送油閥慢慢加壓，通過(guò)控制送油閥開啟程度控制加壓速度，當(dāng)主動(dòng)指針（黑針）轉(zhuǎn)到1.5噸（或1KN）時(shí),將送油閥放慢關(guān)閉維持此點(diǎn)上，將定值器打開使氣體進(jìn)入浮子流量計(jì)中，同時(shí)浮子上升，調(diào)節(jié)定值器旋鈕,使浮子指示到流量計(jì)刻度的最高度值。3. 送油閥繼續(xù)開動(dòng)，當(dāng)指針加到所規(guī)定的噸數(shù)時(shí)，保持指針示數(shù)不變。同時(shí)讀出流量數(shù)Q和對(duì)應(yīng)的壓力P（精密壓力表示數(shù)）。4. 需要載荷分別依次加到30、50、70、100、150、180、200、250、300kN讀出相應(yīng)的P，Q值，記錄在表2中，用達(dá)西公式計(jì)算。在測(cè)點(diǎn)120KN處，保持載荷不變，改變P（調(diào)定值器閥），讀出 Q, 每測(cè)點(diǎn)共記5組數(shù)據(jù)于表3中，用于二項(xiàng)式公式計(jì)算。5. 試驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)送油閥，按紅鈕關(guān)電源，慢慢打開回油閥卸載，將巖心取出，觀察支撐劑破碎情況。6. 雙層支撐劑測(cè)定：將重量為巖心上鋪設(shè)單層時(shí)支撐劑重量二倍濃度分量的支撐劑鋪于巖心表面，依次按步驟（二）進(jìn)行操作，測(cè)出不同載荷下的P及Q值記入表2、表3中。五、注意事項(xiàng)（1）不要觸摸在壓力試驗(yàn)機(jī)下的巖心室；（2）開動(dòng)壓力試驗(yàn)機(jī)前，一定要檢查回油閥是否處在關(guān)閉狀態(tài)；（3）觀察的浮子流量計(jì)應(yīng)讀取測(cè)量時(shí)間內(nèi)的平均值；（4）要保證巖心室處在壓力試驗(yàn)機(jī)下承壓板的中心位置；（5）出現(xiàn)意外情況時(shí)先關(guān)閉電源。六、數(shù)據(jù)處理（1）實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表1 基本參數(shù)巖心外半徑ro（cm）巖心孔眼半徑re（cm）巖心面積（cm2）支撐劑濃度（g/cm2）空氣粘度（mPas）支撐劑單層雙層目數(shù)產(chǎn)地中國(guó)表2 變載荷下的流量與壓力關(guān)系數(shù)據(jù)載荷（kN）單層雙層入口壓力Pi（MPa）出口壓力Po（MPa）浮子流量Q(m3/h)入口壓力Pi（MPa）出口壓力Po（MPa）浮子流量Q(m3/h)30 0.1 0.1 50 0.1 0.1 70 0.1 0.1 100 0.1 0.1 150 0.1 0.1 180 0.1 0.1 200 0.1 0.1 250 0.1 0.1 300 0.1 0.1 表3 定載荷下的流量與壓力關(guān)系數(shù)據(jù)載荷（kN）單層雙層入口壓力Pi（MPa）出口壓力Po（MPa）浮子流量(m3/h)入口壓力Pi（MPa）出口壓力Po（MPa）浮子流量Q(m3/h)120 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 （2）數(shù)據(jù)計(jì)算計(jì)算閉合壓力（以30kN載荷為例）用達(dá)西公式計(jì)算裂縫導(dǎo)流能力KfW 式中：Q 氣體流量,cm3/s；氣體的粘度，mPa*s；Pi氣體上游壓力，atm；Po大氣壓力，atm；ro供給半徑，cm； re模擬井半徑，cm; Pn平均壓力，atm. 同理可求出其他測(cè)點(diǎn)的閉合壓力和裂縫導(dǎo)流能力，如表4。表4不同載荷下的閉合壓力和裂縫導(dǎo)流能力載荷（kN）P閉（kg/cm2）KfW（m2cm）單層雙層305070100150180200250300用二項(xiàng)式公式計(jì)算裂縫導(dǎo)流能力載荷為120kN表5 120kN載荷下（Pi2-Po2）/Q及Q的值單層雙層（Pi2-Po2)/QQ（Pi2-Po2)/QQ，以（Pi2-Po2)/Q為縱坐標(biāo)，以Q為橫坐標(biāo)，作直線如下圖所示：圖1. 與Q關(guān)系曲線七、思考題1.畫出實(shí)驗(yàn)流程圖。2. 運(yùn)用達(dá)西公式算出導(dǎo)流能力并畫出導(dǎo)流能力與閉合壓力的關(guān)系曲線。3. 分析達(dá)西公式的使用條件。4. 寫出運(yùn)用達(dá)西公式和二項(xiàng)式公式計(jì)算在120KN時(shí)鋪單層砂、鋪雙層砂的計(jì)算過(guò)程。 壓裂酸化工作液動(dòng)態(tài)濾失實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.在模擬地層壓力，地層溫度的條件下進(jìn)行液體滲透率測(cè)定； 2.用動(dòng)態(tài)或靜態(tài)方法測(cè)定如下參數(shù)：濾失系數(shù)、濾失速度、初始滲透率、恢復(fù)滲透率、滲透率損害率、濾液侵入深度等。二、實(shí)驗(yàn)原理在一定的流速下使液體通過(guò)巖心，通過(guò)測(cè)定巖心的進(jìn)出口壓差和流過(guò)巖心的液體的流量，結(jié)合其它參數(shù)，根據(jù)達(dá)西定律計(jì)算巖心液體滲透率。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及流程該儀器主要由注入系統(tǒng)、模型系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)組成。注入系統(tǒng)：由注入泵、中間容器、管閥件組成，可將各種流體按一定流量注入到模型內(nèi)。模擬系統(tǒng)：由動(dòng)濾失巖心夾持器、恒溫箱、環(huán)壓泵、回壓系統(tǒng)等組成。計(jì)量系統(tǒng)：包括壓力測(cè)量、溫度測(cè)量、流量計(jì)量等。自動(dòng)控制：計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制注入泵的流量，環(huán)壓泵、自動(dòng)跟蹤內(nèi)壓，恒溫箱加熱恒溫等。數(shù)據(jù)采集處理：由各種數(shù)據(jù)采集卡、工控機(jī)、打印機(jī)、采集處理軟件組成，可適時(shí)采集壓力、溫度、流量等參數(shù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。 實(shí)驗(yàn)流程：（見下頁(yè)）四、實(shí)驗(yàn)步驟1巖樣準(zhǔn)備(1)巖樣的鉆取切割：將巖樣鉆成25的圓柱體，兩端切割平整，切割面與軸線垂直。 實(shí)驗(yàn)流程圖（2）巖樣的洗油（3）巖樣的烘干巖樣烘干溫度控制在6065，烘干24h后，每隔8h稱重一次，兩次稱重的差值小于10mg時(shí)，記下巖樣的實(shí)測(cè)質(zhì)量。（4）測(cè)量巖樣的幾何尺寸：長(zhǎng)度（L）、直徑（D）。（5）巖樣氣體滲透率測(cè)定（參見油層物理實(shí)驗(yàn)）。（6）巖樣抽空飽和油（水），稱濕重，計(jì)算巖樣孔隙體積。（7）將飽和好油（水）的巖樣浸泡在油（水）中，待用。2流程準(zhǔn)備保證儲(chǔ)液容器、各種泵內(nèi)液體充足，不足時(shí)請(qǐng)?zhí)砑印?巖心的安裝從燒杯中取出預(yù)先飽和好的巖心，放入夾持器膠套內(nèi)，裝上夾持器堵頭，頂緊巖樣。4加環(huán)壓密封巖樣(1)手動(dòng)加環(huán)壓將控制面板上手動(dòng)、自動(dòng)開關(guān)打到手動(dòng)位置，打開環(huán)壓泵開關(guān)，增壓至需要壓力值時(shí)，關(guān)環(huán)壓泵開關(guān)。(2)自動(dòng)加環(huán)壓將控制面板上手動(dòng)、自動(dòng)開關(guān)打到自動(dòng)位置，在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)程序上，點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)開始鍵后，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制環(huán)壓泵的啟動(dòng)與停止，并自動(dòng)跟蹤驅(qū)替壓力，維持環(huán)壓與驅(qū)替壓力差。5加回壓回壓控制是通過(guò)對(duì)回壓閥施加控制壓力而實(shí)現(xiàn)的，外加控制壓力最好是氣體，以保證控制精度。打開回壓排液閥，關(guān)閉進(jìn)氣閥和回壓吸液閥，順時(shí)針搖泵加壓，逆時(shí)針搖泵減壓。6加溫先打開面板上恒溫箱風(fēng)機(jī)開關(guān)，再打開加熱開關(guān)，在其控溫儀上設(shè)定需加熱的溫度，溫控儀自動(dòng)控制恒溫箱加熱，至所需溫度恒溫。溫控儀溫度設(shè)定方法詳見溫控儀使用說(shuō)明書。停止加熱只需將加熱開關(guān)斷開，或?qū)乜貎x溫度設(shè)定到低于環(huán)境溫度。7正反向驅(qū)替當(dāng)巖心需要進(jìn)行正反向驅(qū)替時(shí)，通過(guò)開關(guān)夾持器兩端的閥門改變液體流向來(lái)實(shí)現(xiàn)。詳見流程圖8模擬剪切剪切轉(zhuǎn)速0600r/min可調(diào)。轉(zhuǎn)速100r/min時(shí)剪切速率170S-1左右。9實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)濾失試驗(yàn)時(shí)，管線必須用鹽水充滿。10.操作規(guī)程(1).打開儀器電源預(yù)熱一小時(shí)以上，（要加熱需提前打開加熱開關(guān)，設(shè)定加熱溫度預(yù)熱）檢查壓力顯示表是否是零，不是零的將儀表調(diào)零。(2).將動(dòng)濾失夾持器攪拌裝置卸下，將飽和好液體的巖心放入動(dòng)濾失夾持器，用夾持器右邊堵頭將巖心頂?shù)接跒V失端面相平。再裝上左邊堵頭。(3).將手動(dòng)、自動(dòng)開關(guān)撥到手動(dòng)，打開氣瓶上的氣源閥（調(diào)節(jié)減壓閥輸出壓力0.5MPa左右），打開環(huán)壓開關(guān)加2MPa左右環(huán)壓停泵，將手動(dòng)、自動(dòng)開關(guān)撥到自動(dòng)，再將濾失出口管線接到夾持器右堵頭的閥門上，滲透率進(jìn)口閥上的管線接到右堵頭的兩通上，測(cè)壓點(diǎn)8上的管線接到左堵頭上。將天平放到儀器左邊的出口管線處，做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要注意天平上的杯子里液體不能漫出。要加回壓，打開回壓排液閥，關(guān)閉進(jìn)氣閥和回壓吸液閥，順時(shí)針搖泵加壓，逆時(shí)針搖泵減壓。(4).打開滲透率進(jìn)口閥、濾失進(jìn)口閥和右堵頭上的閥，關(guān)閉容器上面的閥門，啟動(dòng)平流泵（泵要設(shè)為恒流狀態(tài)）等濾失出口處管線不斷出液，關(guān)閉右堵頭上的閥門。(5).打開測(cè)試軟件，點(diǎn)擊“基質(zhì)滲透率損害測(cè)定”將巖心參數(shù)錄入，選擇巖心夾持器類型，選擇注前滲透率測(cè)定，選擇巖樣號(hào)，點(diǎn)擊“開始”，等驅(qū)替壓力穩(wěn)定，采集的流量穩(wěn)定，將判斷誤差改到5%左右，按“回車鍵”，軟件自動(dòng)判斷測(cè)試結(jié)束。手動(dòng)將泵停止。(6).將右堵頭上的閥門打開將進(jìn)口壓力放空后關(guān)閉此閥，將左堵頭拆下?lián)Q上短堵頭，關(guān)閉夾持器下面的閥門，將濾失的液體加到容器和夾持器里，裝上攪拌裝置，打開攪拌開關(guān)，調(diào)節(jié)調(diào)速表上的旋鈕選擇速度。將容器上6管線接到夾持器上，打開容器上的閥門和濾失進(jìn)口閥門，關(guān)閉滲透率進(jìn)口閥，將平流泵設(shè)到恒壓狀態(tài)（3.5MPa）啟動(dòng)泵。將天平放到儀器右邊的出口管線處，做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要注意天平上的杯子里液體不能漫出。(7).點(diǎn)擊“濾失性測(cè)定”,錄入濾失液體的基本參數(shù)，再點(diǎn)擊“濾失測(cè)定”選擇樣品號(hào)，將天平清零，等恒壓泵壓力恒定后，先點(diǎn)擊“開始”，再打開夾持器右堵頭上的閥門，恒壓濾失半小時(shí)后手動(dòng)停止采集，再將夾持器下面閥門打開放空。(8).將攪拌裝置拆下，將里面液體放掉，再將左邊堵頭拆下?lián)Q上長(zhǎng)堵頭，將管線接到測(cè)壓點(diǎn)8處，關(guān)閉容器上面的閥門和右堵頭上的閥門，打開滲透率進(jìn)口閥和濾失進(jìn)口閥。啟動(dòng)平流泵（泵要設(shè)為恒流狀態(tài)）將天平放到儀器左邊的出口管線處，做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要注意天平上的杯子里液體不能漫出。(9).打開測(cè)試軟件，點(diǎn)擊“基質(zhì)滲透率損害測(cè)定”選擇巖心夾持器類型，選擇“注后滲透率測(cè)定”，選擇巖樣號(hào)，點(diǎn)擊“開始”，等驅(qū)替壓力穩(wěn)定，采集的流量穩(wěn)定，將判斷誤差改到5%左右，按“回車鍵”，軟件自動(dòng)判斷測(cè)試結(jié)束。手動(dòng)將泵停止。將右堵頭上的閥門打開將進(jìn)口壓力放空，放完后，點(diǎn)擊軟件界面上的“放空”按鈕，將環(huán)壓放空，環(huán)壓放空時(shí)請(qǐng)將儀器左面板處的環(huán)壓放空調(diào)節(jié)閥完全打開，放空后在復(fù)原。將夾持器左右堵頭都拆下，取出巖心。(10).清理容器和夾持器里殘液，將儀器插干凈，關(guān)閉總電源開關(guān)和氣源閥。五、注意事項(xiàng)1.平流泵要定期清洗，其詳細(xì)維護(hù)請(qǐng)參閱平流泵說(shuō)明書。2.電子天平要避免強(qiáng)烈振動(dòng)，切不可過(guò)載，其詳細(xì)的注意事項(xiàng)請(qǐng)閱讀天平說(shuō)明書。3.本儀器所配計(jì)算機(jī)為儀器的專用控制機(jī)，切忌亂拷軟件，尤其是來(lái)歷不明的軟盤，計(jì)算機(jī)病毒可能會(huì)導(dǎo)致控制及數(shù)據(jù)采集的混亂和錯(cuò)誤。4.儀器所有與液體接觸的部分均為不銹鋼材質(zhì)，有一定的抗腐蝕性能，但并非一勞永逸。對(duì)流程管匯部分需經(jīng)常清洗，尤其是注完酸或其它強(qiáng)腐蝕液體后要立即用清水清洗。流程長(zhǎng)期不用時(shí)，流程管匯內(nèi)注滿油或用高壓氣吹干，以防銹蝕。5.長(zhǎng)期使用會(huì)造成對(duì)流程密封件的正常破損，影響密封性能，所以，建議定期對(duì)儀器進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，對(duì)儀器的泄露部分更換密封件，對(duì)經(jīng)常使用者其周期以3個(gè)月為宜。泡排劑性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.正確配制實(shí)驗(yàn)所需泡排劑溶液。2.正確使用攪拌機(jī)等實(shí)驗(yàn)儀器。3.測(cè)定泡排劑的泡高和半衰期。4.繪制濃度與泡高、濃度與半衰期的關(guān)系曲線。二、實(shí)驗(yàn)原理將不同濃度的泡排劑溶液放入攪拌杯中攪拌，模擬泡排劑溶液在井筒中流動(dòng)受氣流攪拌的狀況，測(cè)定不同濃度泡沫的起泡能力和穩(wěn)定性。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及流程1.實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及試劑:變頻高速攪拌機(jī)（或電動(dòng)攪拌機(jī)）、量杯、不同種類的泡排劑、自來(lái)水（或地層水）、計(jì)時(shí)器。2.實(shí)驗(yàn)流程四、實(shí)驗(yàn)步驟1.分別將不同類型的泡排劑配制濃度為0.4、0.8、1.23.2%溶液各200ml待用。2.將配制好并攪拌均勻的泡排劑溶液量取100ml，倒入攪拌杯中，將攪拌杯放在攪拌機(jī)上。調(diào)整好高度。3.啟動(dòng)攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，同時(shí)記錄攪拌