051三维非达西渗流问题

达西实验报告

《水文地质学基础》实验报告 实验名称：达西定律实验 实验人：实验日期： 一、实验目的 1、测定渗透砂体的渗透量与水头损失的关系，验证渗流的达西定律。 2、测定均质砂的渗透系数K值; 二、实验设备： 1.供水器装置（马氏瓶）：以法国物理学家Mariotte的马利奥特瓶装置，是一种能控制水位又能自动连续补给水的量测装置。 2.渗透装置（试样筒）：有机玻璃圆筒，上部设有进水孔，底部装有过滤板，下端有出水孔，供测量渗流量用。侧面有三个测压孔。 3.测压装置（测压板和测压管）：在测压板上装有三根5－8mm带刻度的玻璃管，分别与试样筒上的三个测压孔连接，用于测定三个断面上的测压水位。三个测压管用胶管分别与试样筒相应的管孔连结。 4.排水装置：在测压板上均匀分布有一系列的圆孔，用于调节排水水位。 其它设备有：100m1的量筒、水槽、漏斗、捣捧、装样杯、秒表、温度计、管夹、胶皮管及吸气球等。 三、实验原理： 达西通过大量实验，得到圆筒过水断面的渗流量Q与圆筒断面F和水力坡度I成正比，并和土壤的透水性能有关，所建立基本关系式如下：

式中： v---为渗流简化模型的断面平均流速； K---为岩石的渗透系数，反映了孔隙介质透水性能。 四、实验步骤： 1.检查仪器设备是否齐全、完好。胶管与仪器连结处是否漏气漏水或堵塞。 2.装样：岩样有两种，即原状样和扰动样。原状样就是在野外取来土柱直接装到渗透装置（有机玻璃圆筒）内；扰动样则要按天然容重分层捣实，尽量接近天然状态，否则就没有实验意义了。装样前，在过滤筛板上放二层铜丝网，然后装样，每装3—5cm厚时，用捣捧轻击数次，并测定试样的孔隙度或容重，使其结构尽量符合实际状态。重复上述过程，直至试样超过最上一个测压孔以上5cm为止。 3.饱和试样（因达西定律是饱水带重力水运动的基本定律）：先将排水水位调节高于试样水面，饱和试样时要自上而下进行注水（便于排气），打开供水管夹，待试样表面出现水膜时（即饱和了），立即关闭供水夹，观察试样筒及三个侧压管水位是否在同一水平面上（因此时试样筒与测压管是U型连通器），如果测压管水位不在同一水平面上，则说明有气泡存在或测压管被堵塞，这时需要排气，排气的方法有两种，即将测压板倾斜或用吸耳气球从偏高或偏低水位的管中吸出气泡，达到水平，各测压管水位差<1mm为准。 4.实验测定：打开供水管夹（实验过程中保持常水头供水），调节排水水位（不能高于供水水位），当测压管水位稳定后(30秒钟内水位变动

中国石油大学2014秋渗流力学第一阶段在线作业讲解

第一阶段在线作业 单选题(共21道题) 收起 1.（ 2.5分） A、1） B、2） C、3） D、4） E、5） 我的答案：C 此题得分：2.5分2.（2.5分） A、1） B、2） C、3） D、4） 我的答案：B 此题得分：2.5分3.（2.5分）

A、.（1） B、.（2） C、.（3） D、.（4） 我的答案：B 此题得分：2.5分 4.（2.5分） A、.（1） B、.（2） C、.（3） D、.（4） 我的答案：A 此题得分：2.5分 5.（2.5分） A、.（1） B、.（2） C、.（3） D、.（4） 我的答案：B 此题得分：2.5分 6.（2.5分）实际油藏的形状和布井状况比较复杂，但可以根据实际油藏的渗流特征，将油藏中的渗流方式抽象为三类典型模式，即： A、单向流、层流、垂直流； B、单向流、平面径向流、球面向心流； C、单相流、多相流、多维流； D、线性流、紊流、层流； 我的答案：B 此题得分：2.5分 7.（2.5分）大多数情况下，油藏中的流体渗流服从线性渗流规律（达西定律），但渗流速度较高时会破坏线性渗流规律（达西定律），如下原因表述正确的是： A、高速流动时，只有惯性力存在，导致线性渗流规律被破坏； B、高速流动时，惯性力逐渐增大，与粘滞力相比，其作用开始增大，从而导致线性渗流

规律被破坏； C、高速流动时，渗流过程中出现了新的渗流阻力（即惯性力），从而导致线性渗流规律被破坏； D、高速流动时，粘滞力逐渐减小，惯性力逐渐增大，从而导致线性渗流规律被破坏；我的答案：B 此题得分：2.5分 8.（2.5分）地层渗流时，单相流体单向稳定渗流的等压线： A、一组互相平行的直线； B、一组向外发散的射线； C、一组同心圆； D、越靠近排液道越密集； 我的答案：A 此题得分：2.5分 9.（2.5分）地层渗流时，单相流体单向稳定渗流和平面径向稳定渗流的相同点为： A、通过每个渗流截面的流量保持不变； B、通过每个渗流截面的流速不变； C、通过每两个相邻等距间隔渗流截面的压力降不变； D、通过每个渗流截面的渗流阻力不变 我的答案：A 此题得分：2.5分 10.（2.5分）圆柱形石英砂模型长为40cm，横截面直径D=2.5cm，渗透率2.5 D，实验用液体粘度为3.45 mPa·S，为了使通过模型的流量为100cm3/min，需要在模型两端建立压差为多少大气压？ A、0.50 atm； B、0.75 atm； C、1.00 atm； D、1.25 atm； 我的答案：B 此题得分：2.5分 11.（2.5分）油层中有一口井，由于钻井的时候产生了污染，在射孔后进行了酸化作业，测量后得到该井的表皮系数为1.5，该井为： A、超完善井； B、完善井； C、不完善井； D、不确定 我的答案：C 此题得分：2.5分 12.（2.5分）双重介质是存在( )种孔隙结构的介质 A、1 B、2 C、3 D、4 E、5 我的答案：B 此题得分：2.5分 13.（2.5分） A、1 B、2 C、3 D、4

达西定律

20120226\ 防水卷材搭接系数1.123% 外防内粘 外防外粘 方案 WORD EXCEL POWERPOINT CAD 一级建造 二级建造 达西定律 科技名词定义 中文名称：达西定律 英文名称：Darcy's law 定义1：表示液体在层流状况下，在多孔介质中单位流量与水力梯度的比例关系。 应用学科：地理学（一级学科）；水文学（二级学科） 定义2：流体流过孔隙介质时，其流速与流动方向上的压力梯度成正比。 应用学科：煤炭科技（一级学科）；煤矿安全（二级学科）；瓦斯（三级学科） 定义3：渗流水流量与水力梯度呈正比的定律。 应用学科：水利科技（一级学科）；岩石力学、土力学、岩土工程（二级学科）；土力学（水利）（三级学科） 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 目录

达西渗流公式推导 达西渗透实验与达西定律 达西定律的适用范围 展开 达西定律 Dar cy’s Law 反映水在岩土孔隙中渗流规律的实验定律。 由法国水力学家 H.-P.-G.达西在1852～1855年通过大量实验得出。其表达式为 Q=KFh/L 式中Q为单位时间渗流量，F为过水断面，h为总水头损失，L为渗流路径长度，I=h/L为水力坡度，K为渗透系数。关系式表明，水在单位时间内通过多孔介质的渗流量与渗流路径长度成反比，与过水断面面积和总水头损失成正比。从水力学已知，通过某一断面的流量Q等于流速v与过水断面F的乘积，即Q=Fv。或，据此，达西定律也可以用另一种形式表达v=KI v为渗流速度。上式表明，渗流速度与水力坡度一次方成正比。说明水力坡度与渗流速度呈线性关系，故又称线性渗流定律。达西定律适用的上限有两种看法：一种认为达西定律适用于地下水的层流运动；另一种认为并非所有地下水层流运动都能用达西定律来表述，有些地下水层流运动的情况偏离达西定律，达西定律的适应范围比层流范围小。 这个定律说明水通过多孔介质的速度同水力梯度的大小及介质的渗透性能成正比。 这种关系可用下列方程式表示：V=K[（h2－h1）÷L]。 其中V 代表水的流速，K 代表渗透力的量度(单位与流速相同, 即长度/时间)，（h2－h1）÷L 代表地下水水位的坡度（即水力梯度）。因为摩擦的关系，地下水的运动比地表水缓慢得多。可以利用在井中投放盐或染料，测定渗流系数和到达另一井内所需的时间。 在美国佛罗里达的含水层中，曾沿着多口水井，采用碳14 方法测定地下水的年龄。结果测出渗流系数为每年7 米。在渗透性能良好的介质中，渗流系数可高达每日6 米。美国还测得过每日235 米的纪录。不过，在许多地方，速率通常是每年不超过30 米。

低渗非达西渗流特征及影响因素

《高等渗流力学》读书报告 ----低渗非达西渗流特征及影响因素 姓名: 张恒 学号：2010050031 专业：石油与天然气工程 教师：鲁洪江（教授）

低渗非达西渗流特征及影响因素 1 选题依据及研究现状 1.1选题依据 随着中国石油工业的发展,低渗透油藏在开发中所占的比例越来越大。低渗透油藏是我国今后乃至相当长一段时间内增储上产的主要资源基础。要合理高效地开发这些低渗透油藏,就需要充分合理的认识低渗透油藏本身所具有的特殊规律及其特性参数,并准确地描述低渗透油藏的渗流规律. 1.2研究现状 国内很多研究人员从实验方面发现了低渗透油藏的启动压力和非线性渗流规律的存在,从理论方面提出了描述启动压力和非线性渗流的模型[1]。但是,非线性渗流和启动压力梯度的存在并没有得到国内外学术界的普遍认可。反对者的意见是,引起低渗透油藏非线性达西流和启动压力的原因均为理论推测,而无充分的微观实验科学依据;在流速很低的情况下,受测量手段和如蒸发等现象的影响,对流速和压力的测量误差很大[2] 1.3 主要的参考文献 [1] 王正波,岳湘安等.影响低渗透油藏低速非线性渗流的实验研究[J].矿物学 报,2008,28(1),48-54. [2]王慧明,王恩志等.低渗透岩体饱和渗流研究进展[J].水科学进展, 2003,14(2): 245 [3]辛莹娟.低渗透非达西渗流研究[J].西部探矿工程。2010（10）:115-117 [4]中国“八五”科技成果.低渗透油层多相渗流机理[M].北京:科学出版社,1996 [5]闫庆来,何秋轩,任晓娟,等.低渗透油层中单相液体渗流特征研究[J].西安石油学院学 报,1990,5(6):1-6. [6]吴景春,袁满,张继成,等.大庆东部低渗透油藏单相流体低速非达西渗流特征[J].大庆石油 学院学报,1999,23(2):82-84 [7]阮敏,何秋轩.低渗透多孔介质中新型渗流模型[J].石油勘探与开发,1996

达西渗透实验指导书

达西渗透实验 1实验目的 （1） 测定均质沙的渗透系数k 值； （2） 测定通过沙体的渗透流量与水头损失的关系，验证达西定律。 （3） 通过试验，确定水流通过沙体的雷诺数，判别达西定律的适用范围。 2.实验设备与仪器 实验设备由活动盛水容器、溢流板、进水管、滤板、盛沙桶、溢流管和测压管组成。测量仪器为量筒、秒表、温度计。 3.实验原理 液体在空隙介质中流动时，由于液体具有粘性，在液体流动中会引起水头损失 1856年法国工程师H.Darcg 在装满沙的圆筒中进行实验。因为渗流流速极为微小，所以流速水头可以忽略不计。因此总水头H 可以用测压管水头h 来表示。水头损失h w 可以用测压管水头差来表示，即 γ/p Z h H +== （1） 21-h h h w = （2） 水力坡度可用测压管水头坡度来表示，即 L h h L h J w 2 1-== 达西分析了大量的实验资料表明，渗流量Q 与圆筒断面面积A 及水头损失h w 成正 比，与断面间距L 成反比，并和土壤的透水性有关，达西得到了如下基本关系式 L h h kA kAJ Q 2 1-== （3） L h h k kJ A Q v 21-=== （4） )/(AJ Q k = （5） 式中，v 为渗流的断面平均流速；γ/111p Z h +=，γ/222p Z h +=， k 为反映孔隙介质透水性能的一个综合系数，即渗透系数。 式（3）~（5）所表示的关系称为达西定律，它是渗流的基本定律。由式（4）可以看出，渗透速度V 与水力坡度J 成线性关系，所以达西定律又称为线性渗流定律。 渗透系数k 是反映土壤透水性的一个综合指标，其大小主要取决于土壤颗粒的形状、大小、均匀程度以及地质构造等孔隙介质的特性，同时也和流体的物性如粘滞性和重度等有关。因此k 值将随孔隙介质的不同而不同；对于同一介质，也因流体的不同而有差别；即使同一流体，当温度变化时重度和粘滞系数也有所变化，因而k 值也有所变

渗流力学

渗流力学 1、渗流的特点是什么？答：阻力大，流速慢。 2、什么是多孔介质,有哪些特点？答：由毛细管和微毛细管组成。特点为：储容性、渗透性、比表面性、结构 复杂。 3、写出渗流速度及真实渗流速度的定义，并说明它们之间的关系？ 答：渗流速度：流体通过单位渗流面积的体积流量；真实渗流速度：流体通过单位真实渗流面积的体积流量， 关系为V=?·V ? 4、一般的渗流形式有哪些？答：平面单向流、平面径向流、球形径向流。 5、什么是原始地层压力？获得原始地层压力的方法有哪些？ 答：油藏在投入开发以前测得的地层压力称为原始地层压力，获得方法有：打第一批探井时测得的；通过压 力梯度曲线得到。 6、什么是折算压力？其物理意义是？答：油藏中任一点的实测压力均与其埋藏深度有关，为了确切地表示地下 的能量分布情况，必须把地层内各点的压力折算到同一水平面上，这个水平面称为折算平面，经折算后的压力称为折算压力。其物理意义为折算压力在实质上代表了该点流体所具有的总的机械能。 7、在渗流过程中一般受到哪些力的作用？主要作用力是什么？ 答：流体的重力、惯性力、粘滞力、岩石及流体的弹性力、毛细管压力。后三个为主要作用力。 8、油藏驱动类型一般有哪几种？答：弹性驱动、溶解气驱动、气压驱动、重力驱动、重力水驱动。 9、什么是达西定律？为什么说它是线性渗流定律？答：达西定律为q=KA?p/μL 因为流量q 与压差?p 呈线 性关系，故达西定律也是线性渗流定律。 10、达西定律中各物理量的单位是什么？答：K —渗透率—m 2；A —横截面积—m 2；?p —两个渗流截面间的压 差—Pa ；μ—粘度—Pa ·s ；L —两个渗流截面间的距离，m 。 11、在什么情况下会产生非线性渗流？答：高速非线性渗流：一般会出现在气井或裂缝性油井中；低速非线性 渗流：低渗，特低渗油藏或是稠油油藏中。 12解决渗流问题的一般思路是什么？答：第一步，建立比较理想的物理模型；第二步，对物理模型建立相应的 数学模型；第三步，对数学模型求解；第四步，将求得的理论结果应用到实际问题中。 13、渗流基本微分方程由哪几个方程组成？答：连续性方程；运动方程；状态方程；特征方程。。 14、什么是稳定渗流？答：是指运动要素（如速度、压力等）都是常数的渗流。 15、写出稳定渗流的基本微分方程，并说明其属于哪种数理方程？ 答：0z p y p x p 222222=??+??+?? 属于拉普拉斯方程。 16、绘制平面单向流和平面径向流的压力分布曲线，说明其压力消耗特点。 平面单向流：沿程渗流过程中压力是均匀下降的。 平面径向流：压力主要消耗在井底附近，这是因为越靠近井底渗流面积越小而渗流阻力越大的缘故。 17、写出平面单向流的流量计算公式。 答：L p -p h q B e μ）（KW = 18、写出平面径向流的流量公式，并说明提高油井产量一般有哪几种途径？ 答：() w e wf e r r ln p -p h 2q μπK = 途径：1酸化压裂，增加渗透率；2增大生产压差；3加入降粘剂，火烧油层；4补孔处理；5加密井。 19、什么是油井的完善性？表示不完善性有几个物理量？ P Pe P B O L P Pe Pwf rw re r

期末复习题——渗流力学

中国石油大学（北京）远程教育学院 渗流力学期末复习题 一、概念题（可由文字或公式表示）（每小题2分，共计30分） 1、压力梯度曲线 2、非线性渗流的二项式 3、采油指数 4、不完善井折算半径 5、势的叠加 6、平面径向稳定流的渗流阻力 7、稳定试井 8、折算压力 9、活塞式水驱油 10、渗流速度 11、达西定律 12、汇点反映 13、综合弹性压缩系数 14、导压系数 15、等饱和度面移动方程 二、简答及概念题（55分，每题5分） 16、按照储集层的空间形态，油藏可以分成为哪两种类型？ 17、简述油藏开发中的几种驱油方式。 18、简述油藏流体渗流时流体质点真实平均速度的概念，及其与渗流速度的关系。 19、写出非线性渗流的二项式表达式。 20、写出稳定试井的概念。 确定油井合理的工作制度 21、写出单相不可压缩流体单向渗流时的产量表达式。 22、根据镜像原理，作出图中两条断层相夹油井的“镜像”。

23、什么是压力的叠加原理？（可由公式或文字表达） 9、简述引起水驱油非活塞式驱替的原因是哪些，其中哪一个更重要？ 24、作出单相液体封闭边界，油井定产时地层的压力波传播示意图。或者单相液体定压边界、油井定压时地层压力波传播示意图？ 25、什么是汇源反映法？汇点反映？ 三、在由一条断层和一条直线供给边界构成的水平、均质、等厚油藏中有一口生产井，如图所示，供给边界的压力为pe ，井到水平边界距离为a ，到垂直边界的距离为b ，地层渗透率K ，原油粘度μ，孔隙度φ，油层厚度h ，油井半径Rw ，在稳定渗流的情况下，试写出该井井底流压的表达式。（本题15分） 考虑：如果是不稳定渗流时井底流压的表达式又是什么 四、推导考虑重力与毛管力作用下的含水率公式。 （本题共10分） w o w c t o o w K K gSin x P V K f ?+?-??? += 01)(11μμαρμ 另外请考虑其它三种情况：（1）毛管力和重力都不考虑、（2）不考虑重力，只考虑毛管力、 （3）考虑重力，不考虑毛管力。 五、已知地层被直线供给边界分割成为半无限大地层，边界附近一口生产井以定压生产（如右图），井距边界距离为a ，地层厚度为h ，渗透率为K ，孔隙度为φ，综合弹性压缩系数为C t ，请建立此情况下地层不稳定渗流的数学模型。 (本题共10分) 六、直线供给边缘附近有两口井A 、B ，其中供给边缘上的 压力为pe ，A 井产量Q 1，B 井产量Q 2，A 井距断层为d ，B 井距断层为2d （见图），地层厚度h ，原油粘度μ，渗透率K,导压系数为η，井半径均为Rw ，求A 、B 两井同时生产T 1时间后的A 井及B 井井底压力（6分）？假如T 1时刻之后A 关井，再继续生产T 2时间后A 井井底压力变化又如何（4 断层 题三图 e P

达西定律 Darcy

定律Darcy’s Law 反映水在岩土孔隙中渗流规律的实验定律。 由法国家达西在1852～1855年通过大量实验得出。其表达式为Q=KFh/L 式中Q为单位时间渗流量，F为过水断面，h为总水头损失，L 为渗流路径长度，I=h/L为水力坡度，K为渗流系数。关系式表明，水在单位时间内通过多孔介质的渗流量与渗流路径长度成反比，与过水断面面积和总水头损失成正比。从水力学已知，通过某一断面的流量Q等于流速v与过水断面F的乘积，即Q＝Fv。或，据此，达西定律也可以用另一种形式表达 v=KI v为渗流速度。上式表明，渗流速度与水力坡度一次方成正比。说明水力坡度与渗流速度呈线性关系，故又称线性渗流定律。达西定律适用的上限有两种看法：一种认为达西定律适用于的层流运动；另一种认为并非所有地下水层流运动都能用达西定律来表述，有些地下水层流运动的情况偏离达西定律，达西定律的适应范围比层流范围小。 这个定律说明水通过多孔介质的速度同水力梯度的大小及介质 的渗透性能成正比。 这种关系可用下列方程式表示：V＝K［（h2－h1）÷L］。 其中V 代表水的流速，K 代表渗透力的量度(单位与流速相同, 即长度/时间)，（h2－h1）÷L 代表地下水水位的坡度（即水力梯度）。

因为摩擦的关系，地下水的运动比地表水缓慢得多。可以利用在井中投放盐或染料，测定渗流系数和到达另一井内所需的时间。 达西定律只适用于低流速条件。 在美国佛罗里达的含水层中，曾沿着多口水井，采用碳14 方法测定地下水的年龄。结果测出渗流系数为每年7 米。在渗透性能良好的介质中，渗流系数可高达每日6 米。美国还测得过每日235 米的纪录。不过，在许多地方，速率通常是每年不超过30 米。

第一章 渗流的基本概念和基本规律

第一章渗流的基本概念和基本规律 内容概要： 油气渗流是在地下油层中进行的，因此学习渗流力学首先需了解油气储集层和多孔介质的概念；流体在地下渗流需要里的作用，故还要了解流体受到哪些力的作用、地层中有哪些能量；然后学习渗流的基本规律-达西定律；流体渗流不总是遵循达西定律，就有了非达西渗流或称非线性渗流；对于地层中有多相流体同时参与流动的情况就是两相或多相渗流了，在本章也做一简单介绍。 渗流的基本规律和渗流方式 内容概要： 地层流体渗流规律复杂，但一般情况下符合渗流的基本规律，即达西定律；渗流的方式也是多种多样的，我们可以对各种渗流方式进行归类、化简，变成三种基本的渗流方式，复杂渗流再由这三种方式进行组合。本节应牢固掌握达西定律，真实流速与渗流速度的概念及其关系，掌握三种基本渗流的方式。 课程讲解： 讲解ppt 教材自学： 第三节渗流的基本规律和渗流方式 本节导学 地层流体渗流规律复杂，但一般情况下符合渗流的基本规律，即达西定律；渗流的方式也是多种多样的，我们可以对各种渗流方式进行归类、化简，变成三种基本的渗流方式，复杂渗流再由这三种方式进行组合。 本节重点 1、达西定律★★★★★ 2、真实流速与渗流速度的关系★★★★★ 3、单向流★★★ 4、平面径向流★★★ 5、球面向心流★★★

一、渗流的基本规律—达西定律 多孔介质组成复杂，流体渗流规律复杂。人们最初研究渗流规律是以实验为基础的宏观研究方法。 1.达西定律 实验步骤： （1）、调节入水阀，保持一定的进水水位 （2）、调节出水阀门，得一流量Q ； （3）、流动稳定后测流量和压差。 a:出水口(稳定水位) b:滤网 E:阀门,控制流量和水头压差 D:量杯,测流量 达西实验装置图 做多组实验：不同砂层横截面积、L 、流量、砂粒大小、液体、压差。 1-1截面总水头高度 2-2截面总水头 两截面水头差 其折算压差为 大量实验研究表明，流量Q 与折算压力差△Pr 、岩心截面积A 成正比，与液体粘度μ、测压管两截面距离△L 成反比，其比例常数与填砂粒径有关，砂粒粒径越大，流量越大，反之流量越小。 用公式表示(达西公式) Q ——通过砂岩的流量，cm 3/s ； K ——砂岩的渗透率,μm 2(=1D=1000mD)； A ——渗流截面积，cm 2； △L ——两渗流截面间的距离，cm ； μ——液体粘度，mPa·S； △Pr ——两渗流截面间的折算压力差，10-1 MPa ，即大气压。 上式可写成 a b 111P H z g ρ=+2 22 P H z g ρ=+1212 P P H z z g g ρρ?????=+-+ ? ????? r P g H ρ?=? () ()r P Q L KA μ?= ?动力阻力

不同填料的渗透系数测定实验——达西定律

不同填料的渗透系数测定实验——达西定律 一、实验意义 通过描绘流速与水头差的函数关系图，来确定渗透流量与水头损失的关系，从而来验证达西定律。以及通过平行实验和对比实验，对数据进行比较处理，从而可知那些数据受到粒径的影响。 二、实验目的 1.了解达西实验装置，通过稳定流条件下的渗流实验，测定不同粒径填料的渗透系数k 值。 2.加深理解渗流速度、水力梯度、渗透系数之间的关系，并验证达西定律。 二、实验仪器 1.达西实验装置（自行设计），分别装有不同粒径的均质试样：①砂体（粒径＜0.5mm ，0.7~1mm ）；②煤块（粒径5~10mm ）；③砖块（粒径5~10mm ）。 2.秒表、量筒、直尺、温度计、电子称等。 三、实验原理 室内渗透系数测定是根据达西关于多孔介质中地下水的线性渗透定律而设计的。由达西定律，在常水头条件下，水流在单位时间内透过岩石空隙的流量（Q ）与岩石的断面面积（ω）、水力坡度（I ）成正比：测定不同试样的渗透系数。 H Q K K I L ω ω?== 式中：Q ——渗透流量（cm 3）； ω——过水断面面积（cm 2）；?H ——上下游过水断面的水头差（cm ）；L ——渗透途径（cm ）；I ——水力梯度。 由上式可推知，Q V K I I ω==，亦即，渗透系数在数值上等于水力坡度为1时，透过某单位过水断面 的渗流量（亦即渗流速度）。 达西实验装置示意图 1—试样；2—进水管；3—出水管；4—测压管；5—溢流口；6—仪器架 四、实验步骤 1 2 3 4 6 5

1．测量仪器的几何参数。 分别测量过水断面面积（ ω ）、测压管a 、b 的间距或渗透途径（L ）；记入（表1）。 2．调试仪器。 打开进水管，将水引入实验筒内，底部控制阀T 打开，此时要保持溢水管有少量水溢出，这时可以进行第一次实验。 3．测定水头 待a 、b 两个测压管的水位稳定后，读出各测压管的水头值，记入（表1）中。 4．测定流量 在进行步骤3的同时，利用秒表和量筒测量t 时间内水管流出的水体积，及时计算流量Q 。连测两次，使流量的相对误差小于5％[相对误差]，2112100% ()/2 Q Q Q Q δ -= ?+取平均值记入（表1）。 5．由大往小调节进水量，改变a 、b 两个测压管的读数，重复步骤3和4。 6．重复第5步骤8-10次。即完成8-10次实验，取得8-10组数据。 7．按记录表计算实验数据。 五、注意事项 实验过程中要及时排除气泡。 为使渗透流速—水力梯度（v —I ）曲线的测点分布均匀，流量（或水头差）的变化要控制合适。 六、实验成果 提交实验报告表（表1）。 在同一坐标系内绘出三种试样的—曲线，并分别用这些曲线求渗透系数K 值，与直接数据（表1）中实验数据计算结果进行对比。 表1 达西渗流实验报告表 仪器编号： 过水断面面积（ω） （cm ） 渗透途径（L ） （cm ） 水温 （℃）

渗流力学作业任务1,2,3

渗流力学作业第一阶段在线作业 单选题(共21道题) 展开 收起 1.（ 2.5分） ?A、1） ?B、2） ?C、3） ?D、4） ?E、5） 我的答案：C 此题得分：2.5分

?A、1） ?B、2） ?C、3） ?D、4） 我的答案：B 此题得分：2.5分

?A、.（1） ?B、.（2） ?C、.（3） ?D、.（4） 我的答案：B 此题得分：2.5分

?A、.（1） ?B、.（2） ?C、.（3） ?D、.（4） 我的答案：A 此题得分：2.5分

?A、.（1） ?B、.（2） ?C、.（3） ?D、.（4） 我的答案：B 此题得分：2.5分 6.（2.5分）实际油藏的形状和布井状况比较复杂，但可以根据实际油藏的渗流特征，将油藏中的渗流方式抽象为三类典型模式，即： ?A、单向流、层流、垂直流； ?B、单向流、平面径向流、球面向心流； ?C、单相流、多相流、多维流； ?D、线性流、紊流、层流； 我的答案：B 此题得分：2.5分

7.（2.5分）大多数情况下，油藏中的流体渗流服从线性渗流规律（达西定律），但渗流速度较高时会破坏线性渗流规律（达西定律），如下原因表述正确的是： ?A、高速流动时，只有惯性力存在，导致线性渗流规律被破坏； ?B、高速流动时，惯性力逐渐增大，与粘滞力相比，其作用开始增大，从而导致线性渗流规律被破坏； ?C、高速流动时，渗流过程中出现了新的渗流阻力（即惯性力），从而导致线性渗流规律被破坏； ?D、高速流动时，粘滞力逐渐减小，惯性力逐渐增大，从而导致线性渗流规律被破坏； 我的答案：B 此题得分：2.5分 8.（2.5分）地层渗流时，单相流体单向稳定渗流的等压线： ?A、一组互相平行的直线； ?B、一组向外发散的射线； ?C、一组同心圆； ?D、越靠近排液道越密集； 我的答案：A 此题得分：2.5分 9.（2.5分）地层渗流时，单相流体单向稳定渗流和平面径向稳定渗流的相同点为： ?A、通过每个渗流截面的流量保持不变； ?B、通过每个渗流截面的流速不变； ?C、通过每两个相邻等距间隔渗流截面的压力降不变； ?D、通过每个渗流截面的渗流阻力不变 我的答案：A 此题得分：2.5分 10.（2.5分）圆柱形石英砂模型长为40cm，横截面直径D=2.5cm，渗透率2.5 D，实验用液体粘度为3.45 mPa·S，为了使通过模型的流量为100cm3/min，需要在模型两端建立压差为多少大气压？

达西渗流实验

达西渗流实验 设计人：汪卓红程新颖 班级：土木结构0101 指导老师：毛根海教授 日期：2003年12月6日浙江大学建筑工程学院水利实验室

达西渗流实验 一实验目的 1 测定均质砂的渗透系数； 2 测定渗过砂体的渗流量与水头损失的关系，验证达西定律； 3 通过常水头线性渗流实验，进一步了解和掌握达西定律。二实验装置 1---水泵及供水箱 2---常水头供水箱 3---可水平移动的标尺4---测压管 5---塑料平板 6---橡皮管 7---装砂圆筒 8---滤网 9---水桶 10---进水阀门 11---出水阀门 12---溢流管嘴本实验装置是采用半自动循环系统供水，设计简洁，但非常实用，实验结果可靠。

三实验原理 液体在孔隙介质中流动时，由于粘滞性作用将产生能量损失。达西（Henri Darcy）在1852——1855年间通过实验，总结出渗流能量损失与渗流速度成一次方的线性规律，后人称为达西定律。 由于渗流流速很小，故流速水头可以忽略不计。因此总水头H可用测管水头h来表示，水头损失hw可用测管水头差来表示，即 H=h=z+p/γ, hw=h1-h2=Δh 则水力坡度J可用测管水头坡度来表示： J=hw/L=(h1-h2)/L=Δh/L 式中：L为两个测量管孔之间距离；h1与h2为两个侧压孔的测管水头。 达西通过大量实验，得到圆筒断面积A和水力坡度J成正比，并和土壤的透水性能有关，所建立基本关系式如下： Q=KAJ v=Q/A=kJ 式中v为渗流简化模型的断面平均流速；系数K为反映孔隙介质透水性能的综合系数，称为渗透系数。 实验中的渗流区为一圆柱形的均质砂体，属于均匀渗流，（本装置宜适用于中粗砂，细砂不是非常适合，因为常水头渗透实验本来就宜适用于粗土粒渗透系数的测定）可以认为各点的流动状

非稳定流达西实验

3.2 变水头达西流渗流实验 一、实验目的 通过非稳定流条件下的渗流实验，加深对达西定律的理解。从而认识到达西定律既适用 于稳定流条件也适用于非稳定流条件。 二、实验装置 如图1－1所示，圆管A 下段装有待测定的砂样，底端为铜丝网，砂样表层铺放薄层细 砾。实验开始时，圆管上部装满水，水便通过砂样渗流，圆管上部水位则逐渐下降。 圆管下端放在盛水器皿B 中，通过砂样渗流到器皿中的水会自动溢出，以固定渗流段下游水位。排水容器E 通过排水管随时排走盛水器皿溢出的水。 三、实验原理 利用达西定律和水均衡原理可以证明图1－1所示的装置中，水头H 与时间呈半对数关 系（详见《地下水动力学》第一章），即 H K L H K L H K L H K L t lg 3.2lg 3.2ln ln 00-=-= 式中：t － 时间； 0H － 实验的初始水头（即当t ＝0时的水头）； H － 对应不同时间t 的水头； K － 渗透系数。 因此，实验过程中，可测定对应不同时间的水头值，作出t ～H lg 直线关系图（图3－3）。利用该直线的斜率m 求渗透系数K 。 四、实验步骤 （1）熟悉仪器结构以及秒表操作方法与读数。进行实验分工，建议一人观察水头变化，一人看秒表，一人记录。 （2）将盛水器皿充满水，并将渗透管的下端放入盛水器皿B 的水面之下约1cm 。 （3）用量杯对试样充水，使其自由渗透2～3次，以饱和砂土，排除空气。 （4）记下初始水头0H ，对透明管充水到渗透管零点上方。待水位下降至零刻度，开动秒表记时。 （5）水位下降到预先设计的降深值（1，2，3，……，10cm ）时，记录对应的时间（表3－2）。 （6）重复实验步骤（4）～（5）1～2次，进行核对。

渗流力学精选思考题答案

渗流力学 思考题 1、什么是稳定渗流？写出稳定渗流的基本微分方程，并说明其属于哪种数理方程？ 答：稳定渗流：在渗流过程中，各渗流要素不随时间变化。 属于拉普拉斯方程。 2、有哪些方法可得到稳定渗流渗流规律？ 答：渗流场图和公式。 3、什么是渗流场图？画渗流场图时应作何规定？ 答：渗流场图：由一组等压线和一组流线按一定规则构成的图形。 规则：各相邻两条等压线间的压差值相等；各相邻两条流线间通过的流量相等。 4、由平面单向流和平面径向流的压力分布曲线，说明其压力消耗特点。 平面单向流：沿程渗流过程中压力是均匀下降的。 平面径向流：压力主要消耗在井底附近，这是因为越靠近井底渗流面积越小而渗流阻力 越大的缘故。 5、单向流的渗流阻力：R=uL/kBh ，平面径向流的渗流阻力：R=μ㏑﹙Re/Rw)/2πkh 。 其物理意义：不知道 。 6、写出平面径向流的流量公式，并说明提高油井产量一般有哪几种途径？ 答 途径：1酸化压裂，增加渗透率；2增大生产压差；3加入降粘剂，火烧油层；4补孔处理；5加密井。 7、什么是油井的完善性？表示不完善性有几个物理量？ 答：完善井，即油层全部钻穿，且裸眼完井。不完善类型：①打开程度不完善②打开类 型不完善③双重不完善。物理量：油层厚度h 、油层打开部分的厚度b 、射孔数、射孔子弹的直径、射入深度、折算半径、表皮因子。

8、什么是稳定试井？用途是什么？ 答：稳定试井是通过人为的改变井的工作制度，并在各个工作制度稳定的条件下测量其压力及对应的产量有关资料，以确定井的产生能力和合理的工作制度，以及推算地层的有关参数等。用途：确定油井合理的工作制度；确定油井的生产能力；判断增产措施的效果；推算地层的有关参数。指示曲线类型：Ⅰ型（n=1，流量和压差呈线性关系）Ⅱ型（n<1，一开始即出现非线性渗流）Ⅲ型（n>1，曲线不合格，即工作制度改变后尚未稳定即测试参数）。 9、什么是采油指数？物理意义？ 答：采油指数等于消耗单位压差采出的流量，物理意义是表示油井生产能力的一个重要参数。 10、什么叫多井干扰？其实质是什么？ 答：在油层中当许多油井同时工作时，其中任一口井工作制度的改变，如新井投产、事故停产或更换油嘴等，必然会引起其他井的产量或井底压力发生变化，这种现象称为井干扰现象。实质：多井同时工作时，地层中任意一点的压降等于各井单独工作时在该点造成的压降的代数和，即压降叠加原理。 11、写出势的叠加原则的数学表达式。答 12、等产量的一源一汇和等产量的两汇各自存在的特殊现象是什么？其各自渗流场的特点什 么？ 答：一源一汇的特殊现象是舌进现象，是因为注采井间流体流动的最快。两汇的特殊现象是死油区，由于流场的对称性，可知在坐标原点的流速为零，此点称为平衡点，在平衡点附近将形成死油区。 一源一汇：他的等压线是圆心在x轴上移动的一族圆，流线是圆心在y轴上移动的一族圆，y轴是等压线，x轴是流线，整个水动力场关于y轴对称。 等产量两汇：x，y轴都是流线，y轴有分流性质。 13、什么是镜像反映法？遵循的原则是什么？ 答：镜像反映法分为汇源反映法和汇点反映法。汇源反映法是在研究直线供给边界附近一口井的问题时，可以想象它是一源一汇中的点汇部分，这样就可把直线供给边界附近一口生产井的问题归结为无限大地层中存在等产量的一源一汇的情况，这种方法称为汇源反映法；汇点反映法是在讨论半无限大地层内距直线断层处有一口生产井，断层相当于一条分流线，断层左侧的流体被阻挡而不能流入井中，可见直线断层附近一口井的流场相当于无限大地层中等产量的两汇的流场的一半，于是把断层附近的一口井看作为无限大地层中存在两汇的问题来解决。遵循的原则：反映法原则，

低渗透非达西气体渗流模型及计算方法

低渗透非达西气体渗流模型及计算方法 李!进"吴小庆# （"$西南油气田分公司勘探开发研究院，四川成都%"&&&&；#$西南石油大学，四川成都%"&’&&） 摘!要!在一系列假定条件下，建立了一个低渗透非达西气体渗流的非线性移动边界偏微分方程数学模型，在理论上论证模型解的存在唯一性基础上，用对数网格对求解区域进行剖分，建立显式预测隐式校正格式，进而讨论模型的算法。此模型和算法具有一定的应用价值。 关键词!低渗透气藏!偏微分方程!解的存在唯一性!算法 !!随着全世界对天然气能源需求量的不断增大，常规天然气藏的产量和储量比都显示出日益降低的趋势，非常规天然气资源被认为是最有希望的能源补充，因而，低渗透气藏的勘探开发越来越受到人们的重视。据第十四届世界石油大会有关统计资料表明，目前世界范围内已经勘探的(&&个盆地中，已发现的常规天然气资源量为)#*+"&"#,)，非常规天然气资源量为*(-+"&"# ,)，因此，加快低渗透气藏的勘探开发工作是本世纪能源工业发展的必然趋势。天然气在低渗透气藏中的渗流不再符合达西定律，而是具有启动压力梯度。最早提出启动压力梯度概念的是"-’"年前苏联的费劳林，他认为只有当实际压力梯度大于某一临界值时，流动才能发生，此临界值称为启动压力梯度。国内最早进行实验研究的是西安石油学院闫庆来等人。黄延章给出了低渗透油藏的渗流机理和启动压力梯度产生的原因。试井方面，刘慈群最早提出含启动压力梯度的渗流近似解；冯文光、葛家理推导出单相渗流常规模型的试井解；程时清等人给出了基于./0123450图版的试井曲线拟合法。! "!模型的建立 低渗透非达西气体渗流过程如图"所示。 在建立气体渗流的数学模型时，应考虑如下假设条件［"］： （"）均质各向同性低渗透地层中有一口井以定产量生产； （#）流体的流动遵循存在启动压力梯度的非线性渗流规律；!!（)）储层水平等厚，原始条件下地层压力分布均匀； （(）等温可压缩渗流，流体径向流动； （’） 忽略气体滑脱效应的影响。 图!"低渗透非达西气体渗流过程 !!图# 为理想圆形区域中心的一口井示意图。 图#理想圆形区域中心的一口井 %(断块油气田 #&&%年-月!!!!!!!!!!!!!!!!!6789:;<9=>?=@9A.7B6@C9D!!!!!!!!!!!!!!!第")卷第’期 !收稿日期：#&&%E&)E&#。 作者简介：李进，男，"-*&年生，西南石油大学硕士研究 生毕业，主要从事油气藏数值模拟工作。C E,2/F： F/G/0-"%""(H"%)$IJ,。 万方数据

达西定律 Darcy

达西定律Darcy’s Law 反映水在岩土孔隙中渗流规律的实验定律。 由法国水力学家 H.-P.-G.达西在1852～1855年通过大量实验得出。其表达式为 Q=KFh/L 式中Q为单位时间渗流量，F为过水断面，h为总水头损失，L为渗流路径长度，I=h/L为水力坡度，K为渗流系数。关系式表明，水在单位时间内通过多孔介质的渗流量与渗流路径长度成反比，与过水断面面积和总水头损失成正比。从水力学已知，通过某一断面的流量Q等于流速v与过水断面F的乘积，即Q＝Fv。或，据此，达西定律也可以用另一种形式表达 v=KI v为渗流速度。上式表明，渗流速度与水力坡度一次方成正比。说明水力坡度与渗流速度呈线性关系，故又称线性渗流定律。达西定律适用的上限有两种看法：一种认为达西定律适用于地下水的层流运动；另一种认为并非所有地下水层流运动都能用达西定律来表述，有些地下水层流运动的情况偏离达西定律，达西定律的适应范围比层流范围小。 这个定律说明水通过多孔介质的速度同水力梯度的大小及 介质的渗透性能成正比。 这种关系可用下列方程式表示：V＝K［（h2－h1）÷L］。

其中V 代表水的流速，K 代表渗透力的量度(单位与流速相同, 即长度/时间)，（h2－h1）÷L 代表地下水水位的坡度（即水力梯度）。因为摩擦的关系，地下水的运动比地表水缓慢得多。可以利用在井中投放盐或染料，测定渗流系数和到达另一井内所需的时间。 达西定律只适用于低流速条件。 在美国佛罗里达的含水层中，曾沿着多口水井，采用碳14 方法测定地下水的年龄。结果测出渗流系数为每年7 米。在渗透性能良好的介质中，渗流系数可高达每日6 米。美国还测得过每日235 米的纪录。不过，在许多地方，速率通常是每年不超过30 米。（学习的目的是增长知识，提高能力，相信一分耕耘一分收获，努力就一定可以获得应有的回报）

水工渗流模型实验指导书

水工建筑渗流实验指导书及报告 （水工13级） 班级： 学号： 姓名： 三峡大学水利与环境学院 2016年5月

土坝渗流缝隙槽模型实验（1） 土坝渗流缝隙槽模型实验是利用粘性液体在模型的坝断面与平板间狭窄缝中流动，能很好显示出层流运动特性，来模拟土坝中渗流。 一、实验目的 1．通过实验，找出土坝浸润线的位置坐标，并与理论计算成果相比较； 2．观察水位变化时，浸润线位置的变化情况； 3．观察流动的流线状态及其特性，并对层流运动得到进一步的感性认识。 二、实验原理 粘性液体在狭窄缝隙中流动时，形成层流，且符合达西定律，用此来模拟土基中的渗流，粘性流在缝隙中流动的平均流速为 ds dh K V m m -= 式中：m K —缝隙槽的透水系数，决定于缝隙宽度和粘滞性的常数， V ga K m 3/2= a ——缝隙的半宽； V ——液体的运动粘滞系数； g ——重力加速度； dh ——沿流动方向ds 距离上的水头损失。 三、实验步骤 实验设备及装置由实验课中讲述。实验步骤如下： 1．每人准备一张方格纸，大小为75cm ×25cm ； 2．熟悉实验设备，并做好实验前的分工准备工作； 3．用方格纸按比例绘制好与模型相似的土坝模型图，见附图； 4．打开电源开关，调节进库液体流量，向缝隙模型槽内充液到固定液位，使上游保持溢流状态，下游也开始溢流时，即形成了稳定的水面； 5．将有染色液体的细金属管分别放在坝面的液面高程和其他任一高程上，即可观察出流动的浸润线和流线，此时可将浸润线的坐标记录下来（在正面的有机玻璃板上有方格，计数方格确定坐标）。

四、附图 均质坝（模型尺寸）单位：厘米原模比：1：100 五、思考并回答下列问题 1．为什么上、下游液位要保持始终有溢流？ 答： 2．流线具有哪些特点，它分布的疏密程度说明了什么？ 答： 3．在试验中浸润线和流线与上游边坡线交角是否相同？为什么？答：

达西渗透定律

达西渗透定律 (1)达西渗透实验与达西定律 地下水在土体孔隙中渗透时，由于渗透阻力的作用，沿程必然伴随着能量的损失。为了揭示水在土体中的渗透规律，法国工程师达西(H.darcy)经过大量的试验研究，1856年总结得出渗透能量损失与渗流速度之间的相互关系即为达西定律。 图1 达西渗透实验装置图 达西实验的装置如图1所示。装置中的①是横截面积为A的直立圆筒，其上端开口，在圆筒侧壁装有两支相距为l 的侧压管。筒底以上一定距离处装一滤板②，滤板上填放颗粒均匀的砂土。水由上端注入圆筒，多余的水从溢水管③溢出，使筒内的水位维持一个恒定值。渗透过砂层的水从短水管④流入量杯⑤中，并以此来计算渗流量q。设△t时间内流入量杯的水体体积为△V, 则渗流量为q=△V /△t。同时读取断面1-1和段面2-2处的侧压管水头值h1，h2，Δh为两断面之间的水头损失。 达西分析了大量实验资料，发现土中渗透的渗流量q与圆筒断面积A及水头损失△h 成正比，与断面间距l成反比，即

（1-1） 或 （1-2） 式中i=△h/l，称为水力梯度，也称水力坡降；k为渗透系数，其值等于水力梯度为1时水的渗透速度，cm/s 。 式（1-1）和（1-2）所表示的关系称为达西定律，它是渗透的基本定律。 （2）达西定律的适用范围 达西定律是由砂质土体实验得到的，后来推广应用于其他土体如粘土和具有细裂隙的岩石等。进一步的研究表明，在某些条件下，渗透并不一定符合达西定律，因此在实际工作中我们还要注意达西定律的适用范围。 大量试验表明，当渗透速度较小时，渗透的沿程水头损失与流速的一次方成正比。在一般情况下，砂土、粘土中的渗透速度很小，其渗流可以看作是一种水流流线互相平行的流动——层流，渗流运动规律符合达西定律，渗透速度v与水力梯度i的关系可在v-i坐标系中表示成一条直线，如图2(a)所示。粗颗粒土（如砾、卵石等）的试验结果如图2(b)所示, 由于其孔隙很大，当水力梯度较小时，流速不大，渗流可认为是层流, v-i关系成线性变化，达西定律仍然适用。当水力梯度较大时，流速增大，渗流将过渡为不规则的相互混杂的流动形式——紊流,这时v-i关系呈非线性变化, 达西定律不再适用。