塌陷儲(chǔ)集體空間水驅(qū)油物理模型實(shí)驗(yàn)

塌陷儲(chǔ)集體空間水驅(qū)油物理模型實(shí)驗(yàn)

目錄25943_WPSOffice_Level1塌陷儲(chǔ)集體空間水驅(qū)油物理模型實(shí)驗(yàn) 719119_WPSOffice_Level1第一章緒論 85818_WPSOffice_Level21.1選題目的及意義 82322_WPSOffice_Level21.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 93732_WPSOffice_Level31.2.1碳酸鹽巖塌陷堆積體的研究現(xiàn)狀 92207_WPSOffice_Level31.2.2底水錐進(jìn)研究現(xiàn)狀 1023097_WPSOffice_Level21.3研究?jī)?nèi)容與方法 1018405_WPSOffice_Level21.4完成的工作量 1012899_WPSOffice_Level31.4.1完成的工作量 101939_WPSOffice_Level1第二章實(shí)驗(yàn)介紹 1131862_WPSOffice_Level22.1物理模型設(shè)計(jì)的相似性 1126918_WPSOffice_Level32.1.1假設(shè)條件 111790_WPSOffice_Level32.1.2物理模型 1128660_WPSOffice_Level22.2實(shí)驗(yàn)流程 1125348_WPSOffice_Level32.2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1224488_WPSOffice_Level32.2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 132355_WPSOffice_Level32.2.3實(shí)驗(yàn)步驟 132912_WPSOffice_Level2圖1.2實(shí)驗(yàn)流程圖 1312506_WPSOffice_Level1第三章實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 15791_WPSOffice_Level23.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理及處理方法 1512370_WPSOffice_Level2圖3.1壓力數(shù)據(jù)的獲取及整理 1614589_WPSOffice_Level2圖3.2天平重量數(shù)據(jù)的獲取及整理 1614678_WPSOffice_Level23.2產(chǎn)液量變化情況判斷見(jiàn)水時(shí)間 1718153_WPSOffice_Level33.2.1未填充介質(zhì)時(shí)產(chǎn)液量變化情況 186473_WPSOffice_Level2圖3.3每分鐘產(chǎn)液量速時(shí)間變化關(guān)系圖 1831758_WPSOffice_Level2圖3.4每分鐘產(chǎn)液量隨無(wú)因次量時(shí)間的變化關(guān)系 189346_WPSOffice_Level23.2.2填充均一介質(zhì)時(shí)產(chǎn)液量變化情況 1923954_WPSOffice_Level2圖3.5無(wú)因次化后均一介質(zhì)產(chǎn)液量變化規(guī)律 1927918_WPSOffice_Level33.2.3填充模擬遮擋物時(shí)產(chǎn)液量變化情況 1922724_WPSOffice_Level2圖3.6無(wú)因次化后不同泵速下產(chǎn)液量變化情況 2010389_WPSOffice_Level33.2.4產(chǎn)液量變化情況綜合分析 207159_WPSOffice_Level2表3.1產(chǎn)液量變化特征匯總表 201597_WPSOffice_Level33.2.5見(jiàn)水時(shí)間判斷 2129526_WPSOffice_Level2圖3.79組實(shí)驗(yàn)產(chǎn)液量變化情況對(duì)照?qǐng)D 2231933_WPSOffice_Level2表3.2產(chǎn)液量變化判斷見(jiàn)水時(shí)間統(tǒng)計(jì)表 2212582_WPSOffice_Level23.3壓力曲線判斷見(jiàn)水時(shí)間 236659_WPSOffice_Level23.4不同條件下含水變化規(guī)率 239556_WPSOffice_Level33.2.1未填充介質(zhì)含水變化情況 2326907_WPSOffice_Level33.2.2填充均一介質(zhì)含水變化情況 241604_WPSOffice_Level2圖3.2均質(zhì)填充介質(zhì)不同流速時(shí)含水率隨時(shí)間的變化情況 2426682_WPSOffice_Level2圖3.3含模擬遮擋物不同流速時(shí)含水率隨時(shí)間的變化情況 2432056_WPSOffice_Level23.5無(wú)水采收率 246159_WPSOffice_Level23.6結(jié)論 2523238_WPSOffice_Level23.7實(shí)驗(yàn)存在誤差情況分析 2514037_WPSOffice_Level23.8實(shí)驗(yàn)有待改進(jìn)的地方和改進(jìn)方法 2623614_WPSOffice_Level1致謝 273255_WPSOffice_Level1參考文獻(xiàn) 27

圖清單圖2-1X 4圖2-2X 6圖3-1X 10塌陷儲(chǔ)集體空間水驅(qū)油物理模型實(shí)驗(yàn)摘要：關(guān)鍵詞第一章緒論1.1選題目的及意義碳酸鹽巖油藏是世界上目前最重要的油氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域之一，碳酸鹽巖油氣田的油氣資料及其豐富，占世界石油總量的50%以上，并且其產(chǎn)量已達(dá)世界總產(chǎn)量60%占比以上[1]。碳酸鹽巖儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜，具有埋藏深，多產(chǎn)層，多壓力系統(tǒng)、裂縫溶洞普遍存在且局部較為發(fā)育的復(fù)雜特征[2]。一直以來(lái)都是人們研究的難點(diǎn)，然而其中所儲(chǔ)存的大量的油氣資料卻始終吸引著人們不斷地展開(kāi)更加深入的探索與研究。縫洞型碳酸鹽巖油藏儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜特殊性，有別于碎屑巖儲(chǔ)層。它經(jīng)加里多運(yùn)動(dòng)-海西運(yùn)動(dòng)期的地表風(fēng)化、埋藏等多種巖溶作用共同作用形成，表現(xiàn)為儲(chǔ)集空間類型多，儲(chǔ)集體在空間分布上變化大，且形態(tài)不規(guī)則、隨機(jī)不均勻分布[3]。碳酸鹽巖儲(chǔ)集空間分為溶洞型、溶孔型、裂縫型三種。經(jīng)生產(chǎn)開(kāi)發(fā)實(shí)踐證明，碳酸鹽巖縫洞型油藏主要的儲(chǔ)集體類型為溶洞型儲(chǔ)集體，即溶洞型儲(chǔ)集體結(jié)構(gòu)代表了碳酸鹽巖縫洞型油藏的主體結(jié)構(gòu)，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中其溶洞的發(fā)育程度極大地控制著油井產(chǎn)能，且在鉆井過(guò)程中鉆遇幾率大，是油田高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵[4]。因此溶洞型儲(chǔ)集體的研究對(duì)我國(guó)碳酸鹽巖油氣田的勘探開(kāi)發(fā)具有重要的價(jià)值?？p洞型儲(chǔ)層在表生巖溶階段和后期的埋藏演化階段，由于受風(fēng)化巖溶、多期斷裂果凍、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以及上覆巖層重力的影響，發(fā)育規(guī)模較大的巖溶洞穴系統(tǒng)因此發(fā)生擠壓變形，可造成局部甚至整體上的塌陷，后期水流攜帶沉積物對(duì)洞穴空間進(jìn)行不同程度的充填，其中未充填的洞穴空間和塌陷后形成的古巖溶都可作為較好的油氣儲(chǔ)集空間[5-6]。這種連結(jié)在一起古溶洞系統(tǒng)經(jīng)垮塌后構(gòu)成了塌陷結(jié)構(gòu)儲(chǔ)集體。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，目前約有30口井鉆遇具塌陷結(jié)構(gòu)特征的洞穴儲(chǔ)集體，整體建產(chǎn)率并不高，約50%，但其中有建產(chǎn)井投產(chǎn)初期日產(chǎn)達(dá)150t/d，產(chǎn)油量相當(dāng)高[5]。說(shuō)明當(dāng)古巖溶洞穴塌陷結(jié)構(gòu)的孔隙結(jié)構(gòu)充填度較低時(shí)時(shí)，開(kāi)發(fā)潛力較大。我國(guó)的華北油田、渤海油田、新疆塔河油田、塔里木油田等均存在大量的底水油藏。除了有大量的天然底水油藏外，隨著油田進(jìn)入二、三次開(kāi)采，更多油田的開(kāi)發(fā)特征不斷趨向于底水類型的油藏[10]。在油田的實(shí)際生產(chǎn)中，水的錐進(jìn)是一個(gè)非常嚴(yán)重的問(wèn)題，它的出現(xiàn)將使產(chǎn)油量顯著下降。所以，通過(guò)研究底水油藏開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)，學(xué)會(huì)如何控制或緩解水的錐進(jìn)，是所有石油生產(chǎn)單位面臨的重要問(wèn)題[11]。筆者通過(guò)物理模擬實(shí)驗(yàn)，基于溶洞型垮塌堆積儲(chǔ)集空間的結(jié)構(gòu)特征建立了一種物理模型，以底水錐進(jìn)為基礎(chǔ)，進(jìn)行了油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的模擬。根據(jù)產(chǎn)液量的變化情況和壓力的變化情況來(lái)判斷見(jiàn)水時(shí)間，同時(shí)研究注入速度與產(chǎn)出速度相等時(shí)不同速度下含水率的變化規(guī)律，并與塌陷堆積體類型油田的實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行對(duì)比，探討溶洞型垮塌堆積儲(chǔ)集空間中剩余油可能的存在形式，為該類油藏的高效開(kāi)發(fā)提供一定的實(shí)驗(yàn)與理論支持。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1碳酸鹽巖塌陷堆積體的研究現(xiàn)狀隨著勘探和開(kāi)發(fā)的不斷深入,前人對(duì)該類油藏開(kāi)展了大量的研究和實(shí)踐工作，有了一定的認(rèn)識(shí)成果，歸納如下：（1）目前已有學(xué)者提出塌陷堆積體的概念。發(fā)展到一定規(guī)模的古溶洞，在后期不確定的各種外因和內(nèi)因共同影響下，已有的溶洞會(huì)被破壞，出現(xiàn)垮塌和被充填現(xiàn)象，產(chǎn)生大量的角礫的洞穴垮塌物堆積在洞底，同時(shí)古溶洞水流會(huì)再次對(duì)此類垮塌物進(jìn)行改造，形成塌陷型堆積體[7-8]。根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究實(shí)踐表明，溶洞在一個(gè)地區(qū)可能發(fā)育多期次的古溶洞系統(tǒng)，發(fā)生多個(gè)洞穴系統(tǒng)的相互疊覆,形成復(fù)雜的復(fù)合洞穴系統(tǒng)，說(shuō)明垮塌的古溶洞有多階段的復(fù)雜改造歷史[9].（2）根據(jù)塔河油田溶洞型塌陷堆積體資料顯示，塌陷垮塌物多來(lái)源于圍巖，其充填物則來(lái)自于其他物源，與上覆地層的巖性和上覆地層與斷裂系統(tǒng)的溝通程度有著較大的關(guān)聯(lián)，而巖溶垮塌充填物的性質(zhì)往往就與上覆巖層的巖性一致。通常上覆地層為砂巖，發(fā)生縫洞垮塌的地方與上覆地層溝通性較好，塌陷堆積體填充砂的可能性較大，而若上覆地層為泥巖，垮塌堆積體充填泥巖可能性較大[5]。（3）奧陶系實(shí)鉆發(fā)生放空漏失的大多數(shù)溶洞儲(chǔ)集層都不是單一的、孤立形式存在的，而可能是大型古洞穴的聯(lián)合體，隨著不斷地被破壞，產(chǎn)生的相鄰或相近的多個(gè)溶洞塌陷體，一定程度上通過(guò)角礫巖化帶和裂縫擾動(dòng)帶相連接，這種連接的垮塌古溶洞體系構(gòu)成了巖溶塌陷體[5-6]。由于該類塌陷堆積體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜特殊性，其復(fù)雜性必然會(huì)造成產(chǎn)能及動(dòng)態(tài)變化規(guī)律的多樣性，給勘探和開(kāi)發(fā)帶來(lái)了一定的難度，目前開(kāi)發(fā)方式和效果尚有待進(jìn)一步的研究和優(yōu)化。1.2.2底水錐進(jìn)研究現(xiàn)狀油田實(shí)際生產(chǎn)中，國(guó)內(nèi)外對(duì)于可能出現(xiàn)的底水錐進(jìn)預(yù)防和控制十分重視，底水錐進(jìn)的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致油的產(chǎn)量的明顯下降。所以，如何緩解和控制水的錐進(jìn)，對(duì)于指導(dǎo)底水油藏的開(kāi)發(fā)具有重要的意義，同時(shí)也是目前許多石油生產(chǎn)單位面臨的重要問(wèn)題與難點(diǎn)。針對(duì)于底水錐進(jìn)的研究主要在臨界產(chǎn)量、水錐形態(tài)和見(jiàn)水時(shí)間三個(gè)方面，國(guó)內(nèi)外的研究者已經(jīng)做了大量的研究工作[10-11]。以下是對(duì)部分前人所做研究的匯總：Muskat和Wyckoff[12]在基于油水界面上存在重力平衡以及不考慮水錐對(duì)油相壓力分布的影響假設(shè)條件下，在1935年建立了一套基礎(chǔ)底水錐進(jìn)理論，計(jì)算出了臨界產(chǎn)量。Mayer和Garder[13]在1954年推導(dǎo)出了臨界產(chǎn)量的公式。1964年Cherici[14]利用電位模型預(yù)測(cè)水錐動(dòng)態(tài)，并以垂向和水平滲透率無(wú)因次圖表繪制實(shí)驗(yàn)結(jié)果。Sobocinski和Cornelius[15]1965年運(yùn)用扇型填砂的有機(jī)玻璃模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提出了見(jiàn)水時(shí)間的確定方法及突破曲線。1971年Bournazel和Jeanson[16]在提出的突破曲線的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擬合，提出無(wú)因次曲線公式，并計(jì)算水油比。Schols[17]于1972年在做了大量錐進(jìn)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了臨界產(chǎn)量計(jì)算公式。Byrne[18]等人于1973年，1975年運(yùn)用數(shù)值模擬技術(shù)研究水油比的變化，得出產(chǎn)量的變化不會(huì)對(duì)水油比造成影響。Wheatly[19]在1985年在考慮水錐形態(tài)的影響下，提出了計(jì)算錐進(jìn)剖面形態(tài)和臨界產(chǎn)量的新方法。1986年Chaperon[20]推出了直井的計(jì)算公式，并考慮了生產(chǎn)井與油藏邊界的距離。Abbas和Bass[21]在1988年結(jié)合實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)值方法和解析方法對(duì)不同邊界條件下的水錐動(dòng)態(tài)進(jìn)行了研究。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.4完成的工作量1.4.1完成的工作量完成實(shí)驗(yàn)共計(jì)17次，其中帶有測(cè)試目的性的實(shí)驗(yàn)8次，測(cè)量目的性的實(shí)驗(yàn)共9次，成功獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)16組。前8次實(shí)驗(yàn)主要以測(cè)試儀器和改進(jìn)儀器為目的；后9次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)多組不同的單一因素變量，實(shí)驗(yàn)完成后對(duì)所獲取的電子天平測(cè)量的每分鐘產(chǎn)液量，壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及處理，研究不同條件對(duì)開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)的影響，并進(jìn)行分析。第二章實(shí)驗(yàn)介紹2.1物理模型設(shè)計(jì)的相似性2.1.1假設(shè)條件（1）儲(chǔ)層物性：每次實(shí)驗(yàn)充填的大小基本一致碎石，介質(zhì)孔隙度看做近似相等，且不考慮每次實(shí)驗(yàn)由于碎石介質(zhì)堆積的隨機(jī)性而造成的潤(rùn)濕性和滲透率等不同的影響。（2）儲(chǔ)層邊界：由有機(jī)質(zhì)圓筒內(nèi)壁作為模擬的儲(chǔ)層邊界，由圓筒中下部隔著的具有一定厚度的有機(jī)質(zhì)篩網(wǎng)作為儲(chǔ)層的下邊界。（3）無(wú)原生氣頂或小規(guī)模原生氣頂。（4）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，打開(kāi)儀器上部閥門，連通大氣，使氣壓管液面平行。（5）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中處于密封、室溫環(huán)境。（6）注入速度與產(chǎn)出速度相等，即實(shí)驗(yàn)所用兩泵泵速設(shè)置始終相等。（7）基于碳酸鹽巖儲(chǔ)集層中孔隙度較大、未充填的溶洞型垮塌堆積結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層模型進(jìn)行物理模擬，模擬其生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。（8）注水過(guò)程中，若忽略油層巖石及流體的膨脹，按照物質(zhì)平衡的原則，無(wú)水產(chǎn)油期間生產(chǎn)井產(chǎn)出與注入水同體積的無(wú)水油。（9）模擬開(kāi)采底水油藏生只鉆開(kāi)油層頂部時(shí)的情況，在井點(diǎn)附近地區(qū)，流線成直線向井點(diǎn)匯集（圖2.1）。2.1.2物理模型實(shí)驗(yàn)建立的物理模型圖如圖2.2所示。模型所用容器為有機(jī)玻璃圓筒，以有機(jī)玻璃作為邊界模擬封閉條件，物理模型示意圖如圖所示。高度為1cm，外徑為1cm，內(nèi)徑為1cm，圓筒內(nèi)底部放置一高度為1cm的金屬架，上面架一個(gè)具有一定厚度的均勻篩網(wǎng)，篩網(wǎng)邊緣與圓筒內(nèi)壁緊貼。圓筒上下部鉆直徑約0.8cm的孔各一個(gè)，接上閥門，外接長(zhǎng)軟管，用泵夾住軟管以設(shè)置的泵速提供穩(wěn)定的流速。圖2.2實(shí)驗(yàn)物理模型圖塌陷儲(chǔ)集體空間的流動(dòng)完全不同于砂巖油藏多孔介質(zhì)的流動(dòng)，且其垮塌堆積具有隨機(jī)性和復(fù)雜性，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)，從下到上屬于直線流-平面徑向流-球面向心流-直線流的流動(dòng)方式。2.2實(shí)驗(yàn)流程實(shí)驗(yàn)流程包括了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的制作與改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)步驟。為模擬底水錐進(jìn)下的垮塌堆積型油藏開(kāi)發(fā)過(guò)程。用泵提供注水的動(dòng)力。通過(guò)中間容器提供充足的底水。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，用氣壓管根據(jù)U型管原理測(cè)量模型流動(dòng)時(shí)從下到上壓力的變化。實(shí)驗(yàn)用水是于池塘取水樣，使用量筒和電子天平測(cè)得實(shí)驗(yàn)用水密度為1.02g/ml；實(shí)驗(yàn)所用模擬油為食用油，經(jīng)量筒和電子天平測(cè)得模擬油密度為0.935g/ml；實(shí)驗(yàn)溫度為室溫23oC。2.2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備將實(shí)驗(yàn)裝置連接完成，待實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作完成后，實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖及示意圖如下所示：圖2.1實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖實(shí)驗(yàn)所用的設(shè)備有：BT/OL系列流量型智能蠕動(dòng)泵（2臺(tái)）、電子天平（1個(gè)）、桶（4個(gè)）、氣壓管（18根）、軟管（2根）、2L水瓶（8個(gè)）、2000ml（+-20ml）大量筒、50ml（+-0.5ml）小量筒、250ml燒杯（2個(gè)）、針管、抹布、錫箔紙、大量灰?guī)r（碎石，取樣于建筑修建材料）、池塘水、食用油、有機(jī)玻璃圓筒、電腦。蠕動(dòng)泵（圖2.2）：采用彩色液晶和觸摸屏技術(shù)，操作界面簡(jiǎn)單，直觀明了。圖2.2蠕動(dòng)泵實(shí)物圖及顯示面板該該列泵主要適用于流量傳輸控制，用戶可根據(jù)自己的需要設(shè)置流量。采用了智能溫控技術(shù)，降低風(fēng)扇噪音。對(duì)于本實(shí)驗(yàn)具有很好的適用性且滿足實(shí)驗(yàn)對(duì)儀器功能上的要求：本泵實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的定量傳輸，流量范圍：0.0001-720毫升/分鐘，工作轉(zhuǎn)速：0.1-150轉(zhuǎn)/分鐘，可設(shè)定流量范圍較大，符合本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的流量范圍。在液體流動(dòng)過(guò)程中，液體只與軟管發(fā)生接觸?？蛇m用于傳輸含有大量氣體的液體或粘性液體?？蛇_(dá)到很高的精度，適用于精確計(jì)量和定量給料。具有正反，啟停，全速功能，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可方便調(diào)整與泵連接的軟管中液體流動(dòng)方向和泵的狀態(tài)。泵的模式分為4中：內(nèi)控模式，腳踏模式，電流模式和電壓模式。本實(shí)驗(yàn)使用模式為內(nèi)控模式，即通過(guò)按鍵和觸摸屏控制泵的操作。泵購(gòu)置回來(lái)后，將泵放置在一個(gè)水平桌面上，后部距離障礙物保持一定的距離，具體的安裝及調(diào)整步驟如下：安裝YZ15泵頭：把泵頭扁軸對(duì)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器聯(lián)軸器的凹槽推入，轉(zhuǎn)動(dòng)泵頭使泵頭螺絲孔與驅(qū)動(dòng)器泵頭支架螺絲孔對(duì)準(zhǔn)，將泵頭與泵頭支架貼合，將兩條固定螺絲穿入泵頭的固定孔擰緊；安裝軟管：板動(dòng)泵頭扳桿，打開(kāi)泵頭，將軟管平順地放入泵頭內(nèi)并拉直，向反方向板動(dòng)扳桿到水平位置，軟管即安裝完成；電源連接：將電源線插頭插入實(shí)驗(yàn)所用排插里即可；泵頭設(shè)定和軟管設(shè)定：點(diǎn)擊進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置菜單，里面會(huì)有校正向?qū)Ш统Ｓ脜?shù)設(shè)置圖標(biāo)，點(diǎn)擊進(jìn)入常用參數(shù)設(shè)置界面，選擇泵頭選擇項(xiàng)，選擇泵頭型號(hào)為YZ(T)15，點(diǎn)擊完成，然后選擇軟管選擇項(xiàng)，選擇軟管型號(hào)為16#。流量校正：通過(guò)量筒對(duì)實(shí)際傳輸?shù)囊后w稱量，完成驅(qū)動(dòng)器流量的校正。在首次開(kāi)機(jī)或連續(xù)工作時(shí)間較長(zhǎng)后需進(jìn)行流量校正工作。具體操作如下：?jiǎn)?dòng)泵，將軟管中充滿液體停止泵，點(diǎn)擊進(jìn)入校正向?qū)Ы缑?，系統(tǒng)顯示當(dāng)前要校正的軟管型號(hào)，流量和液量，其中流速是指?jìng)鬏斠后w的速度，液量是指?jìng)鬏斠后w的體積。選擇10毫升/分作為要測(cè)試的流量，點(diǎn)擊下一步，準(zhǔn)備好合適的量筒，按一下啟停健，蠕動(dòng)泵開(kāi)始傳輸液體，等待蠕動(dòng)泵傳輸完成后自動(dòng)停止，通過(guò)人眼觀察量筒中液體體積，記錄其數(shù)值，重復(fù)上述過(guò)程，稱量多次傳輸?shù)囊后w，將其數(shù)值填入測(cè)試1，測(cè)試2，測(cè)試3中，注意單位是否正確，點(diǎn)擊下一步進(jìn)入校正計(jì)算界面。如果想重新修改測(cè)試流量，點(diǎn)上一步，重新輸入數(shù)值即可。電子天平：用以測(cè)量產(chǎn)出液體的質(zhì)量。先通過(guò)調(diào)整天平四個(gè)角落的座，使氣泡居中即天平平衡。電子天平與電腦相連接，可以通過(guò)天平軟件來(lái)記錄固定間隔時(shí)間的數(shù)據(jù)。將容器放在天平上用以盛放排出的液體，即可開(kāi)始稱量。有機(jī)玻璃圓筒（圖2.3A）：圓筒材質(zhì)屬于有機(jī)玻璃，下部由金屬支架支撐，將一圓形有機(jī)玻璃篩網(wǎng)緊貼圓筒內(nèi)壁置于金屬支架上，上覆較密金屬絲篩網(wǎng)。以有機(jī)玻璃為分界可將圓筒分為上下兩部分，上部用于填充介質(zhì)模擬儲(chǔ)層及儲(chǔ)層邊界，且上部用蓋子及密封圈密封好；下部可看做提供底水的水箱。底部和下部蓋子均設(shè)計(jì)有閥門，可手動(dòng)控制閥門開(kāi)關(guān)與蠕動(dòng)泵配合以控制液體流進(jìn)及流出。通過(guò)用水充滿圓筒篩網(wǎng)以下部分測(cè)量圓筒下部體積為5727.57ml，以充滿儀器上半部分水的體積為準(zhǔn)，測(cè)得圓筒上部體積為30173.38ml。當(dāng)圓筒中充滿碎石時(shí)，充滿篩網(wǎng)以上部分孔隙體積用水量即為孔隙體積10406.61ml。得到孔隙度為34.49%。圖2.3有機(jī)玻璃圓筒結(jié)構(gòu)實(shí)物圖準(zhǔn)備好有機(jī)玻璃細(xì)管，用小刀將其切割成約3cm短管14根，17cm上管1根。將有機(jī)玻璃圓筒背面均勻鉆孔15個(gè)，最下方的孔鉆于有機(jī)玻璃篩網(wǎng)下方1cm處，用膠水將17cm管固定在孔中，管伸進(jìn)圓筒內(nèi)部中心處，出露圓筒外約2.7cm。其他14個(gè)孔則分布在篩網(wǎng)上方，用膠水將其與14根短管分別固定，出露圓筒外約2.7cm。每根出露在外的有機(jī)玻璃管部分與氣壓管通過(guò)淺黃色半透明軟管相連接（圖2.3B）。氣壓管（圖2.4A）：氣壓管通過(guò)管中氣體的壓縮膨脹來(lái)測(cè)量壓力大小。氣壓管并排放置于透明有機(jī)玻璃板上的卡槽中，卡槽通過(guò)螺絲緊緊固定于有機(jī)玻璃板上。氣壓管共有三個(gè)口，上口通過(guò)淺黃色軟管與上方電板相連接，電板采集信息后轉(zhuǎn)換并傳遞至壓力顯示器（圖2.4B），由于壓力顯示器的通信口未知，無(wú)法直接連接電腦記錄并導(dǎo)出數(shù)據(jù)，所以采用攝像頭攝像的方式采集數(shù)據(jù)，后用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)提取。另外一個(gè)開(kāi)口可通過(guò)開(kāi)關(guān)控制與大氣的連通，ABAB圖2.4壓力測(cè)試裝置軟管：淺黃色半透明軟管，外徑6mm。水瓶：于超市購(gòu)買，規(guī)格一樣。先用記號(hào)筆對(duì)每個(gè)瓶子進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)1-8，通過(guò)電子天平稱量每個(gè)瓶子的重量，每個(gè)瓶子對(duì)應(yīng)的重量匯總見(jiàn)表1.1：表2.1水瓶重量編號(hào)12345678重量/g50.6950.7850.9950.5250.4850.6350.6850.57可見(jiàn)8個(gè)水瓶重量相差不大，在實(shí)驗(yàn)中排液量較大時(shí)，需要進(jìn)行換瓶操作，由于事先進(jìn)行了編號(hào)，計(jì)算時(shí)可消除各個(gè)水瓶不同重量造成的誤差。水瓶在實(shí)驗(yàn)完成后用清水清洗，然后倒放在墊好的紙上，待水瓶干后可供后面的實(shí)驗(yàn)使用。2.2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)共設(shè)計(jì)9組測(cè)量實(shí)驗(yàn)（表2.2），編號(hào)為A、B、C、D、E、F、G、H、I。以不同的實(shí)驗(yàn)條件分別研究介質(zhì)填充情況、泵速、原始含油量對(duì)垮塌堆積型底水油藏的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響。表2.2實(shí)驗(yàn)參數(shù)實(shí)驗(yàn)組序號(hào)介質(zhì)填充情況原始含油量（g）泵速（ml/min）A未填充2185.6360B未填充2919.0160C未填充3807.560D均一介質(zhì)2786.8615E均一介質(zhì)3065.9330F均一介質(zhì)2570.8960G模擬遮擋物2306.5715H模擬遮擋物2512.1730I模擬遮擋物2502.1560已知量：水的密度待測(cè)量：各測(cè)點(diǎn)壓力大??；每分鐘出液量。每組實(shí)驗(yàn)中用電子天平測(cè)量了每分鐘產(chǎn)液量，電子天平與電腦相連接，用電腦中的天平軟件控制時(shí)間間隔采集每分鐘產(chǎn)液量。通過(guò)實(shí)驗(yàn)中每分鐘產(chǎn)液量的變化觀察突變點(diǎn)，此時(shí)液體密度發(fā)生變化導(dǎo)致產(chǎn)液量發(fā)生急劇變化，由此判斷見(jiàn)水時(shí)間。已知實(shí)驗(yàn)用水和模擬油的密度，可計(jì)算出見(jiàn)水后每分鐘產(chǎn)出液的含水率，進(jìn)而探索不同條件下含水率變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)通過(guò)氣壓管測(cè)量各個(gè)測(cè)點(diǎn)的壓力，獲取物理模擬實(shí)驗(yàn)中各個(gè)測(cè)點(diǎn)的壓力變化數(shù)據(jù)。結(jié)合壓力變化數(shù)據(jù)判斷見(jiàn)水時(shí)間。2.2.3實(shí)驗(yàn)步驟本實(shí)驗(yàn)步驟包括實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段、正式實(shí)驗(yàn)階段、實(shí)驗(yàn)處理階段。實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備階段包括材料準(zhǔn)備、稱油、裝入介質(zhì)、裝水、通水排氣、注油、補(bǔ)油、氣壓管液面平行、剩油稱量。正式實(shí)驗(yàn)階段包括開(kāi)始水驅(qū)油和記錄天平及壓力數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)后處理階段包括清洗儀器和整理及處理數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)流程圖示意圖如圖1.2所示。圖1.2實(shí)驗(yàn)步驟圖實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段：（1）材料準(zhǔn)備：在建筑工地取樣灰?guī)r碎石，人工篩選出混合較少雜質(zhì)的優(yōu)質(zhì)灰?guī)r，用大桶將取回的灰?guī)r進(jìn)行存放，先用清水進(jìn)行浸泡，在室內(nèi)浸泡3-4天，以清洗其中部分雜質(zhì)，隨后倒出大桶中的水。于池塘取天然水4桶，加入經(jīng)過(guò)清水清洗后的碎石中，加入CaCO3，在室內(nèi)浸泡3天，以備實(shí)驗(yàn)使用，并用塑料袋將桶封住上方開(kāi)口，以防液體散失。實(shí)驗(yàn)具體過(guò)程（圖1.3）：稱油：將電子天平調(diào)整氣泡居中，稱量8個(gè)2L水瓶的質(zhì)量，記錄數(shù)據(jù)A1,A2等，稱量4個(gè)空桶的質(zhì)量，記錄數(shù)據(jù)B2,B3,等。由于電子天平稱量上限為2200g左右，分多次稱量油，盛放于已知質(zhì)量的空桶中，所稱量油的總質(zhì)量即為每次稱量油質(zhì)量的總和。裝入介質(zhì)：將大紅桶子的部分碎石轉(zhuǎn)移至實(shí)驗(yàn)所用容器，直至填滿至容器頂部。裝水：關(guān)閉下閥門，打開(kāi)每根氣壓管，與大氣相通。用桶將實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備的天然水倒入實(shí)驗(yàn)容器中，直至水面升高到圓筒較高部位，換用200ml燒杯繼續(xù)加水至液面與圓筒上部界限平齊，蓋上蓋子，用螺絲緊緊固定。通水排氣：左泵軟管與上部閥門相接，右泵與下閥門相接用鐵絲環(huán)繞固定。打開(kāi)上、下閥門，左右泵均調(diào)為順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，泵速調(diào)至120ml/min，儀器兩端軟管分別放入裝著實(shí)驗(yàn)用水的桶中。打開(kāi)兩泵開(kāi)關(guān)，將軟管中氣泡排出。注油：打開(kāi)上閥門，調(diào)整泵的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍盟僬{(diào)至120ml/min左泵軟管另一頭用下石頭捆綁，沉于油桶底部，打開(kāi)左泵開(kāi)關(guān)，向圓筒中泵入油，泵入一定油量后，關(guān)閉閥門。補(bǔ)油：此時(shí)圓筒上部會(huì)存在少量氣體甚至是小段氣柱，由于本實(shí)驗(yàn)并未計(jì)量產(chǎn)氣量，需將容器盡量用液體充滿，以防止產(chǎn)氣造成實(shí)驗(yàn)誤差，將上部軟管緩慢與上閥門分離，用針筒在所剩油存放的桶中吸油，并注入圓筒中，多次重復(fù)操作直至容器中無(wú)氣泡。氣壓管液面平行：此時(shí)每根氣壓管處于打開(kāi)狀態(tài)，整個(gè)儀器與大氣相通，每根氣壓管中的液面相互平行。剩油稱量：將電子天平去皮歸零，將剩余油的桶放在電子天平上進(jìn)行稱量，記錄重量，實(shí)驗(yàn)前稱量的總油量加桶的重量減去剩余油及桶的重量即為圓筒中所加入的油的重量。正式實(shí)驗(yàn)階段：開(kāi)始水驅(qū)油：關(guān)閉氣壓管管口，將上閥門與左泵軟管重新緊密連接好，確保儀器處于密封狀態(tài)。在天平上放置一個(gè)已知質(zhì)量的水瓶，上軟管管口懸置于水瓶瓶口1-3cm處，開(kāi)啟電腦天平數(shù)據(jù)記錄軟件，開(kāi)啟壓力顯示屏，左右泵都調(diào)至順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，左右泵速在每次實(shí)驗(yàn)中泵速相等，分別設(shè)置為60ml/min，30ml/min，15ml/min，同時(shí)打開(kāi)上下閥門，開(kāi)啟左右泵，從下閥抽水，上閥排液。記錄數(shù)據(jù)：在電腦使用天平數(shù)據(jù)記錄軟件前，需輸入對(duì)應(yīng)的正確端口號(hào)，點(diǎn)擊開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)擊保存數(shù)據(jù)，軟件開(kāi)始自動(dòng)保存數(shù)據(jù)，這里軟件默認(rèn)每隔10s進(jìn)行記錄天平數(shù)據(jù)，在上軟管中氣泡幾乎全部被排出即相對(duì)穩(wěn)定后，改為每隔60s進(jìn)行記錄，按enter健后生效，待實(shí)驗(yàn)完成后，點(diǎn)擊結(jié)束實(shí)驗(yàn)，將電腦桌面上生成的文件用移動(dòng)硬盤拷貝出來(lái)。壓力數(shù)據(jù)由壓力顯示屏獲取，由于本實(shí)驗(yàn)中壓力顯示屏的通信接口未知，導(dǎo)致無(wú)法用電腦導(dǎo)出其中的壓力數(shù)據(jù)，所以采取攝像軟件對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中壓力數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行錄屏，并用FreeVediotoJPGconventer軟件截取每分鐘壓力錄屏中的圖片，后手動(dòng)匯總每張圖片中的壓力數(shù)據(jù)至excel表中。注意：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)由于水瓶中液體裝滿后需換瓶，記錄換瓶時(shí)天平數(shù)值C。實(shí)驗(yàn)后處理階段：（1）清洗儀器：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉天平軟件及錄屏軟件，確保數(shù)據(jù)已保存。關(guān)閉左右泵，打開(kāi)氣壓管管口，將上軟管與上閥緩慢分離，打開(kāi)瓶蓋。帶上手套后，用手將儀器中碎石取出至桶中，放入清水進(jìn)行浸泡，待1天后，用抹布將上表面浮出的油清理出來(lái)。向儀器中加入洗潔精，用清水猛沖產(chǎn)生大量泡沫，后用抹布洗拭至內(nèi)壁干凈，再用清水沖洗2-3遍，用干抹布將儀器蓋子及圓筒擦拭干。（2）整理及處理數(shù)據(jù)：將所得原始天平數(shù)據(jù)及壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總整理，用水驅(qū)曲線法計(jì)算可采儲(chǔ)量。2.2.4實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)（1）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前確定每根氣壓管封閉和圓筒上下閥門均打開(kāi)。（2）每次稱量前一定要檢查天平氣泡居中，不然會(huì)造成較大的稱量誤差。（3）換瓶時(shí)需要手動(dòng)記錄換瓶前的重量，與換瓶前軟件自動(dòng)記錄的最后一分鐘產(chǎn)液量進(jìn)行換算，消除換瓶時(shí)的誤差。（4）不可用藍(lán)色塑料桶裝油，需用白色桶裝油。因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間用藍(lán)桶存放油，油會(huì)從桶中滲透而出。第三章實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，處于無(wú)水產(chǎn)油階段，通過(guò)底水上侵的明顯現(xiàn)象可判斷見(jiàn)水時(shí)間，進(jìn)而對(duì)見(jiàn)水后的含水率進(jìn)行計(jì)算與分析。3.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理及處理方法本實(shí)驗(yàn)采集了壓力數(shù)據(jù)和天平的重量數(shù)據(jù)，壓力數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)壓力數(shù)據(jù)顯示屏錄屏獲取，后使用FreeVideotoJPGConverter軟件（圖3.1左）將視頻轉(zhuǎn)換成每間隔一分鐘截取的照片，并手動(dòng)輸入excel（圖3.1右）中進(jìn)行整理、成圖。圖3.1壓力數(shù)據(jù)的獲取及整理通過(guò)用電腦與電子天平相連接，通過(guò)電腦上的天平軟件（圖3.1左）控制采集周期記錄天平重量數(shù)據(jù)，得到原始天平重量數(shù)據(jù)（圖3.2右）。圖3.2天平重量數(shù)據(jù)的獲取及整理去除前一分鐘內(nèi)較不穩(wěn)定數(shù)據(jù)，提取出排出氣泡后的每間隔1分鐘的天平數(shù)據(jù)，相鄰兩數(shù)據(jù)相減即為每分鐘出液量，單位為g/min。由于泵本身流量不是絕對(duì)穩(wěn)定的，在無(wú)水產(chǎn)油期，每分鐘產(chǎn)液量并不是一個(gè)定值，出現(xiàn)上下波動(dòng)的情況，且無(wú)水期時(shí)間較長(zhǎng)。筆者在計(jì)算每分鐘產(chǎn)出液體中油的含量的水的含量時(shí)，基于無(wú)水產(chǎn)油期無(wú)水產(chǎn)出，同時(shí)依據(jù)見(jiàn)水時(shí)間每分鐘產(chǎn)液量隨時(shí)間變化特征明顯，先判斷出見(jiàn)水時(shí)間，則見(jiàn)水前產(chǎn)液量等于產(chǎn)油量，減少了泵本身流量不穩(wěn)定對(duì)實(shí)驗(yàn)造成的誤差影響。對(duì)于見(jiàn)水后的天平數(shù)據(jù)，泵速已知，假設(shè)泵的流速穩(wěn)定及每分鐘產(chǎn)出液體積一定，同時(shí)已知每分鐘產(chǎn)出液重量，油的密度和實(shí)驗(yàn)用水的密度已測(cè)得，使用用的模擬油密度為0.935g/ml，實(shí)驗(yàn)用水的密度為1.02g/ml?？煞謩e根據(jù)式3.1和式3.2計(jì)算出含水體積和含油體積。(式3.1)(式3.2)式中：——每分鐘產(chǎn)液總體積；——每分鐘產(chǎn)液總質(zhì)量。計(jì)算出含水體積和含油體積后，則可計(jì)算出水的質(zhì)量、油的質(zhì)量、含水率等數(shù)值。3.2產(chǎn)液量變化情況判斷見(jiàn)水時(shí)間本實(shí)驗(yàn)針對(duì)于未充填的溶洞塌陷堆積體結(jié)構(gòu)類型。根據(jù)流體力學(xué)理論，兩相界面處的油水速度因油水的黏度存在差異,相同壓差下,水流速度大于油流速度,水具有超越油相優(yōu)先進(jìn)入井筒的能力,即產(chǎn)生水錐。同時(shí),因油水密度差產(chǎn)生的重力分離作用,又抑制水錐的產(chǎn)生和發(fā)展。3.2.1未填充介質(zhì)時(shí)產(chǎn)液量變化情況根據(jù)未填充介質(zhì)時(shí)三組實(shí)驗(yàn)記錄的每分鐘產(chǎn)液量數(shù)據(jù)，繪制每分鐘產(chǎn)出液量隨時(shí)間變化關(guān)系圖（圖3.3）。圖3.3每分鐘產(chǎn)液量速時(shí)間變化關(guān)系圖由圖3.3可明顯看出，未填充介質(zhì)時(shí)，泵速及其他條件相同時(shí)，實(shí)驗(yàn)中每分鐘產(chǎn)液量隨時(shí)間的變化情況可大致分為三個(gè)階段：穩(wěn)定期，上升期和平穩(wěn)期。圓筒中原始含油越大，經(jīng)歷的穩(wěn)定產(chǎn)油期越長(zhǎng)；而三次實(shí)驗(yàn)每分鐘產(chǎn)液量上升期時(shí)長(zhǎng)基本相等，時(shí)長(zhǎng)5-7min；當(dāng)圓筒中油的含量剩余較少時(shí)，含水率已經(jīng)達(dá)到較高水平，每分鐘產(chǎn)液量基本不再增加，且隨時(shí)間呈現(xiàn)較為平穩(wěn)的波動(dòng)趨勢(shì)。由于每次實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)不一，為比較不同時(shí)間相同對(duì)應(yīng)時(shí)段的產(chǎn)液量隨時(shí)間變化特征，對(duì)三組實(shí)驗(yàn)的時(shí)間進(jìn)行無(wú)因次量綱處理，并繪制每分鐘產(chǎn)液量與時(shí)間的無(wú)因次量的變化關(guān)系圖（圖3.4）。圖3.4每分鐘產(chǎn)液量隨無(wú)因次量時(shí)間的變化關(guān)系據(jù)圖3.4顯示，三組實(shí)驗(yàn)每分鐘產(chǎn)液量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)基本一致。在早期穩(wěn)定段呈現(xiàn)“拱”形，即穩(wěn)定段中前幾分鐘每分鐘產(chǎn)液量處于較低水平，短時(shí)間后產(chǎn)液量有所增加并維持在該值的一定上下范圍內(nèi)進(jìn)行波動(dòng)，在上升段前，經(jīng)提高的產(chǎn)液量水平又會(huì)恢復(fù)至實(shí)驗(yàn)初始產(chǎn)液量水平。上升段中產(chǎn)液量隨時(shí)間急劇上升。3.2.2填充均一介質(zhì)時(shí)產(chǎn)液量變化情況填充均一介質(zhì)時(shí)，由于泵速不同時(shí)，每分鐘產(chǎn)出液量明顯不在同一水平，且穩(wěn)定期即無(wú)水產(chǎn)油期明顯不同，需經(jīng)無(wú)因次化處理，比較在產(chǎn)出過(guò)程中每一階段不同泵速時(shí)的產(chǎn)液量變化規(guī)律，如圖3.5所示。圖3.5無(wú)因次化后均一介質(zhì)產(chǎn)液量變化規(guī)律從圖中可以看出，三條不同泵速的曲線變化趨勢(shì)大致可以分為三個(gè)階段：較為平穩(wěn)階段、陡增階段和波動(dòng)階段。較為平穩(wěn)階段中，泵速為15ml/min的曲線每分鐘產(chǎn)液量雖一直在上下輕微波動(dòng)，但基本維持在同一水平上，而泵速為30ml/min和60ml/min時(shí)，每分鐘產(chǎn)液量呈現(xiàn)出“拱”形，即該階段起始和結(jié)束時(shí)產(chǎn)液量較低，中間經(jīng)歷了產(chǎn)液量小幅度的提升且維持在這一水平；陡增階段三條曲線產(chǎn)液量短時(shí)間內(nèi)迅速增加，陡增段相對(duì)于平穩(wěn)段較短；波動(dòng)階段是指每分鐘產(chǎn)液量達(dá)到較高水平后，此后處于波動(dòng)期，由于波動(dòng)期實(shí)驗(yàn)時(shí)間不長(zhǎng)，導(dǎo)致波動(dòng)期特征不明顯，可考慮延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間以探索第三階段產(chǎn)液量變化特征。3.2.3填充模擬遮擋物時(shí)產(chǎn)液量變化情況在均一介質(zhì)填充容器的基礎(chǔ)上，以大石塊模擬遮擋物，分別以450斜置于容器中上部和中下部，泵速為15ml/min、30ml/min、60ml/min進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將時(shí)間和泵速分別進(jìn)行無(wú)因次化處理，得到無(wú)因次量a，b。得到的每分鐘產(chǎn)液量隨時(shí)間的變化情況，如圖3.6所示。圖3.6無(wú)因次化后不同泵速下產(chǎn)液量變化情況上圖中顯示，三種曲線大致可分為三個(gè)階段。第一階段三條曲線基本維持在一定水平上下波動(dòng)，沒(méi)有出現(xiàn)未填充介質(zhì)和填充均一介質(zhì)時(shí)的“拱”形變化特征，可能是由于實(shí)驗(yàn)?zāi)M的斷層放置在容器中改變了流體流動(dòng)過(guò)程中的流動(dòng)方式，起到阻隔液體流動(dòng)的作用，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)液量在第一階段無(wú)法增加；第二階段表現(xiàn)我產(chǎn)液量的急劇上升；第三階段產(chǎn)液量已達(dá)一定高度，并處于較不穩(wěn)定的波動(dòng)狀態(tài)的特征。3.2.4產(chǎn)液量變化情況綜合分析上文已經(jīng)分別分析了三種不同填充介質(zhì)情況時(shí)的產(chǎn)液量變化特征，將其變化特征歸納在下表3.1中：表3.1產(chǎn)液量變化特征匯總表實(shí)驗(yàn)組序號(hào)介質(zhì)填充情況原始含油量（g）泵速（ml/min）產(chǎn)液量變化特征第一階段第二階段第三階段A未填充2185.6360“拱”形上升期波動(dòng)期B未填充2919.0160“拱”形上升期波動(dòng)期C未填充3807.560“拱”形上升期波動(dòng)期D均一介質(zhì)2786.8615無(wú)“拱”型上升期波動(dòng)期E均一介質(zhì)3065.9330“拱”形上升期波動(dòng)期F均一介質(zhì)2570.8960“拱”形上升期波動(dòng)期G模擬遮擋物2306.5715無(wú)“拱”型上升期波動(dòng)期H模擬遮擋物2512.1730無(wú)“拱”型上升期波動(dòng)期I模擬遮擋物2502.1560無(wú)“拱”型上升期波動(dòng)期據(jù)表3.1顯示，9組實(shí)驗(yàn)產(chǎn)液量變化特征基本保持一致，可大致分為三個(gè)變化階段。在第二階段都變現(xiàn)為急劇上升的上升期，第三階段都處達(dá)到較高的產(chǎn)液量，且維持在這一水平上下波動(dòng)，波動(dòng)較為劇烈。但在第一階段產(chǎn)液量出現(xiàn)了兩種不同的變化特征。一種是“拱”形變化特征，即初始值和終值略低，中間維持在略高的水平上下波動(dòng)；另一種一直維持在一定的水平上下波動(dòng)。實(shí)驗(yàn)A、B、C、E、F在第一階段表現(xiàn)出“拱”形的變化特征，而D、G、H、I未表現(xiàn)出“拱”形的變化特征。其中產(chǎn)生“拱”形的實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)條件為未填充介質(zhì)或填充均一介質(zhì)但泵速較大，說(shuō)明這種變化特征差別的產(chǎn)生可能是因?yàn)闈B流阻力較小和流速較大導(dǎo)致的。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有一定的可信度，但仍需多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。3.2.5見(jiàn)水時(shí)間判斷實(shí)驗(yàn)中見(jiàn)水模擬油田見(jiàn)水，代表著無(wú)水產(chǎn)油期的結(jié)束，可通過(guò)9組實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)液量的急劇上升（圖3.7）來(lái)體現(xiàn)，是因?yàn)橐?jiàn)水后，產(chǎn)出液體密度發(fā)生了改變，液體從無(wú)水變成了油水，密度變大，出液量處于上升期，上升期起始時(shí)間即為見(jiàn)水時(shí)間。圖3.7產(chǎn)液量變化情況對(duì)照?qǐng)D每組實(shí)驗(yàn)見(jiàn)水時(shí)間與實(shí)驗(yàn)可控泵速、介質(zhì)、原油含量息息相關(guān)。同時(shí)也要注意實(shí)驗(yàn)不可控因素和其他因素的影響，如電壓不穩(wěn)定、儀器疏堵問(wèn)題等。根據(jù)每組實(shí)驗(yàn)產(chǎn)液量開(kāi)始急劇上升處判斷出見(jiàn)水時(shí)間，統(tǒng)計(jì)在下表3.2中。表3.2產(chǎn)液量變化判斷見(jiàn)水時(shí)間統(tǒng)計(jì)表實(shí)驗(yàn)組序號(hào)介質(zhì)填充情況原始含油量（g）泵速（ml/min）見(jiàn)水時(shí)間（min）A未填充2185.636035B未填充2919.016045C未填充3807.56059D均一介質(zhì)2786.8615181E均一介質(zhì)3065.933091F均一介質(zhì)2570.896035G模擬遮擋物2306.5715144H模擬遮擋物2512.173076I模擬遮擋物2502.156035據(jù)表3.1顯示，見(jiàn)水時(shí)間隨泵速增加明顯減短，原始含油量增加會(huì)延后見(jiàn)水時(shí)間。見(jiàn)水時(shí)間不同，底水上侵情況也會(huì)隨之不同，進(jìn)而結(jié)合多種因素得出臨界產(chǎn)量和底水突破時(shí)間的數(shù)學(xué)模型。結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可考慮調(diào)整開(kāi)采速度針對(duì)不同原始含油的儲(chǔ)層來(lái)達(dá)到控制無(wú)水產(chǎn)油期的目的。筆者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中并未比較其他條件相同時(shí)介質(zhì)填充情況對(duì)見(jiàn)水時(shí)間的影響，可在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中加以探索。3.3壓力曲線判斷見(jiàn)水時(shí)間上文已介紹根據(jù)每分鐘產(chǎn)液量變化特征來(lái)判斷見(jiàn)水時(shí)間的方法，底水上侵過(guò)程中不僅具有產(chǎn)液量變化的特征，同時(shí)液體密度的改變也會(huì)導(dǎo)致壓力的變化特征改變?？筛鶕?jù)壓力變化趨勢(shì)突變點(diǎn)來(lái)判斷見(jiàn)水時(shí)間。將9組實(shí)驗(yàn)壓力曲線放在一起觀察其變化特征，并判斷見(jiàn)水時(shí)間。圖3壓力曲線據(jù)圖3可知，根據(jù)壓力變化特征判斷見(jiàn)水時(shí)間統(tǒng)計(jì)如下表。3.3.1未填充介質(zhì)時(shí)產(chǎn)液量變化情況3.4不同條件下含水變化規(guī)率實(shí)驗(yàn)比較了未填充介質(zhì)時(shí)不同原始含油量條件下泵速為60ml/min時(shí)含水率隨見(jiàn)水后時(shí)間的變化情況，對(duì)比了填充均一大小介質(zhì)，填充大石塊（模擬遮擋物）兩種情況下不同泵速15ml/min、30ml/min、60ml/min見(jiàn)水后含水率隨見(jiàn)水后時(shí)間的變化規(guī)律。3.2.1未填充介質(zhì)含水變化情況圓筒中未填充介質(zhì)時(shí)，設(shè)置泵速為60ml/min，研究泵速一定和其他條件相同時(shí)，不同原始含油量對(duì)含水率變化隨見(jiàn)水后時(shí)間變化規(guī)律的影響，實(shí)驗(yàn)設(shè)置參數(shù)見(jiàn)表3.1中前三組實(shí)驗(yàn)參數(shù)，原始含油量分別為3807.5、2919.01、2185.63。由于實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，向圓筒中注油經(jīng)過(guò)了泵注油和針管注油兩次注油，往往難以達(dá)到其他幾組實(shí)驗(yàn)原始含油相同的條件，故設(shè)原始含油量不同，其他條件相同進(jìn)行了三組實(shí)驗(yàn)，以探討不同原始含油量對(duì)含水率的變化情況的影響。這三組實(shí)驗(yàn)所得天平數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后，含水率隨見(jiàn)水時(shí)間的變化情況如圖3.1所示。圖3.1不同原始含油量對(duì)含水率變化情況的影響3.2.2填充均一介質(zhì)含水變化情況填充均一大小介質(zhì)時(shí)，分別進(jìn)行了不同泵速15ml/min、30ml/min、60ml/min情況下的三組實(shí)驗(yàn)，不同泵速下含水率隨見(jiàn)水后時(shí)間的變化規(guī)律如下圖3.2所示。圖3.2均質(zhì)填充介質(zhì)不同流速時(shí)含水率隨時(shí)間的變化情況圖3.3含模擬遮擋物不同流速時(shí)含水率隨時(shí)間的變化情況3.5無(wú)水采收率剩余油分布3.6實(shí)驗(yàn)誤差分析由于實(shí)驗(yàn)方法是實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不完善，環(huán)境因素和人為因素等限制，實(shí)驗(yàn)測(cè)量值和真值之間總是存在著一定的差異，在數(shù)值上表現(xiàn)為誤差。為評(píng)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，減小實(shí)驗(yàn)測(cè)量值與真值之間的差值，通過(guò)誤差分析，認(rèn)清實(shí)驗(yàn)誤差的來(lái)源及其對(duì)實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)的影響，使我們可事先確定可能導(dǎo)致較大誤差的因素，進(jìn)而設(shè)法減少甚至排除這些因素對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響，進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。3.6.1實(shí)驗(yàn)誤差分類進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，不可避免地會(huì)存在著各方面的誤差，筆者將本實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中存在的誤差進(jìn)行了分類整理，根據(jù)誤差的性質(zhì)及其產(chǎn)生的原因，將其分為了系統(tǒng)誤差、偶然誤差和過(guò)失誤差三種。系統(tǒng)誤差一種恒定的誤差，由某些固定不變的因素引起的誤差，如實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)方法不夠完善或測(cè)量技術(shù)上收到限制等。表現(xiàn)為在相同條件下，該誤差的偏向和大小在多次測(cè)量下保持相同的特征。本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差來(lái)源主要有：氣壓管密封性不好造成壓力測(cè)量值偏低。實(shí)驗(yàn)中液體從圓筒-軟管-塑料瓶產(chǎn)出并稱量的過(guò)程存在一定的延時(shí)性。兩泵未經(jīng)完好校準(zhǔn)偶然誤差偶然誤差具有隨機(jī)性。由各種偶然因素影響產(chǎn)生，且無(wú)法控制。偶然誤差總是存在的，表現(xiàn)為有時(shí)偏大，有時(shí)偏小的特征，大量測(cè)量時(shí)隨機(jī)誤差服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，多服從正態(tài)分布。不過(guò)可以選擇多次測(cè)量取平均值的方式來(lái)達(dá)到減小偶然誤差的目的，偶然誤差無(wú)法被消除。本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的偶然誤差來(lái)源主要有：（1）部分與氣壓管連接的軟管被氣體或堆積的雜質(zhì)堵住，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。（2）由于氣壓管與圓筒相互連通，氣壓管中水柱的高低變化會(huì)導(dǎo)致圓筒中液體體積的改變，從而可能導(dǎo)致產(chǎn)液量的略微偏高。（3）三分管處分叉處。流速較大時(shí)，液體更趨向于從較粗的軟管流動(dòng)，而不會(huì)向氣壓管方向流動(dòng)。（4）泵提供液體流動(dòng)的能量不夠穩(wěn)定。導(dǎo)致每分鐘產(chǎn)液量測(cè)量值不準(zhǔn)。（5）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中若有氣體產(chǎn)出，由于只對(duì)產(chǎn)出液重量進(jìn)行稱量，無(wú)法計(jì)量該情況下液體體積。過(guò)失誤差又稱粗差。指明顯超出規(guī)定條件預(yù)期下的誤差。該誤差可以規(guī)避。處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)將其剔除。多由于人為操作不當(dāng)導(dǎo)致的誤差。本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的過(guò)失誤差來(lái)源主要有：（1）稱量過(guò)程中部分油溢出到地上或粘附在手上導(dǎo)致的誤差。（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于圓筒上部蓋子密封不夠緊密，導(dǎo)致油溢出產(chǎn)生的測(cè)量誤差。（3）實(shí)驗(yàn)所用取樣介質(zhì)含少許水泥，與模擬的地層不完全符合，后續(xù)實(shí)驗(yàn)中可通過(guò)人為篩選減小該原因造成的誤差。（4）電子天平儀器本身存在的稱量誤差以及人為操作不當(dāng)導(dǎo)致的稱量誤差。（5）由于殘余油會(huì)附著在儀器上，難以清洗，清洗不夠干凈會(huì)導(dǎo)致下次實(shí)驗(yàn)原始含油比稱量的略微偏大。3.6.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差估算及評(píng)定方法在相同條件，由于無(wú)水采油期產(chǎn)出液只含油，且泵速一定，可將算術(shù)平均值作為無(wú)水采油期間每分鐘產(chǎn)液量真值的最佳估計(jì)。通過(guò)計(jì)算該期間每分鐘產(chǎn)液量測(cè)量值的算術(shù)平均偏差、標(biāo)準(zhǔn)差等進(jìn)行誤差的估算并加以評(píng)定。對(duì)九組實(shí)驗(yàn)分別進(jìn)行計(jì)算。算術(shù)平均值算術(shù)平均值可通過(guò)下式（式3.1）進(jìn)行計(jì)算：（3.1）式中：對(duì)九組實(shí)驗(yàn)無(wú)水采油期的測(cè)量數(shù)據(jù)分別進(jìn)行計(jì)算，并以計(jì)算的算數(shù)平均值作為真值的最佳估計(jì)。利用算術(shù)平均偏差、標(biāo)準(zhǔn)差評(píng)定其可靠性。算術(shù)平均偏差算術(shù)平均偏差即為各測(cè)量值與算術(shù)平均值差的平均值。計(jì)算表達(dá)式如下（式3.2）：（3.2）測(cè)量結(jié)果可表示為：標(biāo)準(zhǔn)差算術(shù)平均值、算術(shù)平均偏差、標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)在表3.1中：表3.1誤差估算表實(shí)驗(yàn)組序號(hào)介質(zhì)填充情況原始含油量（g）泵速（ml/min）算術(shù)平均值算術(shù)平均值偏差標(biāo)準(zhǔn)誤差A(yù)未填充2185.636058.790.340.39B未填充2919.016059.110.290.39C未填充3807.56058.380.330.4D均一介質(zhì)2786.861514.520.0820.096E均一介質(zhì)3065.933029.020.190.24F均一介質(zhì)2570.896058.230.330.59G模擬遮擋物2306.571514.420.0820.093H模擬遮擋物2512.173028.70.150.18I模擬遮擋物2502.156057.530.280.34據(jù)表3.1,可知，在未填充介質(zhì)時(shí)，三種不同原始含油量條件下標(biāo)準(zhǔn)誤差基本相等，說(shuō)明原始含油量大小對(duì)無(wú)水采油期每分鐘產(chǎn)出油量的影響較小。泵速越大，誤差越大3.7本章小結(jié)3.8實(shí)驗(yàn)不足與改進(jìn)方法實(shí)驗(yàn)不足主要在于未考慮多組實(shí)驗(yàn)填充介質(zhì)時(shí)由于填充的隨機(jī)性導(dǎo)致的不同的潤(rùn)濕性和滲透率。本實(shí)驗(yàn)使用的油一種黏度的油，使用不同黏度的油進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可探討?zhàn)ざ葘?duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)過(guò)程中所設(shè)泵速較大，且同時(shí)使用的油粘度較低，滲流阻力較小，因此見(jiàn)水后含水率急劇上升，調(diào)整實(shí)驗(yàn)流速，將泵速適當(dāng)調(diào)小，如可控制泵流速在5ml/min、15ml'/min、25ml/min、35ml/min、45ml/min分別使用低黏度及高黏度油繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)多組單因素變量實(shí)驗(yàn)，分別以介質(zhì)填充情況、油的黏度、流動(dòng)速度、原始成藏時(shí)含油量為變量，獲取壓力數(shù)據(jù)和產(chǎn)液量數(shù)據(jù)。獲取壓力數(shù)據(jù)和產(chǎn)液量數(shù)據(jù)從每間隔1分鐘獲取改為每間隔30s獲取一次數(shù)據(jù)，減小記錄數(shù)據(jù)時(shí)間間隔，進(jìn)而觀察繪制的曲線特征，。購(gòu)買染色劑，通過(guò)將水染色，觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程中水錐形態(tài)的變化。致謝我要感謝在我完成論文過(guò)程中提供幫助的人。首先，我要感謝我的導(dǎo)師潘琳教授，他耐心的指導(dǎo)，寶貴的建議和不斷的鼓勵(lì)讓我順利完成了這篇論文。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)精神和謙虛豁達(dá)的性格在學(xué)術(shù)和生活上都給了我很大的啟發(fā)。在我完成論文的整個(gè)過(guò)程中，他給了我很多幫助和建議，這使我的成就成為可能。同時(shí)，我要向所有在這所大學(xué)教育我的老師們表達(dá)我誠(chéng)摯的感謝。他們的指導(dǎo)開(kāi)闊了我的視野，他們富有啟發(fā)性的教學(xué)為我完成這篇論文打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)我未來(lái)的職業(yè)生涯和學(xué)術(shù)研究都具有很大的價(jià)值。我還要深深感謝我的師兄師姐們和同學(xué)們。是他們的幫助讓我得以完成了那些難以獨(dú)立完成的任務(wù)。他們?cè)诰裆辖o了我很大的支持和鼓勵(lì)。我也要感謝作者們，他們的書和文章給了我寫這篇論文的靈感。最后，我想表達(dá)我特別感謝