物理模擬實驗
㈠ 物理模擬實驗方案設計
影響煤粉產出的因素包括煤儲層的組分特徵、煤岩變質程度、煤儲層有效應力、地層圍壓、生產井排水采氣強度等。為了科學合理地討論上述不同因素對煤粉產出的影響作用,該物理模擬實驗採用控制變數法進行分析研究。
根據控制變數法的要求,實驗設計了4組變數:驅替流速、圍壓、煤岩組分和煤體結構。根據不同實驗目的,設計了實驗方案,並開展相應的物理模擬實驗(姚征,2013)。實驗一的目的:以不同驅替流速模擬煤層氣排采過程中產水強度,查明驅替流速的變化對煤粉產出的影響(表5-1);實驗二的目的:以不同圍壓強度模擬煤層氣排采過程中儲層壓力狀態,查明圍壓的變化對煤粉產出的影響(表5-1);實驗三的目的:選擇具有不同煤岩組分特徵的煤岩樣品進行物理模擬實驗,分析煤儲層組分對煤粉產出的影響(表5-2);實驗四的目的:選擇具有不同煤體結構的煤岩樣品進行物理模擬實驗,分析煤體結構類型對煤粉產出的影響(表5-3)。
表5-1 驅替流速和圍壓對煤粉產出的影響研究實驗方案
㈡ 物理模擬實驗室軟體免費的哪有
模擬實驗室軟體現在網上比較多，但是大多都是體驗版，沒多大意思的，你想要免費的可以去下載 NB物理實驗，現在正免費呢。我領取了一套，做了幾個實驗，順便說一下這個軟體里有人教版教材里所有實驗，其他一些版本也有，內容涵蓋力學、電學、聲學、光學等章節。對了，你要去NOBOOK虛擬實驗室 官 網才能使用，其他平台下載的不好使，需要注冊碼的。
㈢ 物理模擬實驗儀器選用
根據煤粉產出物理模擬實驗的原理及目的,需要設計可以滿足該實驗要求的儀器裝置。這些要求包括:
(1)滿足模擬地層流體在煤儲層裂隙之間的流動要求;
(2)滿足模擬煤儲層經儲層改造後的裂隙展布效果要求;
(3)滿足模擬煤儲層在含煤地層中的賦存狀態要求;
(4)滿足模擬煤層氣井排水→降壓→采氣的生產模式要求。
通過一系列的摸索與嘗試,確定了該物理模擬實驗儀器裝置的主體系統結構,其中包括計算機監控系統、樣品制備系統、泵送驅替系統、物理模擬系統、煤粉儲集系統、煤粉分析系統、電力動力系統等。
(1)計算機監控系統:主要由計算機操控平台和驅替導流監測平台等組成。計算機操控平台提供半自動半人工化功能服務,通過計算機實現對驅替導流監測平台的操控,可以滿足不同條件下物理模擬實驗的要求。同時,驅替導流監測平台實現流體相態驅替模式、自動調控驅替流速及壓力、實時監測導流狀況及實時記錄排出產物狀況等。
表5-3 煤體結構差異對煤粉產出的影響研究實驗方案
(2)樣品制備系統:主要由制樣模具、升降施壓油缸、平台支架等組成。制備樣品的前期准備工作需要碎樣機、標准樣品篩、電子天平等輔助設備。首先使用碎樣機將煤岩樣品破碎,經過標准樣品篩的篩選,選用一定粒度的煤粉顆粒,依據制樣模具的尺寸形狀,在升降施壓油缸的擠壓作用下,製作煤磚樣,用於煤粉產出物理模擬實驗。該系統需要通過計算機監控系統控制升降施壓油缸,為制樣提供穩定的壓力。
(3)泵送驅替系統:主要由平流泵、儲液容器、驅替液、導流室、無縫鋼導管、法蘭等組成。該系統的工作原理是通過調整平流泵的泵送功率,使其提供一定流速的穩定流體,該流體將儲液容器內的驅替液以同等速率注入導流室內,對導流室中的煤磚進行驅替作用,同時,需要導流室的左右兩側分別安裝進出液孔道,並在進出口端部安裝測壓孔道及相應法蘭。在此過程中,通過驅替導流監測平台調控平流泵的泵送功率、設置驅替作用的周期及數據記錄頻率等參數。
(4)物理模擬系統:主要由煤磚樣、石英砂、導流室、金屬墊片、塑料密封圈、差壓感測器、升降施壓油缸、平台支架等組成。該系統的工作原理是通過在兩塊煤磚中夾持石英砂顆粒進行人工造縫,模擬煤儲層經過儲層改造後的裂隙延展狀態;由泵送驅替系統向導流室內提供一定流速的驅替液,模擬地層流體在煤儲層裂隙之間的流動過程;由計算機監控系統調控升降施壓油缸,使其對導流室內的煤磚產生穩定圍壓,模擬煤儲層在含煤地層中的賦存狀態。該系統是在計算機監控系統、泵送驅替系統及物理模擬系統的相互配合下進行的,由平流泵提供驅替流體,由升降施壓油缸提供擠壓力,由驅替導流監測平台調控記錄驅替液流速、油缸壓力等參數,由金屬墊片和塑料密封圈來保證導流室中煤磚處於密封狀態。
(5)煤粉儲集系統:主要由電子天平、無縫鋼導管、燒杯等組成。該系統的工作原理是收集由物理模擬系統排出的液體及其中煤粉,同時通過驅替導流監測平台對排出液進行實時稱重並儲存數據結果。
(6)煤粉分析系統:主要由激光粒度儀、濾紙、過濾器、恆溫烘乾機、電子天平、顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀等組成。該系統的工作原理是採用激光粒度儀對不同實驗條件中產出的煤粉進行粒度分布測試;採用過濾器及恆溫烘乾機將排出液中的煤粉進行過濾烘乾;採用電子天平對乾燥的煤粉顆粒進行精密稱重;採用顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀分析煤粉的顯微形態及物質成分。從煤粉的粒度、質量、顯微狀態和物質成分等角度研究煤粉的產出物性特徵。
(7)電力動力系統:主要由配電箱和電動機等組成。該系統為物理模擬實驗設備裝置的其他系統提供電力及動力保障。
圖5-1 煤粉產出物理模擬實驗儀器設計示意圖
根據上述物理模擬實驗儀器裝置功能要求,實驗儀器設計如圖5-1所示。通過調研,在綜合考慮物理模擬實驗的可行性情況下,採用HXDL-Ⅱ型酸蝕裂隙導流儀作為測試儀器。該儀器可以在標准實驗條件下模擬地層壓力及溫度狀態,可以實現氣、液兩相驅替過程,並能評價裂縫的導流能力。其裝置流程如圖5-2所示。根據上述物理模擬實驗裝置的說明,選用的酸蝕裂隙導流儀的主體系統均達到開展實驗的要求,各個裝置部件可以滿足實驗的需求。該儀器的各項參數是參照《SY-T 6302—1997 壓裂支撐劑充填層短期導流能力評價推薦方法》標准而設定的。
圖5-2 酸蝕裂縫導流儀流程示意圖
㈣ 物理模擬實驗原理與目的
根據煤粉產出特徵及影響因素等方面的研究可知:煤岩自身性質是煤粉產出的基礎,工程擾動是煤粉產出的誘因,而構造煤的發育是煤粉產出的關鍵。煤岩自身性質包括煤岩成分、煤體結構等,工程擾動包括鑽井工程、儲層改造、排采過程中流體、壓力等儲層特徵的變化。因此,通過開展煤粉產出物理模擬實驗,模擬煤層氣的排采過程,分析不同因素對煤粉產出和運移的影響,揭示煤粉產出規律(姚征,2013)。
煤粉產出物理模擬實驗是一種研究煤層氣開發中煤粉從何產出、如何運移及煤粉特徵、儲層傷害等的室內分析方法。通過模擬煤儲層靜態地質特徵及煤層氣動態生產過程,還原再現煤粉在煤儲層中的動態產出規律與流態運移方式,以此分析煤粉產出的影響因素、煤粉特徵及儲層傷害強度。煤粉產出物理模擬實驗通過模擬煤儲層物性特徵及煤層氣排采過程,討論煤粉產出影響因素與動態變化規律。分析煤粉產出的靜態地質因素從實驗樣品,即煤岩組分和煤體結構的差異性入手;分析煤粉產出的動態生產因素從實驗條件,即不同流體驅替流速和不同圍壓條件入手。實驗中討論的變數包括煤岩組分、煤體結構、驅替流速、圍壓強度,應用控制變數法,逐一分析上述變數對產出煤粉的質量、粒度、組分、形態、表面特徵及岩心滲透率變化的差異影響,進而揭示煤粉產出規律(曹代勇等,2013)。因此,煤粉產出物理模擬實驗的原理及目的包括以下五點:
(1)通過模擬煤層氣井排采生產中不同條件下的煤儲層有效應力、地層圍壓、排水強度等狀態,分析驅替流速及圍壓等因素對煤粉產出的動態影響,為初步查明韓城區塊煤層氣井煤粉產出規律提供實驗依據;
(2)通過選擇具有不同煤岩組分特徵的煤岩樣品進行物理模擬實驗,對比分析煤儲層的物質成分差異性對煤粉產出的影響;
(3)通過選擇具有不同煤體結構類型的煤岩樣品進行物理模擬實驗,對比分析煤儲層的煤體結構差異性對煤粉產出的影響;
(4)通過對比分析不同實驗條件下煤粉的產出質量、組分構成、粒度分布、形態特徵及煤岩樣品滲透率的動態變化,揭示實驗條件下煤粉產出規律,討論煤粉在煤儲層及排采系統中的賦存及運移狀況,為查明煤粉對煤儲層的滲透性傷害及排采設備的連續性危害提供理論證明。
㈤ 物理模擬實驗樣品制備
根據物理模擬實驗的目的和方案,需要開展四組不同研究目的的物理模擬實驗,分別為不同驅替流速、不同圍壓強度、不同煤岩組分和不同煤體結構對煤粉產出的影響研究。根據實驗目的的不同,其實驗樣品制備方法有所差異,但主要內容均包括煤磚樣、支撐劑充填層及驅替液的制備過程。
(一)煤磚樣的制備
實驗原煤岩樣品采自韓城象山煤礦的3號、5號和11號煤層,包括原生結構煤和構造煤。選擇具有不同煤岩組分、不同煤體結構的原煤岩樣品,經破碎、篩分、壓制等步驟將原煤岩樣品製成實驗所需的煤磚樣(圖5-3)。不同研究目的下的物理模擬實驗所需要的煤磚樣在原煤岩樣品的選用與篩分壓制的方法上有所差異。
1.不同驅替流速和圍壓的物理模擬實驗所需煤磚樣制備
本組實驗選用的原煤岩樣品為韓城礦區象山礦太原組11號煤。制備煤磚樣的過程分為破碎、篩選、稱重、壓制。
第一步:破碎。採用密封式制樣粉碎機將原煤岩樣品進行粉碎,使塊狀煤岩破碎至粉粒狀態。
第二步:篩選。使用100目(100目=150μm)的標准樣品篩將破碎後的粉粒狀煤岩進行篩選。選用粒度小於100目的煤粉顆粒作為制備煤磚樣的原料。
第三步:壓制煤磚樣。使用電子天平將篩選的煤岩顆粒樣品稱重35g,放入燒杯內,加入少量標准鹽水,攪拌均勻,倒入導流室。由升降施壓油缸將導流室置於20MPa的圍壓下壓制20min,製成實驗所需的煤磚樣。煤磚樣的尺寸及形狀以酸蝕裂隙導流儀的導流室規格為准,其底面積為64.5cm2,直線長度為139.7mm,兩端半圓的直徑(寬度)均為38.1mm(圖5-3-6)。
2.不同煤岩組分的物理模擬實驗所需煤磚樣制備
本組實驗選用的煤岩樣品為韓城礦區象山礦山西組3號煤、太原組5號煤和太原組11號煤,三者均為原生結構煤(圖5-4),其顯微組分定量與工業分析結果表明3號、5號、11號煤所含鏡質組含量遞減,而惰質組、黏土礦物遞增(表5-4)。
圖5-3 實驗所需煤磚的制備過程
1—原煤岩樣品;2—粉碎機與樣品篩;3—破碎後的原煤岩樣品;4—待處理的原煤顆粒;5—油缸壓力機;6—煤磚樣
圖5-4 實驗所用原生結構煤樣品
將原煤岩樣品經密封式粉碎機破碎至顆粒狀態,經16目(1000μm)、20目(830μm)、40目(380μm)、80目(180μm)、100目(150μm)、200目(75μm)、400目(38μm)樣品篩進行篩分。
表5-4 原煤岩樣品的顯微組分含量與工業分析單位：%
為了保持原煤岩樣品特徵,根據不同粒度范圍內的煤岩顆粒所佔煤磚樣質量的比例(製作煤磚樣的煤岩顆粒質量為75g)進行稱重後混合(表5-5),最後壓製成實驗所需的煤磚樣。
表5-5 煤磚樣的粒度等級混合比例單位：g
3.不同煤體結構的物理模擬實驗所需煤磚樣制備
本組選用的原煤岩樣品為韓城礦區象山礦山西組3號煤、太原組5號煤、太原組11號煤,煤體結構分別為原生結構煤(圖5-4)與碎粒煤(圖5-5)。
圖5-5 實驗所用碎粒煤樣品
將原煤岩樣品經密封式粉碎機破碎至顆粒狀態;經16目(1000μm)、20目(830μm)、40目(380μm)、80目(180μm)、100目(150μm)、200目(75μm)、400目(38μm)樣品篩進行篩分。
為了保持原煤岩樣品特徵,根據不同粒度范圍內的煤岩顆粒所佔煤磚樣質量的比例(煤岩顆粒質量為75g)進行稱重後混合(表5-6);最後壓製成實驗所需的煤磚樣。
(二)支撐劑充填層的制備
實驗中選用的支撐劑為20～40目(粒度為0.42～0.85mm)的石英砂顆粒。用電子天平稱重石英砂35g,平鋪在兩塊煤磚之間,形成一層支撐劑充填層。在物理模擬實驗過程中,隨著煤磚受到圍壓的擠壓作用,石英砂顆粒將會嵌入煤樣之中,並形成具有一定延展性的裂縫,進而模擬煤層氣開發中煤儲層的壓裂造縫效果。
表5-6 煤磚樣的粒度等級混合比例單位：g
(三)驅替液的制備
實驗中所用的驅替液主要包括平流泵中的去離子水和用於模擬地層水的標准鹽水。平流泵中的去離子水是指除去了呈離子形式雜質後的純水。根據實驗條件通過計算機系統設置驅替流速,然後通過平流泵以一定的流速向活塞容器底部注入液體,使活塞從下而上推動標准鹽水注入導流室,完成驅替實驗。選用的驅替液為礦化度為8%的標准鹽水,其配方標准(質量比)為NaCl∶CaCl2∶MgCl2·6H2O=7∶0.6∶0.4。
㈥ 物理模擬實驗步驟
為系統分析煤層氣開發中煤粉產出問題,煤粉產出物理模擬實驗包括以下主要步驟。
(1)選擇實驗原煤岩樣品,制備實驗所用的煤磚樣;
(2)制備驅替溶液,作為煤粉動態產出與流態運移的載體;
(3)對岩心進行人工填砂造縫,用於模擬煤儲層的裂隙網路與壓裂效果;
(4)選擇實驗儀器按照實驗方案,進行相應測試分析;
(5)定量分析不同實驗條件下煤岩樣品滲透率的變化;
(6)收集實驗排出液中的煤粉,並對煤粉產出量、粒度、組分、形態及表面特徵等進行分析;
(7)進行不同物理模擬實驗條件下產出的煤粉樣品與韓城區塊煤層氣生產井不同排采條件下產出的煤粉樣品的對比分析,討論煤粉產出特徵的差異性。
表5-2 煤岩組分差異對煤粉產出的影響研究實驗方案
㈦ 有沒有那種可以模擬物理實驗的軟體
有的，例如NB物理實驗，有學生端和教師端兩種。
㈧ 什麼是物理模擬實驗
物理模擬實驗是通過採用模擬技術，虛擬構建一個直觀、可視化的2D、3D實驗環境，從而達到對實驗現象和實驗結果的虛擬模擬以及對現實實驗的操作，為處於不同時間、空間的用戶提供虛擬模擬的實驗環境，使學習者彷彿置身其中，對儀器、設備、內容等實驗項目進行互動操作和練習。一般所說的物理模擬實驗主要是指物理模擬實驗軟體，NOBOOK虛擬實驗室的 NB物理實驗 就屬於物理模擬實驗。我發個圖你就知道物理模擬實驗具體是啥樣的了，希望採納我的意見。
㈨ 怎麼在電腦上模擬各種物理實驗或者分析物理現象要編程么或者有沒有什麼3d建模軟體可以做到
現在大學一般都配備了相應的虛擬實驗系統，特別在各個國家級物理實驗教學示範中心。
在網路里可以搜索到不少提供虛擬實驗系統的廠家。但是如果要在你個人電腦里實現似乎不太可能。自己編程也難以做到那麼多的實驗項目。
㈩ 一個物理實驗模擬游戲
那個游戲叫連鎖反應,網上應該有下載