物理模拟实验
㈠ 物理模拟实验方案设计
影响煤粉产出的因素包括煤储层的组分特征、煤岩变质程度、煤储层有效应力、地层围压、生产井排水采气强度等。为了科学合理地讨论上述不同因素对煤粉产出的影响作用,该物理模拟实验采用控制变量法进行分析研究。
根据控制变量法的要求,实验设计了4组变量:驱替流速、围压、煤岩组分和煤体结构。根据不同实验目的,设计了实验方案,并开展相应的物理模拟实验(姚征,2013)。实验一的目的:以不同驱替流速模拟煤层气排采过程中产水强度,查明驱替流速的变化对煤粉产出的影响(表5-1);实验二的目的:以不同围压强度模拟煤层气排采过程中储层压力状态,查明围压的变化对煤粉产出的影响(表5-1);实验三的目的:选择具有不同煤岩组分特征的煤岩样品进行物理模拟实验,分析煤储层组分对煤粉产出的影响(表5-2);实验四的目的:选择具有不同煤体结构的煤岩样品进行物理模拟实验,分析煤体结构类型对煤粉产出的影响(表5-3)。
表5-1 驱替流速和围压对煤粉产出的影响研究实验方案
㈡ 物理模拟实验室软件免费的哪有
模拟实验室软件现在网上比较多，但是大多都是体验版，没多大意思的，你想要免费的可以去下载 NB物理实验，现在正免费呢。我领取了一套，做了几个实验，顺便说一下这个软件里有人教版教材里所有实验，其他一些版本也有，内容涵盖力学、电学、声学、光学等章节。对了，你要去NOBOOK虚拟实验室 官 网才能使用，其他平台下载的不好使，需要注册码的。
㈢ 物理模拟实验仪器选用
根据煤粉产出物理模拟实验的原理及目的,需要设计可以满足该实验要求的仪器装置。这些要求包括:
(1)满足模拟地层流体在煤储层裂隙之间的流动要求;
(2)满足模拟煤储层经储层改造后的裂隙展布效果要求;
(3)满足模拟煤储层在含煤地层中的赋存状态要求;
(4)满足模拟煤层气井排水→降压→采气的生产模式要求。
通过一系列的摸索与尝试,确定了该物理模拟实验仪器装置的主体系统结构,其中包括计算机监控系统、样品制备系统、泵送驱替系统、物理模拟系统、煤粉储集系统、煤粉分析系统、电力动力系统等。
(1)计算机监控系统:主要由计算机操控平台和驱替导流监测平台等组成。计算机操控平台提供半自动半人工化功能服务,通过计算机实现对驱替导流监测平台的操控,可以满足不同条件下物理模拟实验的要求。同时,驱替导流监测平台实现流体相态驱替模式、自动调控驱替流速及压力、实时监测导流状况及实时记录排出产物状况等。
表5-3 煤体结构差异对煤粉产出的影响研究实验方案
(2)样品制备系统:主要由制样模具、升降施压油缸、平台支架等组成。制备样品的前期准备工作需要碎样机、标准样品筛、电子天平等辅助设备。首先使用碎样机将煤岩样品破碎,经过标准样品筛的筛选,选用一定粒度的煤粉颗粒,依据制样模具的尺寸形状,在升降施压油缸的挤压作用下,制作煤砖样,用于煤粉产出物理模拟实验。该系统需要通过计算机监控系统控制升降施压油缸,为制样提供稳定的压力。
(3)泵送驱替系统:主要由平流泵、储液容器、驱替液、导流室、无缝钢导管、法兰等组成。该系统的工作原理是通过调整平流泵的泵送功率,使其提供一定流速的稳定流体,该流体将储液容器内的驱替液以同等速率注入导流室内,对导流室中的煤砖进行驱替作用,同时,需要导流室的左右两侧分别安装进出液孔道,并在进出口端部安装测压孔道及相应法兰。在此过程中,通过驱替导流监测平台调控平流泵的泵送功率、设置驱替作用的周期及数据记录频率等参数。
(4)物理模拟系统:主要由煤砖样、石英砂、导流室、金属垫片、塑料密封圈、差压传感器、升降施压油缸、平台支架等组成。该系统的工作原理是通过在两块煤砖中夹持石英砂颗粒进行人工造缝,模拟煤储层经过储层改造后的裂隙延展状态;由泵送驱替系统向导流室内提供一定流速的驱替液,模拟地层流体在煤储层裂隙之间的流动过程;由计算机监控系统调控升降施压油缸,使其对导流室内的煤砖产生稳定围压,模拟煤储层在含煤地层中的赋存状态。该系统是在计算机监控系统、泵送驱替系统及物理模拟系统的相互配合下进行的,由平流泵提供驱替流体,由升降施压油缸提供挤压力,由驱替导流监测平台调控记录驱替液流速、油缸压力等参数,由金属垫片和塑料密封圈来保证导流室中煤砖处于密封状态。
(5)煤粉储集系统:主要由电子天平、无缝钢导管、烧杯等组成。该系统的工作原理是收集由物理模拟系统排出的液体及其中煤粉,同时通过驱替导流监测平台对排出液进行实时称重并储存数据结果。
(6)煤粉分析系统:主要由激光粒度仪、滤纸、过滤器、恒温烘干机、电子天平、显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等组成。该系统的工作原理是采用激光粒度仪对不同实验条件中产出的煤粉进行粒度分布测试;采用过滤器及恒温烘干机将排出液中的煤粉进行过滤烘干;采用电子天平对干燥的煤粉颗粒进行精密称重;采用显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪分析煤粉的显微形态及物质成分。从煤粉的粒度、质量、显微状态和物质成分等角度研究煤粉的产出物性特征。
(7)电力动力系统:主要由配电箱和电动机等组成。该系统为物理模拟实验设备装置的其他系统提供电力及动力保障。
图5-1 煤粉产出物理模拟实验仪器设计示意图
根据上述物理模拟实验仪器装置功能要求,实验仪器设计如图5-1所示。通过调研,在综合考虑物理模拟实验的可行性情况下,采用HXDL-Ⅱ型酸蚀裂隙导流仪作为测试仪器。该仪器可以在标准实验条件下模拟地层压力及温度状态,可以实现气、液两相驱替过程,并能评价裂缝的导流能力。其装置流程如图5-2所示。根据上述物理模拟实验装置的说明,选用的酸蚀裂隙导流仪的主体系统均达到开展实验的要求,各个装置部件可以满足实验的需求。该仪器的各项参数是参照《SY-T 6302—1997 压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法》标准而设定的。
图5-2 酸蚀裂缝导流仪流程示意图
㈣ 物理模拟实验原理与目的
根据煤粉产出特征及影响因素等方面的研究可知:煤岩自身性质是煤粉产出的基础,工程扰动是煤粉产出的诱因,而构造煤的发育是煤粉产出的关键。煤岩自身性质包括煤岩成分、煤体结构等,工程扰动包括钻井工程、储层改造、排采过程中流体、压力等储层特征的变化。因此,通过开展煤粉产出物理模拟实验,模拟煤层气的排采过程,分析不同因素对煤粉产出和运移的影响,揭示煤粉产出规律(姚征,2013)。
煤粉产出物理模拟实验是一种研究煤层气开发中煤粉从何产出、如何运移及煤粉特征、储层伤害等的室内分析方法。通过模拟煤储层静态地质特征及煤层气动态生产过程,还原再现煤粉在煤储层中的动态产出规律与流态运移方式,以此分析煤粉产出的影响因素、煤粉特征及储层伤害强度。煤粉产出物理模拟实验通过模拟煤储层物性特征及煤层气排采过程,讨论煤粉产出影响因素与动态变化规律。分析煤粉产出的静态地质因素从实验样品,即煤岩组分和煤体结构的差异性入手;分析煤粉产出的动态生产因素从实验条件,即不同流体驱替流速和不同围压条件入手。实验中讨论的变量包括煤岩组分、煤体结构、驱替流速、围压强度,应用控制变量法,逐一分析上述变量对产出煤粉的质量、粒度、组分、形态、表面特征及岩心渗透率变化的差异影响,进而揭示煤粉产出规律(曹代勇等,2013)。因此,煤粉产出物理模拟实验的原理及目的包括以下五点:
(1)通过模拟煤层气井排采生产中不同条件下的煤储层有效应力、地层围压、排水强度等状态,分析驱替流速及围压等因素对煤粉产出的动态影响,为初步查明韩城区块煤层气井煤粉产出规律提供实验依据;
(2)通过选择具有不同煤岩组分特征的煤岩样品进行物理模拟实验,对比分析煤储层的物质成分差异性对煤粉产出的影响;
(3)通过选择具有不同煤体结构类型的煤岩样品进行物理模拟实验,对比分析煤储层的煤体结构差异性对煤粉产出的影响;
(4)通过对比分析不同实验条件下煤粉的产出质量、组分构成、粒度分布、形态特征及煤岩样品渗透率的动态变化,揭示实验条件下煤粉产出规律,讨论煤粉在煤储层及排采系统中的赋存及运移状况,为查明煤粉对煤储层的渗透性伤害及排采设备的连续性危害提供理论证明。
㈤ 物理模拟实验样品制备
根据物理模拟实验的目的和方案,需要开展四组不同研究目的的物理模拟实验,分别为不同驱替流速、不同围压强度、不同煤岩组分和不同煤体结构对煤粉产出的影响研究。根据实验目的的不同,其实验样品制备方法有所差异,但主要内容均包括煤砖样、支撑剂充填层及驱替液的制备过程。
(一)煤砖样的制备
实验原煤岩样品采自韩城象山煤矿的3号、5号和11号煤层,包括原生结构煤和构造煤。选择具有不同煤岩组分、不同煤体结构的原煤岩样品,经破碎、筛分、压制等步骤将原煤岩样品制成实验所需的煤砖样(图5-3)。不同研究目的下的物理模拟实验所需要的煤砖样在原煤岩样品的选用与筛分压制的方法上有所差异。
1.不同驱替流速和围压的物理模拟实验所需煤砖样制备
本组实验选用的原煤岩样品为韩城矿区象山矿太原组11号煤。制备煤砖样的过程分为破碎、筛选、称重、压制。
第一步:破碎。采用密封式制样粉碎机将原煤岩样品进行粉碎,使块状煤岩破碎至粉粒状态。
第二步:筛选。使用100目(100目=150μm)的标准样品筛将破碎后的粉粒状煤岩进行筛选。选用粒度小于100目的煤粉颗粒作为制备煤砖样的原料。
第三步:压制煤砖样。使用电子天平将筛选的煤岩颗粒样品称重35g,放入烧杯内,加入少量标准盐水,搅拌均匀,倒入导流室。由升降施压油缸将导流室置于20MPa的围压下压制20min,制成实验所需的煤砖样。煤砖样的尺寸及形状以酸蚀裂隙导流仪的导流室规格为准,其底面积为64.5cm2,直线长度为139.7mm,两端半圆的直径(宽度)均为38.1mm(图5-3-6)。
2.不同煤岩组分的物理模拟实验所需煤砖样制备
本组实验选用的煤岩样品为韩城矿区象山矿山西组3号煤、太原组5号煤和太原组11号煤,三者均为原生结构煤(图5-4),其显微组分定量与工业分析结果表明3号、5号、11号煤所含镜质组含量递减,而惰质组、黏土矿物递增(表5-4)。
图5-3 实验所需煤砖的制备过程
1—原煤岩样品;2—粉碎机与样品筛;3—破碎后的原煤岩样品;4—待处理的原煤颗粒;5—油缸压力机;6—煤砖样
图5-4 实验所用原生结构煤样品
将原煤岩样品经密封式粉碎机破碎至颗粒状态,经16目(1000μm)、20目(830μm)、40目(380μm)、80目(180μm)、100目(150μm)、200目(75μm)、400目(38μm)样品筛进行筛分。
表5-4 原煤岩样品的显微组分含量与工业分析单位：%
为了保持原煤岩样品特征,根据不同粒度范围内的煤岩颗粒所占煤砖样质量的比例(制作煤砖样的煤岩颗粒质量为75g)进行称重后混合(表5-5),最后压制成实验所需的煤砖样。
表5-5 煤砖样的粒度等级混合比例单位：g
3.不同煤体结构的物理模拟实验所需煤砖样制备
本组选用的原煤岩样品为韩城矿区象山矿山西组3号煤、太原组5号煤、太原组11号煤,煤体结构分别为原生结构煤(图5-4)与碎粒煤(图5-5)。
图5-5 实验所用碎粒煤样品
将原煤岩样品经密封式粉碎机破碎至颗粒状态;经16目(1000μm)、20目(830μm)、40目(380μm)、80目(180μm)、100目(150μm)、200目(75μm)、400目(38μm)样品筛进行筛分。
为了保持原煤岩样品特征,根据不同粒度范围内的煤岩颗粒所占煤砖样质量的比例(煤岩颗粒质量为75g)进行称重后混合(表5-6);最后压制成实验所需的煤砖样。
(二)支撑剂充填层的制备
实验中选用的支撑剂为20～40目(粒度为0.42～0.85mm)的石英砂颗粒。用电子天平称重石英砂35g,平铺在两块煤砖之间,形成一层支撑剂充填层。在物理模拟实验过程中,随着煤砖受到围压的挤压作用,石英砂颗粒将会嵌入煤样之中,并形成具有一定延展性的裂缝,进而模拟煤层气开发中煤储层的压裂造缝效果。
表5-6 煤砖样的粒度等级混合比例单位：g
(三)驱替液的制备
实验中所用的驱替液主要包括平流泵中的去离子水和用于模拟地层水的标准盐水。平流泵中的去离子水是指除去了呈离子形式杂质后的纯水。根据实验条件通过计算机系统设置驱替流速,然后通过平流泵以一定的流速向活塞容器底部注入液体,使活塞从下而上推动标准盐水注入导流室,完成驱替实验。选用的驱替液为矿化度为8%的标准盐水,其配方标准(质量比)为NaCl∶CaCl2∶MgCl2·6H2O=7∶0.6∶0.4。
㈥ 物理模拟实验步骤
为系统分析煤层气开发中煤粉产出问题,煤粉产出物理模拟实验包括以下主要步骤。
(1)选择实验原煤岩样品,制备实验所用的煤砖样;
(2)制备驱替溶液,作为煤粉动态产出与流态运移的载体;
(3)对岩心进行人工填砂造缝,用于模拟煤储层的裂隙网络与压裂效果;
(4)选择实验仪器按照实验方案,进行相应测试分析;
(5)定量分析不同实验条件下煤岩样品渗透率的变化;
(6)收集实验排出液中的煤粉,并对煤粉产出量、粒度、组分、形态及表面特征等进行分析;
(7)进行不同物理模拟实验条件下产出的煤粉样品与韩城区块煤层气生产井不同排采条件下产出的煤粉样品的对比分析,讨论煤粉产出特征的差异性。
表5-2 煤岩组分差异对煤粉产出的影响研究实验方案
㈦ 有没有那种可以模拟物理实验的软件
有的，例如NB物理实验，有学生端和教师端两种。
㈧ 什么是物理仿真实验
物理仿真实验是通过采用仿真技术，虚拟构建一个直观、可视化的2D、3D实验环境，从而达到对实验现象和实验结果的虚拟仿真以及对现实实验的操作，为处于不同时间、空间的用户提供虚拟仿真的实验环境，使学习者仿佛置身其中，对仪器、设备、内容等实验项目进行互动操作和练习。一般所说的物理仿真实验主要是指物理仿真实验软件，NOBOOK虚拟实验室的 NB物理实验 就属于物理仿真实验。我发个图你就知道物理仿真实验具体是啥样的了，希望采纳我的意见。
㈨ 怎么在电脑上模拟各种物理实验或者分析物理现象要编程么或者有没有什么3d建模软件可以做到
现在大学一般都配备了相应的虚拟实验系统，特别在各个国家级物理实验教学示范中心。
在网络里可以搜索到不少提供虚拟实验系统的厂家。但是如果要在你个人电脑里实现似乎不太可能。自己编程也难以做到那么多的实验项目。
㈩ 一个物理实验模拟游戏
那个游戏叫连锁反应,网上应该有下载