毛管力曲线

实验六压汞毛管力曲线测定

一、实验目的

1. 了解压汞仪的工作愿意及仪器结构；

2.掌握毛管力曲线的测定方法及实验数据处理方法。

二、实验原理

岩石的孔隙结构极其复杂，可看做一系列相互连通的毛细管网络。汞不润湿岩石空隙，在外加压力作用下，汞克服毛管力可进入岩石空隙。随压力增加，汞依次由大到小进入岩石孔隙，岩心中的汞饱和度不断增加。注入压力与岩心中汞饱和度的关系曲线即为毛管力曲线，如图6-1所示。

图 6-1 典型毛管力曲线

三、仪器流程与设备

图6-2 压汞仪流程图

全套仪器由高压岩心室，汞体积计量系统，压力计量系统，补汞装置，高压动力系统，真空系统六大部分组成。

1、高压岩心室：该仪器设有一个岩心室，岩心室采用不锈钢材质，对称半

螺旋密封，密封可靠，使用便捷：样品参数Φ25×20-25mm岩样；可测

μ。

孔隙直径范围：0.03～750m

2、汞体积计量系统:采用高精度差压传感器配合特制汞体积计量管进行计

量，精度高、稳定性好；汞体积分辨率：≤ 30lμ；最低退出压力：≤

0.3Psi（0.002Mpa）。

3、压力计量系统；采用串联阶梯式计量的方法，主要由四个不同量程的压

力表串联连接，由压力控制阀自动选择不同量程的压力表计量不同压力

段的压力值，提高了测量的准确性；压力表量程：0.1、1、6、60Mpa

各一支；可测定压力点数目：≥100个。

4、补汞装置：主要由调节系统，汞面探测系统及汞杯组成，并由指示灯显

示汞面位置。

5、高压动力系统：由高压计量汞组成；工作压力：0.002~50Mpa；压力平

衡时间：≥60s。

6、真空系统：主要有真空泵以及相关的管路阀件组成；真空度：≤

0.005mmHg；真空维持时间：≥5min。

四、实验步骤

1.打开岩心室

2.装入岩心，关紧岩心室

3.关闭岩心室阀

4.关闭真空泵放空阀

5.打开真空泵电源

6.抽真空15min

7.打开岩心室阀

8.打开隔离阀

9.调节泵杯的高度为760mmHg柱

10.关闭抽空阀

11.关闭补汞阀

12.关闭真空泵电源

13.缓慢打开真空泵放空阀

14.关闭泵进液阀

15.将最小压力表调至零

16.进行进汞实验

17.记录压力以及汞柱高度

18.退汞实验

19.记录压力和汞柱的高度

20.打开泵进液阀

21.关闭隔离阀

22.打开补汞阀

23.打开抽空阀

24.打开岩心室

25.取出废岩心

26.清扫实验台上的汞珠

27.关紧岩心室

28.清扫实验装置

（注意：进汞时，压力由小到大，当压力达到压力表量程的2/3时，关闭相应的压力表；退泵是，压力降到高压表量程的1/3一下并在下一级压力表的量程范围内时，才能将下一级压力表打开。）

五、实验结果处理

表1 毛管力曲线测定原始记录

1、计算岩心含汞饱和度，绘制毛管力曲线（举例说明计算过程，并将含汞饱和度填入原始记录表中）

()

%100%1000⨯-=

⨯=

P

i P

Hg Hg V h h A V V S 式中：0h -进汞压力为零时对应的计量管汞柱高度，cm ； i h -某一设定压力的计量管汞柱高度，3cm ； A -计量管横截面积,A=0.35762cm

P V -岩心中的空隙体积，

2

224872.22184.0320.2500.24

1

41V cm L d p =⨯⨯⨯==πφπ d -岩心直径，2.500cm ；

L -岩心长度，2.320 cm ； φ-岩心孔隙度，21.84%；

当Pc=0.5MPa 时，i h h -0=0.16求得：

()%300.2%1004872

.216

.03576.0%100%1000=⨯⨯=⨯-=

⨯=

P i P

Hg Hg V h h A V V S 2、根据毛管力公式计算不同压力对应的毛管半径，并绘制孔隙大小分布柱

状图（举例说明计算过程，并将毛管半径填入原始记录表）； 由2cos c P r

σθ

=

则 ()2cos 2480cos1400.7354

c c c

r m P P P σθμ-⨯⨯︒=

== 式中，c P -毛管力，Mpa ；

σ-汞与空气的界面张力，480/mN m ; θ-润湿角，140︒； r -毛管半径，m μ。

当Pc=0.5MPa 时， r=0.7354/0.5=1.47m μ

3、求取岩石的最大孔喉半径max r 、饱和度中值压力50c P 、退汞效率e W 等有关物性参数，并说明求取方法，在图上标明： (1)岩石的最大孔喉半径：()max 0.7354

T

r m P μ=

式中，T P -阈压，Mpa 。

由图求T P 的求法：将压汞曲线的中间平缓线段延伸与纵坐标的交点的读数即为阈压T P ，结果如下：

T P =0.17MPa ，求得

()max 0.7354

T

r m P μ=

=4.326m μ

（2）毛管力曲线上含汞饱和度为50%时相应的毛管压力定为50c P ，它越小反映岩石渗透率性越好，产能越高；

（3）在限定的压力范围内，从最大注入压力降到压力接近零时，从岩心内退出的汞体积与降压前注入的汞总体积的百分比。它反映了非湿相毛管管效应采收率。计算公式如下：

max min

max

100%Hg Hg e Hg S S W S -=

⨯

式中，e W -退汞效率，%

max Hg S -压汞曲线上，最高压力对应的岩心中的含汞饱和度，%； min Hg S -退汞曲线上，压力接近零时岩心中的含汞饱和度，%。 计算举例：

由图中读出 max Hg S =35.80%，min Hg S =19.50%

max min

max

100%Hg Hg e Hg S S W S -=

⨯=（0.3580-0.1950）/0.3580=42.33%

六. 实验总结