油层物理实验报告压汞毛管力曲线测定.doc

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中国石油大学油层物理实验报告

实验日期：成绩：

班级：石工11-1学号：姓名：李悦静教师：张俨彬

同组者：周璇武诗琪徐睿智

压汞毛管力曲线测定

一、实验目的

1．了解压汞仪的工作原理及仪器结构；

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，可以看作一系列相互连通的毛细管网络。汞不润湿岩石孔隙，在外加压力作用下，汞克服毛管力可进入岩石孔隙。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4-1 所示。

图 1 典型毛管压力曲线

三．实验设备

图 2压汞仪流程图

( 岩心尺寸：φ25× 20--25mm，系统最高压力50MPa) 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

螺纹密封，密封可靠，使用便捷；样品参数：φ25×20--25mm 岩样；可测孔隙直径范围： ~750 μm 。

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：≤30 μl；最低退出压力：≤。

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：、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。

图3压汞仪设备图

5、高压动力系统：由高压计量泵组成；工作压力：~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：≤；真空维持时间：≥ 5min 。

四、实验步骤

1．装岩心、抽真空：将岩样放入岩心室并关紧岩心室，关岩心室阀，开抽

空阀关真空泵放空阀；开真空泵抽空15~20 分钟；

2．充汞：开岩心室阀，开补汞阀，调整汞杯高度，使汞杯液面至抽空阀的

距离 H与当前大气压力下的汞柱高度（约760mm ）相符；开隔离阀，重新调整

汞杯高度，此时压差传感器输出值为~之间；关抽空阀，关真空泵，打开真空泵

放空阀，关闭补汞阀；

3．进汞、退汞实验：关高压计量泵进液阀，调整计量泵，使最小量程压力

表为零；按设定压力逐级进泵，稳定后记录压力及汞体积测量管中汞柱高度，直至达到实验最高设定压力；

按设定压力逐级退泵，稳定后记录压力及汞体积测量管中汞柱高度，直至达到实验最低设定压力；

4．结束实验：开高压计量泵进液阀，关隔离阀；开补汞阀，开抽空阀；打

开岩心室，取出废岩心，关紧岩心室，清理台面汞珠。

(注意：进泵时，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；退泵时，压力降到高压表量程的

1/3 以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、数据处理与计算

表 1 毛管力曲线测定数据记录

岩心直径： 计量管截面积：

岩心长度： 岩心孔隙度： %

序号

进汞压力 进汞高度 校正高度

退汞压力 退汞高度 校正高度 毛管半径 MPa

cm

汞饱和度 %

MPa cm

cm

汞饱和度 %

cm

μ m

1 0

2 3 4 5

6 24

7 8 9 10 11 12 13 14

15 1 1 16 17 2 2 18 5 5 19 8 8 20

10

10

1．计算岩心含汞饱和度，绘制毛管力曲线；

某一毛管力对应岩心含汞饱和度

S Hg ：

S

Hg

V

Hg

A(h o

h i )

100%

V P 100%

V P

式中， h 0 －进汞压力为零时对应的计量管汞柱高度， cm ；

h i－某一设定压力对应的计量管汞柱高度，cm；A－计量管横截面积，cm2

V P－岩心中的孔隙体积，V p 1

d 2 L ,cm3 4

d－岩心直径，cm；

L－岩心长度，cm；

－岩心孔隙度，小数；

取进汞压力为时实验数据计算为例，即第三组数据：

h0 = cm，h2 =cm，

计量管横截面积 A= cm2，

岩心直径 d=cm,

岩心长度 L=cm,

岩心孔隙度=%

则 V p 1 d2L 1 2.520 2 2.260 32.8% 3.695cm 3

4 4

S Hg V Hg A(h o h i ) 0.3576 (33.87 - 31.85)

100%

V P

100% 100% 19.56% V P 3.695

同理，其他组数据均按上述过程计算，可得到不同毛管力下所对应的岩

心含汞饱和度。

根据毛管力 Pc和对应的岩心含汞饱和度S Hg在半对数坐标上绘制毛管力曲线。

图 4毛管力曲线

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。

由 P c 2 cos 则

r

r 2 cos 2 480 cos1400 0.735 ( m)

P c P c P c

式中P c－毛管力，MPa；

－汞与空气的界面张力，480mN/m ；

－润湿角， 140 ；

取进汞压力为时实验数据计算为例，其所对应的毛管半径

0.735 0.735

r 73.54 m

P c 0.01

同理计算其他组毛管半径数据，填入表中，并绘制孔隙大小分布柱状图。