油层物理实验报告压汞毛管力曲线测定

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：~750μm。

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：≤30μl；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MPa

进汞高度cm

校正高度cm

汞饱和度%

退汞压力MPa

退汞高度cm

校正高度cm

汞饱和度%

毛管半径μm

1 0 0 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Hg S ：

%100)

(%100⨯-=

⨯=

P

i o 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 －某一设定压力对应的计量管汞柱高度，cm ； A －计量管横截面积，2cm

P V －岩心中的孔隙体积， 32,4

1

cm L d V p φπ=

d －岩心直径，cm ； L －岩心长度，cm ；

φ－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：

0h =cm ，2h =cm ， 计量管横截面积A=2cm ， 岩心直径d=cm , 岩心长度L=cm , 岩心孔隙度φ=%

则322695.3%8.32260.22.5204

1

41cm L d V p =⨯⨯⨯⨯==πφπ

%56.19%1003.695

)

31.85-33.87(3576.0%100)(%100=⨯⨯=⨯-=

⨯=

P i o P

Hg Hg V h h A V V S 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r

P c θ

σcos 2=

则 )(735.0140cos 4802cos 20m P P P r c c c μθσ=⨯⨯-==

式中 c P －毛管力，MPa ；

σ－汞与空气的界面张力，480mN/m ；

θ－润湿角，1400；

r －毛管半径，m μ。

取进汞压力为时实验数据计算为例，其所对应的毛管半径

m P r c μ54.7301

.0735

.0735.0===

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。