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：学号：姓名教师：

同组者：

实验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，如图所示。汞与空气

的界面张力σ=480达因／厘米，接触角θ=140o。

图1 压汞退汞毛管力曲线

三、仪器流程与设备

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，便用便捷；样品参数Φ 25*20~25mm岩样；

可测孔隙直径范围：0.03~750μm.。

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：

≤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各一只；可测压力点数目：≥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：由高压计量泵组成；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；真空度：≤

0.005mmHg;真空维持时间：≥5min。

图2压汞仪流程图

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，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460mm）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28.00~35.00cm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；安设定压力逐级进泵，稳定后记录压力及汞体积测量管中汞柱

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。

五、 实验结果处理要求

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）； 某一毛管力Pc 对应岩心饱和度Hg S ：

Hg S =Hg V /P V *100%=A(0h -i h )/P V *100%

式中：0h —进汞压力为零时的计量管汞柱高度，cm ； i h —某一设定压力对应的计量管汞柱高度，cm ； 2、计量管横截面积，2cm ；

P V —岩心中的孔隙体积，P V =1/4*π*2d *L*Φ，3cm ；

d —岩心直径，cm;

L —岩心长度，cm ； Φ—岩心孔隙度，小数；

根据毛管力Pc 和对应的岩心饱和度Hg S 在半对数坐标上绘制毛管力曲线。

3、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Pc=2σ*cos θ/r 则r=2σ*cos θ/Pc=0.7354/Pc(μm)

式中：Pc —毛管力，MPa ；

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

4、求取岩石的最大孔喉半径m ax r 、饱和度中值压力Pc50、退汞效率We 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：

m ax r =0.7354/T P (μm)

式中：T P —阀压，MPa 。

（2）毛管力曲线上含汞饱和度为50%时相应的毛管压力Pc50，它越小反映岩石渗透率越好，产能约高；

（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。它反映了非湿相毛细管效应采收率。计算公式如下：

We=（Hg S max-Hg S min ）/Hg S max*100%

式中：We—退汞效率，%；

S max—压汞曲线上，最高压力对应的岩心中的含汞饱和度，%；

Hg

S min—退汞曲线上，压力接近零时岩心中的含汞饱和度，%。

Hg

六、实验数据处理

毛管力曲线测定原始记录

cm

岩心直径：2.510cm 计量管截面积：0.28912

岩心长度：2.158cm 岩心孔隙度：36.07%

表1毛管力曲线测定原始记录