运用压汞法描述孔隙结构

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3 压汞原理
3.1 压汞法原理
pa θ
pb ρw
在给定的压力p下，将常温下的汞压入被 测物体的毛细孔中，而当汞进入毛细孔中时， 毛细管与汞的接触面会产生与外界压力方向相 反的毛细管力，阻碍汞进人毛细管。根据力的 平衡原理，当外压力大到足以克服毛细管力时， 汞就会侵人孔隙。因此，外界施加的一个压力 值便可度量相应的孔径的大小。
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4 压汞实验
4.1 常规压汞：
图4 压汞曲线
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压汞 退汞
4 压汞实验
4.2 恒速压汞：
恒速压汞法是在注入汞的速度极低且恒定的条件下，测定岩石毛管压力曲线 的方法。恒定低速使得进汞过程可以近似为准静态过程，在准静态过程中，界面 张力与接触角保持不变，汞的前缘所经历的每一处孔隙形状的变化，都会引起弯 月面形状的改变，从而引起系统毛管压力的改变。
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5 恒速压汞与常规压汞的对比
常规 压汞 法
恒速 压汞 法
优点
测试样品速度快、准确，仪器设备测试原 理相对简单、操作比较容易
1、恒速压汞法是在注入汞的速度极低、 恒定的条件下进行，可获得喉道的数量分
布。 2、可以得到真正具有力学意义上的研究 储集岩石孔隙结构参数，如：孔隙半径、
喉道半径和孔喉比。 3、恒速压汞法得到的是孔隙结构中孔隙
的数量分布，而不是体积分布。 4、孔隙半径发生改变的频度就是孔隙半 径的数量分布，孔隙半径发生改变的大小
量度就是孔喉比
缺点 1、发生在两个静止状态之间，丢失了很多孔 隙结构的信息，如孔喉比。 2、包含了太多人工干预的因素，使得许多与 自然渗流过程联系在一起的孔隙结构 特征无 法得到更具体的体现 3、毛管压力曲线只是孔-喉的合成综合曲线 4、常规压汞法无法得到孔隙的数量分布，只 能用体积分布去近似数量分布。
压汞法原理可以表述为Washburn方程：
式中：r为毛细孔孔径（m）； σ为汞表面 张力（mN/m）； θ是汞和毛细管表面的接触角； p为整理外pp界t 施加压力（ mN/m 2）
3 压汞原理
3.2 压汞仪测量原理
粉末 块体
膨胀计是压汞仪中的一 个重要元件，其分为块体和 粉末两大类，容量有3cc， 5cc，15cc三种。
1、因为注射速度极低且恒定，故恒速压汞法 比常规压汞法测样时间比较长
2、为了缩短样品检测时间，采取减小样品体 积的方法来实现，因此检测岩石比较小
原理：注汞结束后，汞液充满膨胀计样品 杯和毛细管。由于汞自身是导电物质，膨 胀计内的汞液和外部金属板连通，相当于 电容器两端的金属板；而其毛细管相当于 绝缘板。实验过程中，汞液被压入多孔样 品，导致毛细管中汞柱长度发生变化，从 而引起电容器电量变化，被传感器采集识 别被转化为汞的变化量，来测量孔隙特征。
图2 膨胀计型号
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3 压汞原理
3.2 压汞仪测量原理
每一次分析都会从汞池中消耗掉3到15毫升的汞，当汞少了时， 我们需要及时补充汞液，使汞液面低于汞的观察窗的顶部1到3厘米， 不能达到观察窗口的顶部。
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3 压汞原理
3.2 压汞仪测量原理
图3 压汞实验测量原理图
压汞仪测量步骤
① 抽真空 ② 注汞 ③ 低压分析 ④ 高压分析
运用压汞法描述页岩 孔隙结构
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汇报提纲
1
绪言
2
压汞仪
3
压汞原理
4
压汞实验
5 恒速压汞与常规压汞的对比
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 绪言
❖ 页岩储层孔隙结构对页岩气的储集具有重要的影响，如何对页岩中的微观孔隙 进行有效分析是进行页岩气勘探开发必须解决的问题。
❖ 表征非常规致密储层孔隙特征的方法：氮气吸附法、压汞法（3nm~120μm）、 聚焦离子束扫描电子显微镜和核磁共振等，但不同方法获得的孔隙范围各有差 异，仅利用单一方法不能全面表征页岩的孔隙特征，须利用多种方法进行联合 测定。
❖ 压汞法作为研究多孔物质特性一项较好的技术，其测量大孔、中孔孔容和孔径 分布的标准已被广泛接受。
压汞法还远远未被淘汰！
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1 绪言
压汞法简介 汞是液态金属，它不仅具有导电性，并且水银对固体表面具有不可润 湿性，只有在压力作用下，水银才能挤入多孔材料的孔隙中，孔径越小， 所需要的压力就越大。 ① 样品的孔径r和压力p成反比。 ② 样品的比表面积和孔隙率的大小与注入汞的体积有关。
最后通过压汞过程中汞进入样品孔隙中产生的电信号进行数据 处理，模拟相关图谱，计算孔隙率及比表面积等数据。
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2 压汞仪
AutoPore Ⅳ 9500 全自动压汞仪，最大压力3.3万 磅（228MPa），孔径测量范围 5nm－1000μm， 有一个高压和两个低压站
AutoPore Ⅳ 9505全自动压汞仪，最大压力3.3万 磅（228MPa），孔径测量范围 5nm－1000μm， 有两个高压和四个低压站
AutoPore Ⅳ 9510全自动压汞仪，最大压力6万磅 (414MPa)，孔径测量范围 3nm－1000μm，有一 个高压和两个低压站
AutoPore Ⅳ 9520全自动压汞仪， 最大压力6万 磅(414MPa)，孔径测量范围3nm－1000μm，有 两个高压和四个低压站
图1 全自动压汞仪 AutoPore Ⅳ
❖ 空载修正：主要是由于汞压缩而产生的相对侵入体积，以及样品本身， 样品管和其它仪器元件产生的误差。
❖ 汞的纯净度：汞的纯净度既影响接触角,也影响表面张力
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4 压汞实验
4.4 安全注意事项： ➢ 供电不正常的情况下禁止开启仪器。 ➢ 高压测试时人不得离开，防止意外。 ➢ 保持室内温度低于25℃且处于良好的通风状态。 ➢ 出现汞渗漏应立即清理并洒硫酸覆盖。 ➢ 废弃汞及被汞污染的样品应用水密封。
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4 压汞实验
4.3 压汞实验误差的影响因素：
❖ 加载速度 ：加载速度过快，可能会导致某一级压力对应孔隙未被充满就 进入下一级压力加载；加载速度过慢，实验耗费时间过长，成本较高。
❖ 退汞角的变化：汞进入样品后会受到一定的污染和一些因素的影响，退 汞角变小。
❖ 孔截面变化对分析结果的影响：如果孔只有一个小的入口，那么要充满 它只有压力达到了高于它的半径（开口里面的半径）对应的压力后。达 到了最大的入口半径对应的压力后，才可能充满整个孔。