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1、中国石油大学中国石油大学 油层物理油层物理 实验报告实验报告实验日期：实验日期： 2013.11.25 成绩：成绩： 班级：班级： 石工石工 11-1 学号：学号：11021002 姓名：姓名： 武诗琪武诗琪 教师：教师： 张俨彬张俨彬 同组者：同组者： 周璇周璇 李悦静李悦静 徐睿智徐睿智 压汞毛管力曲线测定压汞毛管力曲线测定一、实验目的一、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
2、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。图图1 典型毛管压力曲线典型毛管压力曲线三实验设备三实验设备图图2 压汞仪流程图压汞仪流程图 (岩心尺寸：岩心尺寸：2520-25mm，系统最高压力，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：2520-25mm岩样；可测孔隙直径范围：0.03750m。2、汞体积计量系统：采用高精度差压传感器配
3、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：30l；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。 图图3 3 压汞仪设备图压汞仪设备图 5、高压动力系统：由高压计量泵组成；工作压力：0.00250MPa；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
4、阀件组成；真空度： 0.005mmHg；真空维持时间：5min。 四、实验步骤四、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1520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28.0035.00cm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；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
5、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、数据处理与计算五、数据处理与计算表表1 1 毛管力曲线测定数据记录毛管力曲线测定数据记录岩心直径： 2.520 cm 计量管截面积： 0.3576 cm2岩心长度： 2.260 cm 岩心孔隙度： 32.8
6、 % 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：HgS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 m1033.8733.8700 20.00531.9532.0417.710.00528.928.946.74 147.08 30.0131.7231.8519.550.0127.0427.2364.26 73.54 40.0230.7230.9128.65 0.0224.3624.6189.62 36.77 50.0326.2526.4871.52 0.0323.7924.
7、0994.65 24.51 60.0424.2424.5190.59 0.0423.652495.52 18.39 70.0523.7524.0694.94 0.0523.5823.9695.91 14.71 80.0723.4823.8497.07 0.0723.523.9296.30 10.51 90.0923.423.897.46 0.0923.4223.996.49 8.17 100.1223.3423.897.46 0.1223.3523.8996.59 6.13 110.1523.2823.7997.55 0.1523.2923.8896.68 4.90 120.223.223.7
8、897.65 0.223.2223.8896.68 3.68 130.323.123.7697.84 0.323.1323.8796.78 2.45 140.522.9923.7597.94 0.523.0223.8796.78 1.47 15122.8923.7697.84 122.923.8696.88 0.74 161.522.8223.7597.94 1.522.8423.8796.78 0.49 17222.7823.7697.84 222.7623.8397.17 0.37 18522.5923.7597.94 522.623.8397.17 0.15 19822.4323.729
9、8.23 822.4623.897.46 0.09 201022.3523.7398.13 1022.3523.7398.13 0.07 %100)(%100PioPHg HgVhhA VVS式中，进汞压力为零时对应的计量管汞柱高度，；0hcm某一设定压力对应的计量管汞柱高度，；ihcmA计量管横截面积， 2cm岩心中的孔隙体积， PV32,41cmLdVpd岩心直径，； cmL岩心长度，；cm岩心孔隙度，小数；取进汞压力为0.01MPa时实验数据计算为例，即第三组数据：=33.87，=31.85，0hcm2hcm计量管横截面积A=0.3576，2cm岩心直径d=2.520,cm岩心长度L=2
10、.260,cm岩心孔隙度=32.8%则322695. 3%8 .32260. 22.52041 41cmLdVp%55.19%1003.695)31.85-33.87(3576. 0%100)(%100PioPHg HgVhhA VVS同理算出各组毛管力对应的岩心含汞饱和度，记录数据于表一。绘cPHgS曲线如图如图一。图图4 4 毛管力曲线毛管力曲线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。由则 rPccos2)(7354. 0140cos4802cos20 mPPPrccc式中 毛管力，MPa ；cP汞与空气的界面张力，480mN/m； 润湿角，1400； r毛
11、管半径，。m取进汞压力为0.01MPa时实验数据计算为例，其所对应的毛管半径mPrc75.3602. 0735. 07354. 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。进汞压力 MPa毛管半径对应半径所占 比例半径取以10为 底的对数00.005147.08 0.32.17 0.0173.54 1.841.87 0.0236.77 9.11.57 0.0324.51 42.891.39 0.0418.39 19.081.26 0.0514.71 4.351.17 0.0710.51 2.131.02 0.098.17 0.390.91 0.126.13 00.79 0
12、.154.90 0.10.69 0.23.68 0.10.57 0.32.45 0.190.39 0.51.47 0.10.17 10.74 -0.10.13 1.50.49 0.10.31 20.37 -0.10.43 50.15 0.10.82 80.09 0.291.05 100.07 -0.11.15 图图5 5 孔隙大小分布直方图孔隙大小分布直方图图图6 6 孔隙分布直方图（半径取对数）孔隙分布直方图（半径取对数）3、求取岩石的最大孔喉半径rmax、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）将所得到的毛管力曲线中间的平缓段延长与零非湿相饱
13、和度对应的纵轴相交，可得交点所对应的压力即为岩心的阈压，由图得PT=0.01MPa,则岩石TP的最大孔喉半径：（2）毛管力曲线上含汞饱和度为50%时相应的毛管压力定为Pc50，它越小反映岩石渗滤性越好，产能越高；由图得到Pc50=0.026Mpa,比较小，说明岩石渗滤性非常好。（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。它反映了非湿相毛细管效应采收率。计算公式如下： %100maxminmaxHgHgHg eSSSW式中， We退汞效率，%； 压汞曲线上，最高压力对应的岩心中的含汞饱和度， maxHgS退汞曲线上，压力接近零时岩
14、心中的含汞饱和度minHgS在所测得的毛管力曲线上可得)(65.7302. 0735. 07354. 0maxmPrT压汞曲线上=98.13%，退汞曲线上=36.5%，则maxHgSminHgS退汞效率：=%100maxminmaxHgHgHg eSSSW%80.62%100%13.98%5 .36%13.98六实验总结六实验总结通过亲身的实验，我学会了使用压汞法测定岩石的进退汞曲线，并能通过曲线分析毛管半径（孔隙大小）的分布实验过程中要注意对压力表的保护，其次实验操作一定要按照步骤依次做，否则一步出错就有可能造成实验失败。学会了使用对数坐标系，并能分析得到阈值。实验过程相对比较复杂，需要记录的数据较多，我们小组分工合作，实验也算成功。另外，谢谢老师的耐心指导和悉心帮助！
