石油学报
1999年7月ACT A PET ROLEI SINICA第20卷 第4期 文章编号:0253-2697(1999)04-0061-68
压汞曲线“双峰态”性质的分析
原海涵 赵玉萍(长庆石油学校)
原 野
(西安石油学院)
摘要:毛管参数的积分计算法是理论导出的,按级数法的测点选取方法计算时,产生的误差很大。舍去部分高压测点就符
合得好。所有岩石样品中都存在这种误差。压汞曲线的双峰态发生在高压部分,其特征是毛管孔径曲线的斜率多变,完全
不同于铸体薄片、离心法的单调斜率状态。单调的压力上升与非随机特征说明其属于非孔隙结构因素。双峰态的初始点与
渗透率的关系属于力学特征。当前压汞曲线高压极值部分压力变化饱和度不变是人为作用的结果。原始的压汞曲线与岩
石应力曲线十分相似。压汞测量时岩样处于围压状态。原始的压汞曲线不仅有双峰态,压力极大处还表现为“鹰嘴现象”。
这是岩石孔隙内部填充流体分别为注汞和无汞两种介质不同的结果。积分法可以减少测量点数,提高工作效率,缩短工
时,有利健康,延长仪器寿命。
主题词:压汞曲线;积分法理论;双峰态;非随机特征;力学特征;围压状态
1 引 言
压汞测量技术表达岩石孔隙结构的方法,除了图示的毛管压力曲线外,更主要的是各种矩法及其衍生的计算参数。由于测点的不连续性,当前所有的计算方法都是离散级数法。笔者为了研究毛管理论在测井解释中的应用,曾提出了积分法计算孔隙结构参数的理论,《毛管理论在测井解释中的应用》一书对此有较为详尽的阐述[1～2]。
积分法因为仅是计算方法的改进,最初的选样方法与级数法完全相同,要舍弃“麻面效应”等非孔隙结构因素。理论上,如果仅是计算方法改进,二者的计算结果应该没有多大变化。但当进行实际操作时,却发现了另一些非孔隙结构影响因素。这就是高压部分测量结果所产生的影响,与其有关的就是压汞曲线上双峰态形状的性质问题。
2 积分法与级数法计算的差别与性质
2.1 积分法计算的理论与方法
积分法的计算理论是在分析压汞测量过程和其几何图示结果的物理意义基础上得出的。基本依据是,只有汞注入压力趋向于无限大时,汞才可能进入毛管孔径趋于零的孔隙空间。但是,这在技术上是无法实现的,所以常见的压汞曲线的汞饱和度都不可能为100%,只能测量出仪器最大压力时的注汞饱和度,此后的一部分资料都是空白。这一部分资料的处理和应用,只有借助于物理和数学分析手段才可能。
孔隙结构的直接参数是孔径尺寸等参数,压汞曲线只是一个中间资料,应用起来既不直观,也不方便,所以在毛管法理论中都是以毛管孔径曲线为主的,如图1和图2所示。这时,原来高压测点所存在的问题就很容易处理,因为不管仪器条件如何,注汞压力为无穷大时,毛管孔径必定是零。相应的累计孔隙空间体积也是零,物理意义十分明确。在数学上,毛管孔径与含水饱和度的关系必然是通过原点的函数表达式。
另外,从双对数坐标图的图3-b可知,压汞曲线在主要孔隙空间的分布规律为一直线。依据上述边界条件和曲线形态,最终导出毛管曲线应当是幂指类函数:
原海涵,男,1935年6月生。1962年毕业于北京石油学院。现任长庆石油学校高级讲师。通讯处:陕西省西安市长庆基地兴隆园一区25幢一单元201室。邮政编码:710021。
毛管孔径 R c =C *S w D ; 毛管压力 p c =1/(C *S w D )
式中 R c 为毛管孔径; S w 为含水饱和度; C ,D 为有关系指数; p c 为毛管压力。
应用上述公式就可以由积分法方便地计算出各种实用的孔隙结构参数[1～2]。
2.2 积分法和级数法计算结果之间的误差
积分法的实际操作是,首先从理论上应用回归法建立毛管参数的数学公式,以消除单个测量数据的或然误差,使其具有平均参数的实用效果。与级数法不同之处在于计算孔隙结构参数前,首先要对所得的描述毛管孔径分布规律的数学公式进行检验。即把其与原始的测量结果进行对比。如果其间存在的误差较大,就重选测点样品,另建公式。反复进行,直至得到理想的符合程度,表达公式才确定下来,
进行下一步孔隙结构参数计算。 图1 压汞测量中高压测点对孔隙结构参数计算结果的影响
Fig.1 T he factor s influencing t he ca lculat ing r esults o f the por e config urat ion pa-r ameter s w it h differ ent hig h-pr essure measure points at different permeabil-it ies 图1是计算结果与实验结果
的对比。cy 曲线是按级数法传统
的测点选样方法计算的结果;qw
是去掉部分高压测点时所得的结
果。由图1可以看出,cy 曲线和实
测点圆圈之间存在着较大的误差。
而且,这种误差程度和渗透率大小
成正比。渗透率愈大,误差愈大,反
之亦然。
2.3 积分法与级数法计算差别的
性质
为什么会出现这种现象呢?从
计算机演示所得公式图形显示的
成象过程中可以明显地看到,积分
法计算结果的展示过程完全是沿
着高压范畴的测量结果,即含水饱
和度<10%的计算元素分布规律
延伸的。这就是说,传统计算方法
选取样品的计算结果,主要是由高
压部分测量结果控制的。从数学计
算的角度分析,计算结果是由计算元素状态确定的,当舍去了麻面效应的测点后,计算过程中所应用的计算元素中,高压部分的元素占了绝大部分。而反映主要孔隙空间,即含水饱和度10%～80%的点素很少,最典型的如图1-b 所示,这时只有几个点。必然的其计算结果就只能受高压部分测点的控制,不可能再反映主要孔隙空间的毛管孔径分布状态。但是,当舍去了部分高压测点后,其计算结果就如图1中的qw 曲线所示,都与实测结果之间符合良好。这说明孔隙结构计算中高压测点部分有着举足轻重的影响。
这种误差在高渗透率样品中最为严重,低渗透率样品中其误差并不那么明显,原因在于非主要孔隙空间,即含水饱和度<10%范围内,高压测点的数目差别太大所致(见图1)。图1-a 中的高压点多,产生的误差就大;图1-c 中的高压点少,舍除与否对计算结果不会产生多大的影响,所以,计算所得结论的差别就小。但是,无论渗透率高低,这种误差毫无例外都是存在的,仅是程度差异,性质则完全相同。换句话说,无论什么样的样品,不舍去部分高压测点,应用全部测量结果计算的岩石孔隙结构参数,都不能正确地反映岩石天然62
石 油 学 报第20卷
的原始孔隙结构状态。显然,全部应用高压部分测点进行计算是产生这一误差的根本原因。
3 高压测点产生的误差原因分析
3.1 高压测点曲线的形状与规律
普赛尔初创压汞测量方法时,汞注入的压力都不很大。首篇论文中的最大进汞压力为13.8MPa 。以后随着测量技术的改进,汞注入的压力越来越高;测点的数目也是越多越好,据说不断增多的高压测点能够反映微小毛管的孔隙结构状态。于是,注汞压力坐标也由初始的普通坐标改为了对数坐标。但与普赛尔最初示范的图形资料相比,压汞曲线的形状却发生了变化。特别是低渗透率样品,这种变化最为明显,典型的如图2-d 所示,单调的曲线斜率变成了复杂多变的曲线斜率。这类曲线形态就是人们通常所说的“双峰态”[3]
。
所谓“双峰态”在毛管压力曲线上并不典型,这一名词来源于表现测量结果中任一微分变量区间测点出现频率的直方图,在压汞测量中就是任一压力区间与注汞饱和度增量关系图。在这种图上,以垂直的矩形表示的变量出现频率不是单调地增大或减小,而是增大到一定程度后,有一个减小,接着再增大,从而相对地表现为有两个高值出现,于是就把这种分布状态称作“双峰态”。以其累计频率表现为连续曲线时,例如毛管参数曲线的这种几何形态,其曲线斜率就不可能是单调地递增或递减;必然是由递增到递减、再由递减到递增,是反复多变的。
3.2 “双峰态”的性质分析
双峰态是在高压状态下出现的,一种可能是只有压力很高才能测出这种孔隙结构状态;另一种可能就是压力很高破坏了原始天然的岩石孔隙结构状态,人为地产生了某种“孔隙结构”。如属前者,那么其他测量方法也应测量出这种孔隙结构状态;否则就属于后者。
为了确定双峰态究竟属于何者,选了渗透率由高到低的四种样品,对其同时作了毛管压力和铸体薄片的测量,并把它们观测到的结果统一换算为毛管孔径进行对比,为了方便,其中还附了毛管压力曲线(图2)。
由图2可以看出,在高渗透率样品中两种测量结果的对比是十分良好的。但低渗透率样品就不然了,两种测量结果只在与低压相对应的高含水饱和度部分符合得较好。压力一增高,两种毛管孔径就有了明显的差别,压汞法所得毛管孔径的斜率就是变化的(图2-d)。其所以如此,原因就在于毛管压力曲线的双峰态。
由于这两种测量技术研究的是同一对象,二者所得的孔隙结构参数状态应该基本上相同。但是,现在的结论却完全不同,那么,其中必然有一种测量结果反映的并不是岩石孔隙结构的天然状态,即岩石特性,而是其他的非岩石因素。
其他的孔隙结构测量方法已多不进行,只有离心法仍被测井专家用来研究饱和度与电阻率之间的关系。文献[5]给出了一个离心力与饱和度之间的关系,当按孔隙结构方法把其离心力与压力对应时,在相应的高压部分也并没有双峰态出现。这就是说,不仅两维的铸体薄片没有双峰态现象,三维的低压测量结果也没有双峰态现象出现。那么,双峰态是否属于岩石的天然性质就更值得进一步商榷。
3.3 双峰态是岩石因素吗?
双峰态一直都是作为一种岩性特征进行研究的,认为这是岩石中孔隙结构突然变化的结果,例如有裂缝等出现或孔隙孔道突然变小。裂缝是一种常见的地质现象,但是,如果是有裂缝存在,由于裂缝比孔隙流道更通畅,汞注入压力应当是降低。然而,双峰态的注汞压力毫无例外地都是相反(图3)。注汞压力不仅不降低,而是渐变上翘的,从而产生了双峰态的曲线状态。显然,这不是流体通道变得通畅增大,而且也不是突变,决然不是裂缝特征的表现。这种曲线缓慢升高上翘,倒意味着岩石中的孔隙孔径开始加速变小。但是,这种现象在地质上却是几乎不见的。退而言之,即如这种逐渐变小是一种孔隙结构现象,但岩石的沉积过程属于随机事件,那么,双峰态就不应63第4期压汞曲线“双峰态”性质的分析
图2 不同渗透率时毛管孔径与铸体薄片孔隙区间(毛管压力)的对比
F ig .2 T he co ntrasts betw een the ca pillary ra dius and
the cast thin sectio n (capillar y pressure)at differ ent per
meabilities
图3 不同渗透率时毛管压力不同坐标分布状态的对比
F ig.3 T he compar ison of the capillary pr essur e cur ve shapes on
tw o distinct log arithmic coo rdinate at differ ent permeabilit ies
该只在高压所测的微小孔径区间频频出现,而在低压所测的粗大孔径区间从不出现,明显地表示了其非随机性质。这种只在高压范围出现,而且是逐渐变化的现象倒使人们有理由相信,双峰态很可能与不断增大的极高汞注入压力的某种性质有关,而不是与岩石孔隙结构性质有关,属于非岩石性质因素。
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3.4 双峰态特征属于力学因素
铸体薄片、离心力和压汞技术研究孔隙结构的基本原理,都是以流体注入岩石孔隙或在其中流动为基础的,但各自的具体操作技术却有较大的差别。前者是在真空或低压状态下完成注入的,而且一次成型,不再变更。显然,岩石的孔隙结构是天然的原始状态。离心力的大小也仅几个MPa,即或对岩石孔隙结构有所影响也可以忽略不计。因而可以认为,前两种所测的结果没有外来因素干扰。也就是说,图2中铸体薄片所表示的那种单调变化特征,倒很可能是岩石孔隙结构的天然变化规律。积分法舍去高压测点后的数学规律与其相吻合,也是一个很有意义的侧面旁证。
而压汞测量技术就不然了。它的注入压力是不断变化的,而且其压力范围非常高,以至超过了岩石的极限破裂强度。显然,这一过程中岩石的天然孔隙结构状态必然要受其影响而会有较大的变化。也就是说,压汞测量的结果是有岩石天然性质以外的力学因素参与的,双峰态可能就是这一原因引起的。
4 “双峰态”的分布规律与力学特征
4.1 “双峰态”的分布规律
双峰态在长庆油田出现是在约80年代初,当时是把这一现象作为一种特殊岩性特征向外报导的,但实际上这种现象是早就存在的。仔细观察高渗透率样品的高压部分,就可以看到与低渗透率样品中相同类型的双峰态特征,只是在横坐标为普通算术坐标的状态下没有低渗透率样品中那么明显。
为了系统地观察各种渗透率样品压汞曲线上的双峰态特征,把渗透率1000×10-3 m 2以下的岩石,每一数
量级选一样品,对其压汞曲线分别用两种横坐标系统作图,见图3。
图3-b 中S w <10%部分的横坐标作了放大,这时,高渗透率样品的双峰态特征便清楚地表现了出来,只不过其出现的范围与低渗透率样品不同罢了。低渗透率样品的双峰态出现在含水饱和度20%～80%的范围内,而高渗透率样品的双峰态则仅出现在含水饱和度5%～20%范围内。在常规的普通坐标中,5%～20%的范围 表1 岩石中孔隙半径变化的特征点压力与渗透率的对应关系 Table 1 The corresponding relations between the pressure of characteristic point of the pore radius changes in rock and the permeability 岩心号612345渗透率(10-3 m 2)31639 5.50.980.20.05特征点(M Pa )0.10.20.60.7 2.021
非常狭窄,高渗透率样品的双峰态很不容易发现,因
而造成了其并不存在的误解。
4.2 双峰态与岩石力学强度之间的关系
如图3所示,双峰态是从测点加速上翘处开始
的,如果把其作为岩石孔隙孔径开始形变的特征点,
这些特征点以非常有意思的序列出现在图面上,它
们纵坐标值压力与渗透率的对应关系表1所示。由表1表明,特征点的注入汞压力大小是随其渗透率的渐次减小而顺序增大的。渗透率和特征点之间的联系扭带是岩石的力学性质。渗透率愈大,岩石就愈疏松,很低的压力岩石就变形,因而其特征点压力就小。反之,渗透率愈小,岩石就愈坚硬,需要很大的压力岩石才变形,因而其特征点压力就大。这就是说,双峰态出现的原因完全是力学因素作用,使其体积压缩发生形变的结果。
4.3 双峰态产生的力学依据
岩石虽非绝对弹性体,但也有弹性、塑性和破裂强度之分。其应力、应变关系曲线如图4-a 所示。箭头向上的实线为施载加压过程,箭头向下的虚线为卸载减压过程。(一维力作用与围压力作用二者的形态基本相似)。为了和压汞曲线对比,图中的横坐标与常规的表示方法相反。图4说明,岩石不仅有形变,而且还有形变残余[4]
。当前常见的压汞曲线高压部分,如图4-b 中的虚线所示。应当郑重指出的是,这种注汞压力变化而汞饱和65
第4期压汞曲线“双峰态”性质的分析
度不变是人为作用的结果。真正实测的原始压汞曲线,是图4-b 中圆圈联线所示的那种状态,与图4-a 所示的曲线形状十分相似。其所以如此,盖缘于压汞测量时岩石始终是处于围压作用状态的,整个过程始终是有压力作用参与的。
已知砂岩的极限强度约为34.4～142.3MPa;长庆油田油层压裂时的地层破裂压力,即围压作用的反向幅射压力也才为10M Pa 。当前压汞测量的汞注入压力最高可达300M Pa 。显然,早已超过了岩石的弹性极限,只不过由于围压作用岩石才没有破碎而已,但其形变在所难免。至于高压部分,不仅会有体积缩小的弹性变形,而且肯定会发生塑性变形,双峰态和退汞效率不回零就是这种形变的结果[4]
。
图4 岩石应力—应变曲与压汞曲线的对比 Fig.4 T he co ntrast betw een the relative curv e of the str ess and str ain of ro ck and or ig inal mer cury injectio n cur ve
4.4 双峰态出现的力学过程
图4中两图的形式不完全相同,
其原因在于压汞测量的过程并不是
单一的均匀介质受压过程,在整个过
程中岩石性质都是在变化的,两者的
介质性质有原则的差别。
在压汞测量的整个过程中,始终
都有汞注入伴随。那么,在这一过程
中,岩石的孔隙空间始终都是由孔隙
中有注入汞和孔隙中无注入汞两种
孔隙空间组成的。众所周知,作为流
体的汞是不可压缩的,这就是说,在
整个的压汞注入过程中有注入汞的孔隙孔道是不变的。与其相反,无注入汞的孔隙孔道由于其中没有流体支撑,显然,在这一过程中却始终都是在被压缩变小的,只不过在其汞注入压力较低时变化不那么明显。
但是,一旦汞注入的压应力超过岩石的弹性塑性过渡点,其中的无注入汞的孔隙空间就会有一个明显的缩小过程。这时,如果汞要继续进入这些缩小了的孔隙空间,其注入压力就要有一个明显地增大,而不会是继续沿图3中虚线所示的常规轨迹继续延伸。因为只有这样,注入汞才可能继续进入已经缩小了的无汞孔隙空间。这就使得压汞曲线偏离原来趋势升高上翘(见图3)最终导致了双峰态特征的产生。
至于不同渗透率双峰态出现的位置不同,这是因为在高渗透率样品中大孔隙比较多,出现双峰态时,低压部分的汞注入已把10%～80%的基本孔隙空间注满了,所以,其双峰态只能出现在所剩余的极小孔隙空间范围——含水饱和度<10%的区间内。而低渗透率样品中,由于大孔隙比较少,出现这种现象时,10%～80%的基本孔隙空间内注入的汞仍很少,所以其双峰态就出现在含水饱和度20%～80%的主要孔隙空间内。这就形成了如图2、图3所示的,不同形状的压汞曲线状态。
4.5 极限压力测量结果的解释
图4-b 的原始压汞曲线形状表明,当汞注入压力在300M Pa 高压附近时,压汞曲线并不像图4-a 压力测试曲线那样,极大值是简单地由单调递增到递减,而是汞饱和度并不随注入压力的增大而增大,反而是在减小;在退汞效率测量时,汞饱和度也并不是随汞压力的减小而减小,同样反而是在增大,而且其幅度远超过注入时,形成了曲线上端的“鹰嘴现象”。这仅从孔隙结构角度出发是无法解释的。
但从力学角度出发,这种现象就很容易得到解释。因为加压到一定程度后,岩石的外形体积要缩小,就必然地要从其中的大孔隙中挤出一些汞体积,这就形成了连续加压过程中的含汞量、即饱和度的减小。单调的递增曲线就变为了复杂的弯曲状态。相反,一旦停止加压,减压退汞,首先的力学效应是外形体积的恢复增大,必然,其中所包含的孔隙体积也66石 油 学 报第20卷
是首先恢复增大,这一力学过程结束才是其内含孔隙体积缩小恢复。而这时注汞压力尽管是在减小,但数量甚微,还是能够驱动汞继续填充这一部分由于减压而恢复的扩大孔隙空间的,这就形成了极大值减小时,初始的应变或汞饱和度并不是随压力的减小而减小,反而是增大的现象;此后才是孔隙内空间恢复,从而使汞饱和度有所减小,二者的综合结果就形成了“鹰嘴现象”。至于后者的变化幅度比前者大,这是由于压缩效应早就开始了并有塑性形变的缘故,“蓄之既久,其发必速”,是“力”不使物体移动就必使其变形的必然结果。
这就是说,围压状态下的压汞测量过程中,岩石一直是处于被压缩状态的,只不过低压状态下时,岩石的形变很小,所测的孔隙结构参数值基本上是接近天然状态的。但当压力增大到超过其破坏压力时,岩石的孔隙结构必然会发生形变。双峰态就是在这一状态下产生的,所以并不是岩石的天然性质,和麻面效应一样,同属于非孔隙结构因素。
综上物理过程和数学解析理论可知,压汞曲线上的双峰态曲线形状,实际这就是:在没有外力影响的天然孔隙结构曲线,如铸体薄片孔径区间曲线上,叠加了一个岩石受力后的形变曲线,并不是岩石的天然孔隙结构性质。所以,双峰态以后的高压部分测点,属于另一个事件,不应作为岩石孔隙结构的因素看待。
5 积分法计算结果的实用效果
5.1 测点选样方法与渗透率的关系
图3中的压汞曲线分布状态表明,无论高压的双峰态和低压的麻面效应两部分如何交错,影响岩石主要孔隙孔径分布范围——含水饱和度50%～80%的这一部分压汞曲线,从上到下的分布顺序完全都是和渗透率的大小一一对应的。这说明渗透率是不受这两种因素影响的,即双峰态也和麻面效应一样,同属于非孔隙结构因素。也就是说,积分法舍去部分高压测点计算毛管孔隙结构参数,能取得理想的结果并不是孤立的、片面的,而是有其内在联系和物质基础的。
5.2 现场上确定含水饱和度的实例
储量计算中含水饱和度是一个重要参数,毛管压力法也是确定含水饱和度的方法之一。长庆油田在某层储量计算中,由水基泥浆所得的含水饱和度为44.6%,由毛管所得的含水饱和度为46.8%,这显然存在着问题。因为前者受有泥浆水的影响;而后者是没有受这种影响的,所以,应该小于前者。其所以如此,原因就在于原封不动地应用了包含双峰态这一非孔隙结构的压汞曲线的结果。
毛管法确定含水饱和度的具体作法是,应用试油资料得到一个代表本地区出油下限的毛管压力,由此压力在压汞曲线图上沿横坐标向右延伸,当其与毛管压力曲线相交时,便可以由此交点确定出相应的束缚水饱和度。
长庆油田系低渗透油田,压汞曲线的双峰态特征较为明显,图2-d 或图3中的曲线是非常典型的。积分法处理时,原来的双峰态曲线基本上将变得如图3中的虚线所示。显然,同一压力时,由积分法结果虚线所得的饱和度必然要小于原来所得的数值。依此,长庆油田由同一方法所得到的含水饱和度为40.2%。这就比原来的结论要合理得多。说明积分法舍去部分高压测点处理压汞资料的方法是非常正确的。
综上所述,压汞曲线中“双峰态”高压部分的压汞测量结果是注汞压力超过岩石耐压强度所致。积分法舍去部分高压测点后所得结果,与测量结果符合得很好并不是偶然的,是其内在因素反映自然规律的必然结果。
与其相应的是,压汞测量过程中并不是测点愈多愈好,压力愈高愈好,而是不能很高,只要反映主要孔隙空间毛管孔径的测点数目有代表性就可以了。例如,图1-b 有效测点仅有4～5点,计算的结果也符合得很好。非主要孔隙空间的测点则要愈少愈好,多了反而会产生更大的误差。
大量减少测点的结果,不仅能提高工作效率,缩短工作时间,有利于保证操作人员身体健康。同时,去掉高压测量部分还可以大大延长仪器寿命,具有明显的经济效益。
67第4期压汞曲线“双峰态”性质的分析
68石 油 学 报第20卷6 小 结
1.按级数法的选取测点方法进行积分法计算时,所得公式与实验结果之间的误差很大。舍去部分高压测点就符合得很好。所有样品中都存在这种现象,误差与渗透率大小成正比。
2.压汞曲线的双峰态发生在高压部分,其特征是毛管孔径曲线的斜率多变,完全不同于铸体薄片、离心法的单调斜率状态。单调的压力上升与非随机特征说明其属于非孔隙结构因素。
3.双峰态的初始点与渗透率的关系属于力学特征。当前压汞曲线高压部分压力变化饱和度不变是人为因素的结果,原始的压汞曲线不仅有双峰态,压力极大处的形状也表现为“鹰嘴现象”。与岩石应力曲线形状十分相似。
4.压汞测量过程中岩石样品始终处于围压作用状态。双峰态和“鹰嘴现象”是岩石内部孔隙中所填充的流体,一部分为注入汞,而另一部分无注入汞,二者性质不同,介质不均匀的结果。
5.积分法可以减少测量点数,提高工作效率。缩短工时,有利健康,延长仪器寿命。
致谢 长庆油田勘探开发研究院刘毅工程师对本文提供了宝贵的意见,在此表示衷心地感谢。
参考文献
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(本文收到日期1997-07-09 修订日期1998-04-29 编辑 杨 茁)
4A CT A P ET RO L EI SIN ICA 第20卷w hen w ater is ex po sed to an exter nal magnetic field;(5)the ca lculat ion is in ag r eement with exper imental result s.
Key words:mag netic w ater;por ous ro ck;penetr ation;co mputer simula tion
A ST U DY ON FA CT O RS A FF ECT IN G T HE P ERFO RM AN CE OF HYDR A U L ICAL L Y FRA CT U RED HOR IZO NT A L WEL L IN L OW PER M EA BIL IT Y R ESERV OIR S ACTA1999,20(4):51～55.
Zhang X uew en et al.(China N ational P etr oleum Corp or ation)
O ver200heter og eneo us geo log ical models w ere est ablished thr oug h rea so nable a bstr actio n.By means o f r eserv oir numer ical simula tio n,t he paper had sy stematically st udied t he facto rs affect ing the per for mance o f fr actured hor izontal w ell,a nd Q frac/ Q unfrac template w as co nstr uct ed.T he factor s taken int o account include fr acture direction cor responding to t he dir ect ion of w ell-bo r e,K v/K h,number of fractur es,lengt h o f fr actures,fr act ur e co nductiv ity,dist ance betw een the outmost fr actures a nd lengt h of uneven fr actures.T he st udy sho ws that t he o ptimal number of fra ct ur es m ight be3,the o ptimal leng th o f fractur e is r elated to fr acture co nduct ivity and r eserv oir permeabilit y and fo r a specific r eserv oir,t her e do es ex ist an optimal fr acture conductivit y. Dista nce betw een t he o utmost fr actures influences the pro ductiv ity of fr actured hor izontal w ell.T he pr oductivity o f fractur es is related to the po sitions o f fr actures o n fr actured ho rizo nt al wellbo re.So,it is sug gested that the leng th o r co nductiv ity o f middle fr act ur e be incr eased t o achiev e t he pr oduct ivity balance o f different fr actures.F inally,Q frac/Q unfrac template w as est ablished based o n the studies of number o f fractur es,leng th of fr acture and fractur e co nductiv ity.
Key words:ho rizo ntal w ell;hydra ulic fractur e;number o f fr actures;leng th of fractur es;fr acture conductivit y;distance be-tw een fractur es
T HE F ORM A T IO N OF REM A IN IN G CR ACK IN FR ACT U RIN G ACTA1999,20(4):56～60.
L i W enkui et a l.(X i'an Petroleum I nstitute)
T he differ ent defor mation r eg ulations o f r ock under lo ading/unloading is analy zed in this paper basing o n theor y and ex per i-ment,the r ock defor mation under lo ading/unlo ading is irr ever sible.T he fr act ur e can no t be fully clo sed and w ill pro duce re-maining defo rmat ion,when the lo ads acting on bound a re dischar g ed and p/ tog ether with E2/E1g ains cert ain value.T he Y oung's M odulus and Po isson's R atio under unloa ding a re hig her than those under loading by a nalyzing real ～ cur ves of ro cks.It show s that rema ining cracks hav e been pr oduced in r ock samples.T he sit e pr act ices also pr ov e t ha t t he ir r ev er sible de-for matio n of r ocks is an objective r eality.
Key words:r ock;loa ding and unlo ading;t est;fo rmat ion fr acturing;r emaining cr ack
A N AN A L Y SIS O N“D OU BL E HU M P DI ST RIBU T ION OF IN T RU SIV E”M ERCU R Y CU RV E ACTA1999,20(4):61～
68.
Y uan Haihan et al.(Changq ing Petr oleum S chool))
T he int egr atio n calcula tio n o f capillar y par ameter is derived theo retica lly.It occurs com par itive er r or w hen calculating se-lected at the measure po int w ith the pro gr ession has been taken place.It is fitted well to eliminate the part hig h-pr essur e mea-sur e point.A ll t he ro ck samples exist w ith this err or.T he hump distr ibutio n of intr usiv e r espo nse on mer cur y injectio n cur ve appear s in the hig h-pressur e sectio n,who se char acteristics are t he v ar iable slope of capillar y po re diamet er curv e,w hich is dif-ferent fr om t he monoto nous slope o f the cast thin sect ion and centr ifug al method.T he mono increasing fo r the pr essur e and non-ra ndom pr oper ty show s to be of non-facto r fo r por e co nfigura tio n.T he r elatio ns betw een the initial point o f double hump distr i-bution of intrusiv e and the per meability is belo ng to mechanics pr oper ty.N o w that the satur atio n does no t change when the pres-sur e changes at the maximum in the mer cur y injection curv e par t t ha t is the ma n-made result.T he o r iginal mercury injectio n cur ve is ver y similar to the cur ve o f ro ck str ess.T he r ock sample is under confining pr essur e st ate when mer cur y inject ed mea-sur e occurs.T he o rigina l mer cur y injection cur ve appears not o nly w ith the double hump distr ibut ion of intr usive,but also“t he eag le-mouth model”at t he ma ximum pr essur e.T his is the result o f the differ ent medium w ith or without mercur y,w hen filling the fluids into por ous bo dy of r ocks.T he int egr al met ho d can reduce the measure points,r aise the w or k efficiency,shor ten t he w or king time,be help fo r the health,pro long t he life o f instruments.
Key words :mercury inject ion curv e;integr al theor y ;double hump distr ibutio n of intrusiv e;no n-ra ndom pr oper ty;mechanics
pr oper ty confining pressur e state “eagle-mo uth model ”
PETROLEUM ENGINEERING
A PP LI CA T ION O F N O N -L IN EAR FEM T O T HE A NA L Y SIS OF DR IL L ST RIN G IN HORI ZON T AL W EEL S ACTA 1999,20(4):69～73.
Guo Yo ngfeng (Petroleum T echnology Serv ice ,China N ational Of f shore Oil Corp oration )
T his paper applies t he no n-linear finite element metho d to the pr edict ion of the to rque o f the dr ill str ing and the drilling di-rection of t he bit .T wo no n -linear pro blems are tackled ,o ne being the larg e defo rmat ion of the string ,the ot her the co nt act be-tw een t he str ing and the w all of the wellbo re.A gr oup o f equatio ns ar e derived by the non-linear analysis of the dr ill string ,and the cor responding calculation softw ar e based o n these equatio ns ar e dev elo ped .T he w or k o f t his paper has been successfully ap-plied to the drilling pr actice in Weizhou,South China Sea ,w here N aiha i W est O il Co.,China N at ional O ffsho re Oil Co rpor a-tio n,dr illed 5wells using the technique of this paper.
Key words :ho rizo nt al w ell;dr ill str ing for ce ;frictio n fo rce;tor que;no n-linear;FEM ;predictio n;computer ;softw ar e REL A Y L IF T T ECHN O L OG Y O F JET PU M P A ND SU CKER ROD PU M P ACTA 1999,20(4):74～77.
Zhou M ingqing et al.(Shengli P etr oleum A dministr ation )
T he r elay lift technolog y o f hy dr aulic jet pump and sucker ro d pump has been studied.T he pr inciple of t he techno lo gy is that the cashing r ever se cir culatio n jet pump lifts w ell fluid fr om the oil reser vo ir to so me height wher e t he sucker ro d pump lift s the fluid to t he gr ound co ntimuo usly .T he m ethods of t echnolo gy design ,jet pump paramet er matching desig n and asso ciatio n design of t he t wo pumps ar e described in t his paper.T he techno lo gy wa s t est ed by Zhuang 52-10w ell in Sheng li Oilfield.T he set depths o f t he sucker r od pump and t he jet pump ar e 1650m ,2250m respectiv ely ,and relay lift heig ht is 600.As a r esult ,t he difference betw een the max imum and minimum beam unit lo ad is smaller than befor e,and t he max imum beam unit load is re-duced g r eatly ,and daily oil pr o ductio n of the w ell increased .T he t est indicates t hat t he relay lift techno lo g y can impro ve the test indicates that the r elay lift technolog y cam im pr ov e the wo rking conditio ns o f the swabbing sy stem and effectively incr eased.Key words :deep w ell;jet pump;sucker ro d pump;patter n;ar tificial lift ;techno log y design;field test
A NEW RHEO LO G ICAL M O DEL FO R D RIL L IN G F L U IDS ACTA 1999,20(4):78～82.
L in Baiheng (Guangz hou Steel S tr ip W or ks )
A commo n feature for the flo w cur ves o f drilling fluids is t ha t,t here is one bending sectio n w ith o ne similar stra ight line
sect ion w hich r elat ed an ang le to ax is .A ccor ding t o this feature ,a new r heo lo gical model : = s +
(1+ / )1/2w as pr oposed by the autho r.In which,there ar e three indiv idua l par ameters:gel streng th s ,plastic visco sity a nd shea r thinnig coefficient
.W hen co mpar ing the new equat ion w ith o thers by using the ex per imental r esults ,it is found that equat ion ex hibits minimum residual st andar d deviatio n hav ing the highest pr edicatio n accuracy.T his new equa tio n can describe the r heo lo g y of not o nly t he
plastic fluid but also many other fluids .When s =0,it descr ibes the pseudo plastic fluid ;w hen =0,the Bing ham ′s fluid ,and
w hile =0and =0,the N ew to nian fluid.Besides,the new equatio n has an o ut sta nding feature that w hen the shar e rat e in-cr eased t o a v alue hig h eno ugh ,the new equat ion becomes the same a s the Bingham ′s .T his pr ov ed ag ain t hat the Bing ham ′s e-quation can o nly be a pplied t o the inter mediate and high shear r ate r anges.
Key words :drilling fluid;r heolog y ;rheo lo gical mo del;mat hem atical model
DESIG N A N D A N A LY SIS O F L A Y IN G F OR SU BM AR IN E PIP ELI NE AC TA 1999,20(4):83～87.
Guo Yanlin et al.(Sichuan Petr oleum D esign I nstitute )Ba sed on brief analyzing pr esent conditions o f submar ine pipeline lay ing and co nst ructio n,lo ad and defor mation of sea-floo r 5第4期 石 油 学 报
收稿日期：2008-10-29；修回日期：2008-12-30 基金项目：国家863项目06Z2课题“研究特殊储层测井识别与地层参数定量评估计算（编号：2006AA06Z220）”及中国石油集团公司项目 “三低油气层测井解释方法和解释模型研究（编号：06A30102）”资助。 作者简介：李彦山，1981年生，男，长江大学在读硕士研究生，主攻测井地质方向。地址：（434023）湖北省荆州市南环路1号长江大学东校区 913信箱。E -mail ：liyanshan1108@https://www.doczj.com/doc/2d16062835.html, 第21卷第2期2009年6月 岩性油气藏 LITHOLOGIC RESERVOIRS Vol.21No.2Jun.2009 应用压汞资料对长庆地区长6段储层进行分类研究 李彦山，张占松，张超谟，陈 鹏 （长江大学“油气资源与勘探技术”教育部重点实验室） 摘 要：应用毛细管压力曲线可定性研究储层孔隙结构特征，根据储层物性和孔隙结构特征资料对储层进 行分类。以上三叠统延长组长6段储层为例进行分类研究，结果表明：该储层为低孔、低渗、特低渗储层。根据储层物性和结构特征，将本层段分为3类储层。从而为该层的进一步合理开发提供了可靠的地质依据。 关键词：毛细管压力曲线；孔隙结构；储层分类；长6段；鄂尔多斯盆地中图分类号：TE122.2 文献标识码：A 文章编号：1673-8926（2009）02-0091-03 1研究难点与思路 上三叠统延长组长6段是 鄂尔多斯盆地中生界最重要的含油层段之一。在对长6段进行储层精细分类研究过程中，遇到了一些难题：长6段储层总体属低孔、特低渗储层，加之 其矿物成分的特殊性［1］，无法单纯运用物性资料进行碎屑岩储层分类；同时，又找不到储层分类的突破点，一度使研究陷入僵局，工作无从下手。后来在整理资料的过程中，通过搜集相关文献，发现前人在运用压汞资料（用来研究储层微观孔隙结构特征的资料）进行储层分类方面已做过尝试［2］，进一步分析这些压汞资料的特征，虽然样品较少，但是很有规律性。因而，在研究过程中引入了以压汞资料为主线进行储层分类初期建模的思想，并取得很好效果，完成了对长6段储层进行分类的研究［3，4］。 2储层孔隙结构的定性分析 对长庆地区长6段储层压汞资料的计算机处 理绘制出22个样品的毛细管压力曲线图（图1）。图内下边是图例，每一行代表一个样品，其中，开头 的图标为这一样品在图中压汞曲线所对应的曲线形式，其后是样号，样号后括号中为样品的储层物性（孔隙度、渗透率）。 图1长6层段压汞曲线图 Fig.1Mercury injection curves of Chang 6reservoir 1000.00 100.00 10.00 1.00 0.10毛管压力（M P a ） 100 80 60 40200 汞饱和度（%） 21（7.5；0.042）15（10.4；0.100）20（8.7；0.036）5（13.7；0.378）3（14.6；0.562）2（15.7；0.770）11（15.0；0.215）4（14.7；0.647）10（18.0；0.640）1（14.0；0.692）19（10.0；0.037）16（11.4；0.062）6（14.2；0.419）8（9.9；0.242）7（12.7；0.275）9（12.0；0.218）18（11.5；0.039）17（8.3；0.058） 14（13.7；0.097） 22（1.3；0.015） 12（11.6；0.161） 13（11.4；0.337）
石油学报 1999年7月ACT A PET ROLEI SINICA第20卷 第4期 文章编号:0253-2697(1999)04-0061-68 压汞曲线“双峰态”性质的分析 原海涵 赵玉萍(长庆石油学校) 原 野 (西安石油学院) 摘要:毛管参数的积分计算法是理论导出的,按级数法的测点选取方法计算时,产生的误差很大。舍去部分高压测点就符 合得好。所有岩石样品中都存在这种误差。压汞曲线的双峰态发生在高压部分,其特征是毛管孔径曲线的斜率多变,完全 不同于铸体薄片、离心法的单调斜率状态。单调的压力上升与非随机特征说明其属于非孔隙结构因素。双峰态的初始点与 渗透率的关系属于力学特征。当前压汞曲线高压极值部分压力变化饱和度不变是人为作用的结果。原始的压汞曲线与岩 石应力曲线十分相似。压汞测量时岩样处于围压状态。原始的压汞曲线不仅有双峰态,压力极大处还表现为“鹰嘴现象”。 这是岩石孔隙内部填充流体分别为注汞和无汞两种介质不同的结果。积分法可以减少测量点数,提高工作效率,缩短工 时,有利健康,延长仪器寿命。 主题词:压汞曲线;积分法理论;双峰态;非随机特征;力学特征;围压状态 1 引 言 压汞测量技术表达岩石孔隙结构的方法,除了图示的毛管压力曲线外,更主要的是各种矩法及其衍生的计算参数。由于测点的不连续性,当前所有的计算方法都是离散级数法。笔者为了研究毛管理论在测井解释中的应用,曾提出了积分法计算孔隙结构参数的理论,《毛管理论在测井解释中的应用》一书对此有较为详尽的阐述[1～2]。 积分法因为仅是计算方法的改进,最初的选样方法与级数法完全相同,要舍弃“麻面效应”等非孔隙结构因素。理论上,如果仅是计算方法改进,二者的计算结果应该没有多大变化。但当进行实际操作时,却发现了另一些非孔隙结构影响因素。这就是高压部分测量结果所产生的影响,与其有关的就是压汞曲线上双峰态形状的性质问题。 2 积分法与级数法计算的差别与性质 2.1 积分法计算的理论与方法 积分法的计算理论是在分析压汞测量过程和其几何图示结果的物理意义基础上得出的。基本依据是,只有汞注入压力趋向于无限大时,汞才可能进入毛管孔径趋于零的孔隙空间。但是,这在技术上是无法实现的,所以常见的压汞曲线的汞饱和度都不可能为100%,只能测量出仪器最大压力时的注汞饱和度,此后的一部分资料都是空白。这一部分资料的处理和应用,只有借助于物理和数学分析手段才可能。 孔隙结构的直接参数是孔径尺寸等参数,压汞曲线只是一个中间资料,应用起来既不直观,也不方便,所以在毛管法理论中都是以毛管孔径曲线为主的,如图1和图2所示。这时,原来高压测点所存在的问题就很容易处理,因为不管仪器条件如何,注汞压力为无穷大时,毛管孔径必定是零。相应的累计孔隙空间体积也是零,物理意义十分明确。在数学上,毛管孔径与含水饱和度的关系必然是通过原点的函数表达式。 另外,从双对数坐标图的图3-b可知,压汞曲线在主要孔隙空间的分布规律为一直线。依据上述边界条件和曲线形态,最终导出毛管曲线应当是幂指类函数: 原海涵,男,1935年6月生。1962年毕业于北京石油学院。现任长庆石油学校高级讲师。通讯处:陕西省西安市长庆基地兴隆园一区25幢一单元201室。邮政编码:710021。
实验七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．掌握毛管力曲线的概念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 7-1 所示。汞与空气的界面张力σ=480 达因／厘米，接触 角θ=140o。 三．仪器结构 图7-1 压汞退汞毛管力曲线 图7-2 岩石孔隙结构仪 1、2、3、4 压力表，5、6、7、8 压力传感器，9、10 抽空阀，11、12 岩心室，13、14、15 高压电磁阀， 16、17、18 高压手动阀，19、20 隔离阀，21 补汞杯，22、23 汞体积计量管，24、25 压差传感器， 26 高压泵阀， 27 进液阀，28 高压泵，29 步进电机，30 酒精杯，31、32 岩心室阀，33、34 补汞阀，35、36 放空阀，37 真空表， 38 真空放空阀，39 真空泵阀，40 真空泵，41 气体阱 仪器组成：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，计算机实时数据采集处理控制系统七大部分组成。 仪器性能指标： 1．使退汞压力可达0.005MPa(绝对压力)以下,最高压力50MPa 以上。实验过程实现全自动控
制。 2．可测定压力点数目：≥100 个，压力传感器量程：0.1、1、10、50MPa 各一支，可同时做三 块Ф25×25mm 岩样。 四．实验步骤 (1) 调整汞瓶及汞体积测量管内液面位置：打开隔离阀19、20；将步进电机及电磁阀控制器所有开关置于手动状态；打开三个电磁阀及三个高压手动阀；开机进入系统测试，检测所有传感器； 开补汞阀33、34，将补汞杯的调节扭的指针调至当时大气压对应的高度，调整丝杠升降机使指示灯处于亮与不亮状态（瞬时针转-汞瓶升，逆时针转-汞瓶降）。 控制的高压柱塞泵28 的进退，调节到压力传感器8（或压力表4）的读书为零。再次调整丝杠升降机使指示灯处于亮与不亮状态； 关闭隔离阀19、20，液面调整结束。 (1) 装岩样：先将被测岩样装入岩心室11、12，上紧上盖，打开岩心室上方的抽空阀9、10，关闭岩心室下方的岩心室阀31、32，打开补汞阀33、34。 (2) 抽空：打开真空泵阀39，关闭放空阀38，接通真空泵的电源，抽真空15-20 分钟。关闭抽空阀9、10，关闭真空泵40，开放空阀38。 (3) 补汞：打开岩心室阀31、32，调补汞杯升降机（顺时针转——使补汞杯上升），使指示灯 亮（补汞杯21 中的汞面位置与岩心室顶部的高度差为大气压力）。关补汞阀33、34。(4) 利用微机控制进行进攻和退汞实验：软件有六个子菜单，分别是：“参数输入、系统测试、实时控制及数据采集、原始数据、数据 处理和退出”。 a．参数输入：点击“岩心室选择”—选择所使用的岩心室，如第一岩心室（从右到左分别是第一、第二、第三岩心室）；然后点击子菜单“第一岩心室”、“第二岩心室”，输入放入该岩心 室的岩心的主要参数，如渗透率、孔隙度、孔隙体积，大气压力等参数，其它参数不参加运算。保 存文件名一定加后缀“.txt” b．系统测试：有“压力传感器测试”“电磁阀门测试”两个子菜单。点击“压力传感器测试”测试压力传感器是否正常及汞体积测量管中汞柱的位置，岩心抽真空后开始做实验前，压力传感器的压力值在0.035~0.045 范围内均可满足要求，若不在此范围，通过手动控制高压泵进、退，使压 力调试到该范围内。点击“电磁阀测试”子菜单，用鼠标点击“开”或“关”，可检查电磁阀是否运转正常。 c．实时控制及数据采集：有“空载实验”和“岩心实验”两个子菜单。两个实验过程相同。“空载实验”由教师事先测试。主要测试汞本身的压缩值，岩心室一、二、三的空载实验文件名，为kz1.txt，kz2.txt，kz3.txt，文件名系统自动生成，若已做过空载实验，可讲原文件改名，以 免被覆盖。 点击“岩心实验”，输入进汞最高压力（如30 或50MPa）和退汞最低压力0.005MPa，“确定”即可。点击“退出”后即进入实时数据采集窗口：当阀门及控制面板操作完成后（控制按扭全部达 到自动），点击“采集开始”，计算机将自动控制完成压汞和退汞实验。结束后，数据自动存盘，点击“采集结束”。
附录：参数意义、公式 1. P d 排驱压力(MPa)： 指非润湿相开始进入岩样最大喉道的压力，也就是非润湿相刚开始进入岩样的压力。 2. r max 最大孔喉半径(μm)： 压力为排驱压力时非润湿相进入岩石的孔喉半径为最大孔喉半径，与P d 一起是表示岩石渗透 性好坏的重要参数。 3. P 50 饱和度中值压力(MPa)： 非润湿相饱和度50%时相应的毛管压力为P 50，它越小反映岩石渗滤性越好，产能越高。 4. r 50 孔喉半径中值(μm)： 非润湿相饱和度为50%时相应的孔喉半径为r 50，它可近似地代表样品的平均孔喉半径。 5. r 孔喉半径平均值(μm)： 它是表示岩石平均孔喉半径大小的参数。采用半径对汞饱和度的权衡求出。 6. α 均质系数： 均质系数表征储油岩石孔隙介质中每一个孔喉(ri)与最大孔喉半径的偏离程度，α在0～1 之间变化，α愈大，孔喉分布愈均匀。 7. F 岩性系数： 它是岩样实测渗透率与计算渗透率之比，反映喉道的迂曲情况。 8. Smax 最大汞饱和度（%）： 实验最高压力时的累计汞饱和度%。 9. We 退汞效率（%）： 在限定的压力范围内，从最大注入压力降到起始压力时，从岩样内退出的水银体积与降压前 注入的水银总体积的百分数。它反映了非湿相毛细管效应采收率。 10. φp 结构系数： 它表征了真实岩石孔隙特征与假想的长度相等、粗细不同的圆柱形平行毛管束模型之间的差 别，它的数值是影响这种差别的各种综合因素的度量。 11. 1/Dr φp 特征结构系数： 它是相对分选系数Dr 与结构系数φp 乘积的倒数，既反映孔喉分选程度，又反映孔喉连通程 度，此值愈小，岩样孔隙结构愈差。 12. S KP 偏态（又称歪度）： 表示孔喉大小分布对称性的参数，当S KP =0时为对称分布；S KP >0时为正偏（粗歪度）；S KP <0 时为负偏（细歪度）。 13. K P 峰态： 表示孔喉分布频率曲线陡峭程度的参数，当S KP =1时为正态分布曲线；S KP >1时为高尖峰曲线； S KP <1时为缓峰或双峰曲线。 14. D r 变异系数： 又称相对分选系数，能更好反映孔喉大小分布均匀程度的参数。数值越小，孔喉分布越均匀。 15. K j 渗透率贡献值(%)： 以某孔喉半径所能提供的渗透率百分数。 16. J(sw)函数： 又称为毛管力函数，是基于因次分析推论出的一个半经验关系的无因次函数，它是毛管力曲 线的一个很好的综合处理方法，并可用来鉴别岩石的物性特征。 （1） d P r 7354.0max = （2） 50 507354.0P r = （3） ∑∑-----+= ) (2) )((111 i i i i i i s s s s r r r （4） %100max min max ?-=S S S We （5） ? ∑∑??= ???= ==max )(max max 1 1 max 1S s n i i n i i i dS r S r S S r r α（6） ? = m ax 2)(0000111333.0S S ds r K F φ （7） 5 .0)(???? ??=φσk p s J c w （8） ∑∑???-?= -i i i p kp S S r S S 33 )( （9） ∑∑???-?= -i i i p p S S r r S K 44 )( （10） 2 ) (8r K p φ φ= （11） ? ?+= m ax 1 2 ) (2)(S S S S j dS r dS r K j j （12） ∑∑???-= =i i i p r S S r r r r S D 2 )(1 式中： r —平均孔喉半径μm ； S i —某点的汞饱和度%； r i —某点的孔喉半径μm а—均质系数(无因次量)； ΔS i —对应于r i 的某一区间的汞饱和度%； r max —最大孔喉半径，μm F —岩性系数(无因次量)； K —空气渗透率μm 2； φ —孔隙度%； r (s)—孔喉半径分布函数中某一孔喉半径μm ； ds —对应于的某一区间汞饱和度%； Smax —实验最高压力时的累计汞饱和度%； Smin —退汞到起始压力时残留在孔隙中汞饱和度%； We —退汞效率%； φp —结构系数，无因次量； S KP —偏态，无因次量； S p —分选系数； K j —渗透率贡献值%； S —汞饱和度%； P c —毛管压力MPc ； σ—界面张力dyn/cm ； D r —变异系数（无因次量）； K P —峰态（无因次量）； 1/Dr φp —特征结构系数（无因次量）；
中国石油大学（油层物理）实验报告 实验日期：2010.12.6 成绩： 班级：石工学号：08054213 姓名： 同组者： 实验六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：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。
压汞参数对比 (勘探院与大庆油田研究院结果对比) 2010年7月
1 压汞法原理及孔隙结构参数定义与计算 压汞法以毛管束模型为基础，假设多孔介质是由直径大小不相等的毛管束组成。汞不润湿岩石表面，是非润湿相，相对来说，岩石孔隙中的空气或汞蒸气就是润湿相。往岩石孔隙中压注汞就是用非润湿相驱替润湿相。当注入压力高于孔隙喉道对应的毛管压力时，汞即进入孔隙之中，此时注入压力就相当于毛细管压力，所对应的毛细管半径为孔隙喉道半径，进入孔隙中的汞体积即该喉道所连通的孔隙体积。不断改变注入压力，就可以得到孔隙分布曲线和毛管压力曲线，其计算公式为 2cos c P r σθ= （1） 式中， P c ——毛细管压力，MPa ； σ——汞与空气的界面张力，σ=480dyn/cm ； θ——汞与岩石的润湿角，θ＝140o，cos θ=0.765； r ——孔隙半径，μm 。 可得孔隙半径r 所对应的毛管压力为 0.735c r P = （2） 实验过程严格按照石油天然气行业标准SY/T 5346-2005《岩石毛管压力曲线的测定》执行，常见毛管压力曲线特征见图1。
C a p i l l a r y P r e s s u r e , P P o r e -T h r o a t R a d i u s , r max S min R P c50 50 100 Mercury Wetting Phase Saturation (%) c 图1 毛管压力曲线特征图 定量描述孔喉大小分布定量指标主要有以下参数：排驱压力、中值压力、最大连通孔隙半径、孔隙半径中值、平均孔隙半径、半径均值、最大汞饱和度、最终剩余汞饱和度、仪器最大退出效率、分选系数、结构系数、孔隙度峰位、渗透率峰位、渗透率峰值、孔隙度峰值、歪度、相对分选系数、特征结构参数、均质系数等，其定义及计算公式如下： 1. P d 排驱压力(MPa)：指非润湿相开始进入岩样最大喉道的压力，也就是非润湿相刚开始进入岩样的压力。 2. r max 最大孔喉半径(μm)：压力为排驱压力时非润湿相进入岩石的孔喉半径为最大孔喉半径，与P d 一起是表示岩石渗透性好坏的重要参数。 3. P 50 饱和度中值压力(MPa)：非润湿相饱和度50%时相应的毛管压力为P 50，它越小反映岩石渗滤性越好，产能越高。 4. r 50 孔喉半径中值(μm)：非润湿相饱和度为50%时相应的孔喉半径为r 50，它可近似地代表样品的平均孔喉半径。 5. r 孔喉半径平均值(μm)：它是表示岩石平均孔喉半径大小的参数。采用半径对汞饱和度的权衡求出。 6. α 均质系数：均质系数表征储油岩石孔隙介质中每一个孔喉(ri)与最大孔
压汞曲线参数说明 1、 汞饱和中值压力：是指在50P %50=Hg S 时相应的注入曲线的毛细管压力。这个数值是 反应孔隙中存在油、水两相时，用以衡量油的产能大小。一般来说，排驱压力越小， 也越低。越大，则表明岩石致密程度越高（偏向于细歪度） ，虽然仍能出油，但生产能力很小；越小，则表明岩石（对油的）渗滤性能越好，具有高的生产能力。 d P 50P 50P 50P 2、 中值孔隙半径：饱和度中值压力对应的孔隙半径。该数值反应了总的孔隙喉道大小受到岩石的物理、化学成因及随后的任何变化的影响。 50R 50 P 5050/735.0P R = 3、 排驱压力和最大孔隙半径：是指孔隙系统中最大的连通孔隙的毛细管压力。即 沿毛细管压力曲线的平坦部分做切线与纵轴相交就是值，与值相对应的就是最大连通孔隙喉道半径。排驱压力是划分岩石储集性能好坏的主要标注之一。因为它既反映了岩石的孔隙吼道的集中程度，同时又反映了这种集中的孔隙吼道的大小。（本油田采用：若，则拐点i-1即为该岩样的排驱压力，对应孔隙半径为最大孔隙半径）。 d P max R d P d P max R %11≥??Hgi Hgi S S d P max R d P R /735.0max = 4、 平均孔隙半径R ： HGi n i HGi i S S R R ∑==12 5、 孔隙分布峰位和孔隙分布峰值： Rv Rm 即孔隙大小分布曲线上最高峰相对应的孔隙半径为孔隙分布峰位，其孔隙大小分布最高峰之峰值为孔径分布峰值。 Rv Rm 6、 渗透率分布峰位和渗透率分布峰值： Rf Fm 即渗透率分布曲线上最高峰相对应的孔隙半径为渗透率分布峰位，其渗透率贡献最高值为渗透率分布峰值。 Rf Fm
ASPE-730 Automated System for Pore Examination ASPE-730 自动孔隙结构测试仪（恒速压汞仪） ASPE-730是一套用极低的注射速率注射汞自动测定微小孔隙结构结果的系统。系统包含特殊设计的极低速率的Quizix注射泵和与其集成在一起的岩心夹持器。系统设计带有便于更换的压力传感器接口和隔离阀。所有的努力都在于减少死 体积和系统的可压缩性/一致性。岩心夹持器可以夹持直径和长度各为1” 圆柱体或1cmX1cm立方体的岩心。泵体积的可监测的精度超过0.000001 cc。系统能够以0.000001 cc/s的低速率操作。泵接到一个特殊的高精度的泵控制器和驱动器上。随系统提供两个可互换的高精度（0.05% F.S.）压力传感器，范围在0-100和0-1000psi。岩心夹持器和泵系统封装在一个水平气流的气浴室中以保持测试过程中的温度恒定。箱体装配有排气孔。
FEATURES: Uses ultra low rate controlled mercury injection Measured data can be used to determine pore size geometry including pore throat radius and pore body radius as well a number of other parameters Small compact system designed for maximum precision and ease of use System includes ASPEDAS analysis software for calculation of pore throat and body diameters, subison and rison volumes, capillary pressure curves and residual/initial saturation curves as well as permeability and formation factor estimation. The software uses Monte Carlo simulation techniques for estimating some of the resulting parameters. ADVANTAGES: Integral chamber seal design for a small system volume Utilizes precision pressure transducers with 0.05% accuracy Mercury injected volume is measured to <0.000001 cc resolution Windows TM-based computerized data acquisition and control software SPECIFICATIONS: Pump injection rate: 0.00006 to 1 cc/min Pressure Range: 0 - 1000 psia Volume resolution: 0.000001 cc Maximum Sample size: 1" diameter x 1" long
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；
收稿日期:2002 08 30 基金项目:国家重点基础研究专项资助项目(G1999022510) 作者简介:王金勋(1965-),男(汉族),山东莒县人,博士,目前在石油大学博士后流动站从事油藏工程方面的研究工作。 文章编号:1000 5870(2003)04 0066 04 应用恒速压汞实验数据计算相对渗透率曲线 王金勋1,杨普华2,刘庆杰2,郭和坤3 (1.石油大学石油天然气工程学院,北京102249; 2.石油勘探开发研究院,北京100083; 3.中国科学研究院渗流所,河北廊坊065007) 摘要:截取一段实际储层岩样,利用恒速压汞实验技术测定其孔喉频数分布,并拟合成连续分布函数,该函数符合伽马函数分布。对剩余岩样进行了油、水相对渗透率的测定。以所拟合的孔喉频数分布为主要输入参数,利用孔隙网络模型计算了油、水相对渗透率。计算结果与利用JBN 法处理的实测结果对比表明,恒速压汞实验是确定岩石微观孔喉分布的一种非常有效的实验手段,可直接为孔隙网络模型提供主要的输入参数,能够得到反映微观孔隙结构特征的较合理的相对渗透率曲线,这对于用JBN 法不满足或者处理结果不理想的实验具有重要的意义。 关键词:恒速压汞;喉道数分布;孔隙网络模型;相对渗透率曲线;实验数据中图分类号:T E 311 文献标识码:A 引 言 储层岩石微观结构决定其宏观储渗性质,由微观孔隙结构参数计算岩石的宏观性质一直是石油工业中一个重要的研究领域。Purcell [1]首次将压汞技术应用于石油工业,推出了计算绝对渗透率和相对渗透率的公式,但依据的只是简单的平行毛管束模型。Fatt [2] 用二维网络系统研究了多孔介质的动、静态性质,为网络模型的真正应用做了基础性的工作。目前,压汞实验仍是获取微观孔隙结构定量资料的最重要的途径。常规压汞实验采用的是恒压法,只能得出孔隙大小的体积分布,而网络模型的建立一般需要的是孔喉频数的分布。恒速压汞技术就解决了这一问题,可直接获取喉道和孔隙的数目分布,也克服了恒压法对应同一毛管压力曲线会有不同孔隙结构的缺陷。笔者利用恒速压汞实验技术测定实际储层岩样的孔喉频数分布,并将其拟合成特定的连续分布函数用于计算相对渗透率。将计算结果与实测结果进行对比,以判定恒速压汞实验方法的可行性。 1 恒速压汞实验 J.I.Gates 早在1959年就在室内用水银孔隙 仪测定溶洞性碳酸盐岩样时观察到了压力波动。1966年,Craw ford 和H oover [3]在人造多孔介质的注水过程中记录下压力波动。1970年,Morrow [4]对非湿相以极低的速度驱替湿相的情况进行了详细讨论,并且引入了一些术语来描述压力波动特征。1971年,Gaulier [5]也发表了类似实验技术的文章,但他的测试精度较低。真正实际应用的恒速压汞实验是Yuan 和Sw anson [6] 在孔隙测定仪APEX(Ap paratus for Pore Exam ination)上首先开展的。其关键设备是与高分辨率压力测量相结合的自动数据采集系统。 该实验是以极微小的速度向多孔介质注入水银,假定注入过程中接触角和界面张力保持不变,通过监测注入过程中水银的压力波动,提供孔隙空间结构的详细信息。对于相同大小的喉道半径所呈现的不同孔隙类型,将会有不同的压力反应。笔者使用Coretest Systems 公司生产的ASPE 730恒速压汞实验装置,测定了苏丹和冀东油田的砂岩储层岩样(N101和L307)的孔喉分布。表1是实验基本参数,图1,2是实验过程中记录的局部压力曲线,由此可得到喉道频数分布。计算中,水银的界面张力为485mN/m,接触角为140 。实测喉道数频率分布直方图见图3,4。 2003年 第27卷 石油大学学报(自然科学版) Vol.27 No.4 第4期 Journal of the U niversity of Petroleum,China Aug.2003
中国石油大学渗流物理实验报告 实验日期：2014.11.22成绩： 班级：学号：姓名：教师： 同组者： 压汞法测毛管力曲线 一、实验目的 1．了解压汞仪的工作原理及仪器结构； 2．掌握毛管力曲线测定方法及数据处理方法。 二、实验原理 岩石的孔隙结构极其复杂，可看做一系列相互连通的毛细管网络，而汞不润湿岩石孔隙，在外加压力作用下，汞克服毛管力可进入岩石孔隙。随着压力增加，汞依次进入大小岩石孔隙，岩心中的汞饱和度不断增加；当汞进入最细的孔隙喉道后，压力增加，岩心中的汞饱和度不再增加，毛管力曲线为垂线，此时的汞饱和度称为最大含汞饱和度。在达到最高压力降压时，小孔隙中的汞先退出，之后是较大孔隙中的汞退出，当压力为零时，岩心中的汞饱和度称为最小汞饱和度。 典型毛管力曲线如下所示： 三、实验流程 实验流程图如下所示：
四、实验操作步骤 1.装岩心、抽真空：打开岩心室，装入岩心；关闭岩心室，关闭岩心室阀关真空泵放空阀；检查确保抽空阀打开，然后打开真空泵电源，抽真空10分钟左右； 2.充汞：开岩心室阀，开隔离阀；调整汞杯高度至指示灯刚亮，关抽空阀，关闭补汞阀关闭真空泵电源，慢开真空泵放空阀； 3.进汞、退汞实验：关闭进液阀，调节计量泵使最小量程压力表示数为零，并由数显屏读取初始汞柱高度；进汞实验，按实验数据表，设定压力，逐级进泵加压（加至10 MPa），稳定后记录压力及汞柱高度；退汞实验,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，直至达到最低压力（注意在进泵时，压力达到0.06，0.6，3 MPa时应关闭相应的截止阀，保护小量程的压力表；退泵时则在相应的压力点打开相应的截止阀）； 4.结束实验：打开泵进液阀，关隔离阀；开补汞阀，开抽空阀；打开岩心室，取出废岩心，清理台面汞珠，关紧岩心室，清扫桌面汞珠。 五、实验数据处理 以下是实验原始数据记录表： 岩心直径：2.510 cm 计量管截面积：0.3568 cm2
压汞毛管力曲线的测定 1、 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。 2、 实验原理 岩心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。虽压力增加，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1所示。 1-压汞曲线 2-退汞曲线 图1 典型毛管力曲线 3、 实验流程 图2 压汞仪流程图
4、 实验操作步骤 1.装岩心、抽真空：将岩心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.充泵：开岩心室阀，开补汞罚，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28.00～35.00cm之间；关抽空阀，关真空阀，打开真空泵放空阀，关闭补汞阀； 3.进泵、退泵实验：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； 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。） 5、 实验数据处理 1.计算岩心含汞饱和度，绘制毛管力曲线； 取序号为2的进汞实验的数据进行分析，即进汞高度为34.71cm；校正高度为34.74cm 由 ，得： 同理，可得表1中的数据，以及毛管力曲线如下图3所示：
中国石油大学油层物理实验报告 实验日期： 2014.11.04 成绩： 班级：石工(实验)1202 学号：姓名：教师：张俨彬 同组者： 压汞法测定毛管力曲线 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。 1-压汞曲线 2-退汞曲线 典型毛管力曲线
三、仪器流程与设备 压汞仪流程图 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：0.03-750μm 。 2、汞体积计量系统：采用差压传感器配合特制汞体积计量管计量汞体积。进汞实验时，高压泵驱动酒精沿管线经隔离阀进入汞体积计量管，计量管中的泵下行，沿管线经岩心室和岩心。进汞压力的大小由高压计量泵控制，数据由压力表组读取。进入岩心的汞体积通过汞体积计量管和差压传感器测定。计量管内上部为酒精，下部为汞。差压传感器右端与计量管上端相连，管线内充满酒精；其左端与测量管底部相连，管线内充满汞，因此，差压传感器两端的压差为： ()gh P 酒精汞-ρρ=? ΔP----差压传感器两端的压差，Pa ； ρ汞，ρ酒精---分别为实验条件下汞和酒精的密度，kg/m 3； h---汞体积计量管中汞柱的高度，m 。 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。 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、真空系统：可用真空泵对岩心室，岩心和相关管线抽真空。
Porowin 安装及使用说明 1、直接双击执行文件setup.exe，选择安装目录。 2、安装完毕后会跳出一个Calibration窗口，提示插入软盘，这是用于安装仪器 测试参数，和数据处理无关，按取消。 3、安装完毕后，打开Poromaster for windows，点击主菜单options，再击tabular data options,将print one out of every 10 data point，改为1。（很重要，不然数据点很少） 4、直接打开测量文件，显示的是原始测量（孔径/累计孔体积）曲线。按鼠标右 键，选择相应目录即可得到所需曲线或数据。 5、常用目录： （1） 绘孔径分布图 Graphics Plots-----Pore Size Distribution ----- -dv/dlogR------ -dv/dlogR VS. poresize (2)导出数据 Tables----Pore Size Distribation----by V olume----Intrusion，单击鼠标右键，save as,另存为文本文件。数据处理参见“数据处理说明”文件。可以自己绘制曲线。(3)孔隙率数据 Tables----Porosity----Porosity Summary，同上操作，另存为文本文件。 孔隙率应看total porosity数据，其它的Total interparticle porosity（粒子间孔隙率）和Total intraparticle porosity（粒子内孔隙率）没有实际意义。 (4)孔容、比表面数据 Tables----Standard Report Summary，同上操作，另存为文本文件。 6、注意：文件中经常会出现乱码现象，这是由于Windows操作系统是中文所致， 你可以通过修改windows中的“区域和语言选项”，将“区域选项”改成－英语美国就可以了。
中国石油大学油层物理实验报告 实验日期：2013.11.25 成绩： 班级：石工11-1 学号：11021004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：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。
________________________________________ ASPE-730恒速压汞仪的设计理念及特点简介 一：Coretest 恒速压汞仪与其它技术（如高压压汞仪等）的区别 1、技术发展概要 在油田实际生产中，从储层评价到开发设计，都需要对储层的孔隙结构及其渗 流特性做深入的了解。但是在现有的对孔隙结构的认识和基于认识之上的理论模 型，由于观测手段或研究方法的限制，都做了相当的假设性处理，这种假设增加了 预测结果的随意性。恒速压汞是一种测试孔隙结构的新技术，在对孔隙结构复杂性 的认识方面，比以往的研究手段更进了一步，可以使人们对孔隙结构有一个更具体 的了解。但是，这项技术由于对精密仪器制造技术有较高的要求，诞生的较晚。二 十世纪六、七十年代，国外学者在进行压汞实验时发现了与岩心溶洞有关的压力波动 现象，萌发了恒速压汞的实验思想。八十年代，以H.H.Yuan和P.G.Toledo为代表的 学者阐释了恒速压汞实验机理，并根据当时的技术条件进行了实验探索。九十年代， 依赖于计算机、高精度泵和压力采集等技术的进步，美国Coretest公司Jared Potter博士与P.G.Toledo等合作研发了能够比较理想的满足恒速压汞实验条件的仪 器ASPE-730，从此恒速压汞开始进入实际应用阶段。我国1999年才引进了第一套恒 速压汞仪，同时这也是世界上第四台。 2、原理和方法 先来叙述恒速压汞的实验方法。如果以非常低的恒定速度使汞进入岩石孔隙，那 么在过程中我们就可以观察到系统毛管压力的变化过程。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。其过程如图2-1、2-2所示，图2-1为孔隙群落以及汞前缘突破每个孔隙结构的示意图，黑色表示岩石的骨架部分，空白表示孔隙。图2-2为相应的压力涨落变化。当汞的