文章编号:1000-2634(2001)04-0005-04
砂岩储层渗透率与压汞曲线特征参数间的关系Ξ
廖明光1,李士伦1,谈德辉2
(1.西南石油学院石油工程学院,四川南充637001;21西南石油学院成人教育学院)
摘要:通过对大量岩样毛管压力数据的分析研究发现,在双对数坐标下储层岩石毛管压力曲线呈现明显的双曲线特征,且可用双曲线的两条渐近线P d和S b及孔喉几何因子F g三个参数唯一确定,双曲线的顶点代表了非润湿相在岩石系统中完全占据能有效控制流体流动的那部分有效孔隙空间时的状态。且双曲线的位置形状参数或顶点参数决定了岩石绝对渗透率的大小。分别用位置形状参数和顶点参数成功建立了岩石绝对渗透率的估算模型,并用大量实测数据验证了估算模型的可靠性。
关键词:绝对渗透率;砂岩;储层;压汞试验;双曲线;估算模型
中图分类号:TE122.33 文献标识码:A
引 言
压汞测试一直是储层孔隙结构研究的重要手段,由此得到的毛管压力曲线表征了岩石孔喉大小和分布[1]。用毛管压力曲线或孔隙结构特征参数来估算绝对渗透率历来是许多学者的研究课题,也是搞清孔隙结构参数对绝对渗透率影响因素的不可缺少的工作。因为各方面孔隙结构特征综合起来最终体现岩石的孔隙度和绝对渗透率的大小。建立一个有效的渗透率估算模型,其根本意义不完全在于利用该模型来估算绝对渗透率的大小,而在于弄清孔隙结构特征中控制和影响流体在孔隙性岩石中流动的重要特征参数,同时也给这些参数的理论意义和应用价值带来前景。本文在双对数坐标下研究毛管压力曲线的双曲线特征及其顶点意义的基础上,用双曲线的位置形状参数及顶点有关参数建立岩样的绝对渗透率的估算模型,并用来自我国吐哈油田、辽河油田、胜利油田等地区油气田的不同层位的砂岩储层的大量压汞测试资料,分析验证了模型的可靠性。
1 毛管压力曲线的双曲线特征
在毛管压力曲线图上,毛管压力曲线的形状和位置差异无疑反映岩样中一些包括孔隙几何学特征的基本性质[2]。当把实测压汞数据的p c和S Hg绘在双对数坐标下,最佳拟合数据点的平滑曲线近似于一条双曲线。毛管压力p c与饱和度S Hg间的双曲线关系可用如下数学模型来表达:
(lg p c-lg p d)(lg S Hg-lg S b)=-F g/2.303
(1)式中
S Hg—进汞压力为p c时的累计汞饱和度(连通孔隙体积百分数,%);
S b—无限大压力时可能的汞饱和度(总连通孔隙体积百分数,%);
p c—汞/空气系统的毛管压力,MPa;
p d—汞/空气系统外推排驱压力,MPa;
F g—孔喉几何因子。
毛管压力曲线的位置和形状可由式(1)中的总连通孔隙体积百分数S b、外推排驱压力p d和孔喉几何因子F g三个参数确定。曲线相对于p c和S Hg轴的位置可由双曲线的两条渐近线确定。垂直渐近线表示在无限大压力下的总进汞饱和度,或称“总连通孔隙体积百分数”;水平渐近线表示“外推排驱压力”。曲线的形状由参数F g确定,它反映了岩石样品中的孔隙喉道的分选性和连通性。毛管压力曲线平台段
第23卷 第4期 西南石油学院学报 Vol.23 No.4
2001年 8月 Journal of S outhwest Petroleum Institute Aug 2001
Ξ收稿日期:2001-01-09
基金项目:“油气藏地质及开发工程国家重点实验室”开放基金项目(PLN9730);原地矿部“沉积盆地与流体动力学开放研究实验室”开放基金项目(97005)部分研究成果。
作者简介:廖明光(1967-),男(汉族),四川绵竹人,博士,主要从事储层地质学研究和教学工作。
越平直,孔喉分选性越好,则孔喉几何因子F g越小。
笔者对来自我国的吐哈油田胜北地区、辽河油田的新开地区[4]、胜利油田的大芦家地区[5]、四川德阳新场气田的393个砂岩样品的压汞数据进行了双曲线拟合分析,样品的储集空间主要为原生粒间孔、粒间溶孔和粒内溶孔,裂缝不发育,主要为孔隙性储集层。样品的孔隙度和渗透率分布范围广,孔隙度在12%～34.2%之间,渗透率为(24～7458)×10-3μm2。从样品的分布特征来看,具有较广泛的代表性。
表1 压汞数据的双曲线拟合结果统计
T able1 Statistics of hyperbola simulation results
for mercury injection d ata
样品来源吐哈胜北辽河新开胜利大芦家四川德阳合计
总样品数1039510194393
双曲线样品87838978337
占百分数/%84.587.488.183.085.7
根据双曲线拟合分析的统计发现(表1),总样品数的85.7%的毛管压力曲线的双曲线特征明显,而且相关系数均在0.995以上。砂岩样品一般孔喉分选较好,曲线形态较标准。无双曲线特征的样品,绝大部分是渗透率特低或孔隙分选性特别差,或有裂缝发育的样品。因此,对于孔隙分选较好的砂岩储集层,可用双曲线拟合分析方法研究毛管压力曲线。
2 双曲线的顶点分析
Swanson[3]的研究结果表明,通过把不同岩样实验观察分析得到的有效控制流体流动的主孔隙系统时的汞饱和度值与对应的毛管压力曲线形态比较,这一点与毛管压力曲线开始上翘的那一段曲线的拐点相对应,即平台段出现后的那部分上翘弯曲段的拐点,在拐点出现前,非润湿相占据了有效的相互连通的孔隙空间,这部分连通孔隙体积由大小相对集中分布的孔喉连通,非润湿相可迅速有效地在这部分主孔隙系统中流动;过了这个拐点,进汞量的速度明显放慢,非润湿相开始进入更细小的孔隙空间或占据不规则孔隙的一些边角部分,这部分孔隙空间在整个岩样孔隙系统空间分布中不占优势,仅属很小部分,非润湿相在其中的流动能力明显下降,难于流动。因此,拐点处的汞饱和度指对流体流动有效贡献的那部分有效孔隙空间的体积,而对应的毛管压力就是指连通整个有效孔隙空间的最小喉道大小。
毛管压力曲线上的这个拐点在双对数坐标下实质上就是双曲线的顶点(apex)。因此,双曲线的顶点的物理意义就是指非润湿相在岩石孔隙系统中完全占据能有效控制流体流动的那部分有效孔隙空间时的状况。顶点对应的非润湿相饱和度是指这个有效孔隙系统的孔隙空间占整个岩石孔隙空间的百分数,顶点对应的毛管压力代表这个相互连通的有效孔隙系统能有效控制流体流动的最小喉道半径。
双曲线的顶点位置可以通过作双曲线的45°切线确定(图1)。在双曲线顶点位置的汞饱和度与毛管压力的比值(S Hg/p c)比其他任何点处的
(S Hg/p c)值都高。也就是说,在双曲线的顶点处,单位毛管压力下的汞饱和度(
S Hg/p c)达到最大值。即:在普通坐标系下,以S Hg%为横坐标,(S Hg/p c)为纵坐标, (S Hg/p c)为最大值时的汞饱和度就是双曲线顶点处的汞饱和度(图2)。
图1 切线法的双曲线顶点位置
Fig1 Apex of hyperbola determined by tangent line
图2 S Hg—S Hg/p c的双曲线顶点位置
Fig.2 Apex of hyperbola by S Hg vs S Hg/p c
只有当毛管压力曲线有较好的平台段和尾部上翘较好的,其双曲线特征才明显。大量岩样分析对
6西南石油学院学报 2001年
比表明,出现顶点的样品,其毛管压力曲线形态呈明显上凸形,孔隙喉道有较好的分选性,顶点位置与优势孔喉分布区间相对应;而无顶点的样品,其毛管压力曲线近于直线或轻微上凹,孔隙喉道分选性差,不存在优势孔喉分布区间。由此可见,只有具双曲线特征的毛管压力曲线才有顶点,岩样中才存在有效控制流体流动的连通良好的优势孔喉分布范围。
根据样品的双曲线顶点处孔喉半径r apex,可以建立各地区r apex与物性参数孔隙度<、渗透率K之间的经验方程(表2)。利用这些方程可估算岩样的双曲线顶点处的孔喉半径r apex,据r apex可评估储集层的产能大小。从表2可以看出,r apex与<、K具有很好的相关性。
表2各油田r apex与<、K关系
T able2 The relationship of radius for apex with
porosity andpermeability in different oilf ield 油气田经验方程相关系数均方根
吐哈胜北lg r apex=0.648-0.844lg<+0.603lg K0.978 1.34
辽河新开lg r apex=0.374-0.492lg<+0.472lg K0.957 1.33
胜利大芦家lg r apex=0.367-0.476lg<+0.485lg K0.974 1.31
德阳新场lg r apex=-1.669+1.246lg<+0.229lg K0.864 1.61
砂岩地区lg r apex=0.595-0.784lg<+0.560lg K0.977 1.39
3 渗透率估算模型的建立
众所周知,毛管压力曲线反映了岩石孔隙结构不同喉道大小连通的孔隙体积分布特征。上述双曲线特征及其顶点参数表征了毛管压力曲线的本质特征,因此,可通过分析岩石渗透率与毛管压力曲线的位置和形状参数或双曲线的顶点参数间的关系来建立岩石绝对渗透率的估算模型。下面通过我国大量实际样品分析资料讨论这些参数与绝对渗透率的关系。
3.1 渗透率与位置和形状参数间的关系(位置形状
估算法)
从大量实际样品分析来看,渗透率K,孔隙几何因子F g,无穷大压力下的汞饱和度S b与外推排驱压力p d的比值(S b/p d)在数值变化上均是非线性的。于是,可假定它们之间为指数关系的数学模型: K=aF g b(
F g—孔隙几何因子,无因次量;
<—岩样孔隙度,小数;
S b—无穷大压力时汞饱和度(占孔隙空间),
%;
p d—外推排驱压力,MPa。
式(2)可转化为线性回归拟合求得具体的数学关系式。通过对上述各油田大量压汞样品分析,得到如下经验方程,相关系数R和渗透率的剩余均方差S可用于检验经验方程的显著性及渗透率预测。
对于砂岩储层,有
K=2.576×10-3F g-2.389(
R=0.988 S=1.63 (3)若不考虑孔隙度影响,则
K=1.306×10-5F g-3.251(S b/p d)1.891
R=0.980 S=1.89 (4)由此可见,砂岩岩样的绝对渗透率K与孔隙几何因子F g,无穷大压力时的汞饱和岩样总体积百分数(
利用式(3)对未参与建立上述模型的部分砂岩样品的绝对渗透率进行估算,并与岩样实测渗透率比较(图3A)。该图说明上述估算模型可以较好地估算岩样的绝对渗透率。在实际应用中,特别是对于岩屑毛管压力曲线确定岩屑的渗透率有实际意义。因为岩屑难以用常规方法测定渗透率。
3.2 渗透率K与双曲线顶点的关系(顶点估算法)
从双曲线顶点的物理意义来看,当进汞达到双曲线顶点位置时,非润湿相占据了相互连通良好的能有效控制流体流动的主孔隙空间。因此,这个主孔隙系统对渗透能力应有较大贡献,假定绝对渗透率K与双曲线顶点处的(S Hg/p c)apex间的数学模型为: K=a(
K—岩样空气渗透率,10-3μm2;
<—岩样孔隙度,小数;
S Hg—顶点处的汞饱和度(占岩石孔隙体积),
%;
p c—顶点处的毛管压力,MPa。
使用前面采用的压汞样品,得到对砂岩储层的绝对渗透率K与顶点处的(S Hg/p c)apex值间的经验
7
第3期 廖明光等: 砂岩储层渗透率与压汞曲线特征参数间的关系
方程。相关系数R 和渗透率的剩余均方差S 同样可用于检验经验方程的显著性及渗透率预测
。
图3
估算的砂岩岩样渗透率与实测值的关系(A :据位置形状估算法B :据顶点估算法)
Fig 3 The relationship betw een measured permeability and calculated permeability for sandstone sample
(A :by position and shape parameters and B :by Apex parameters of hyperbola)
对于砂岩储层,有
K =0.385(
apex
R =0.989 S =1.59 (6)若不考虑孔隙度,则
K =3.396×10-3(S Hg /p c )1.976
apex
R =0.983 S =1.79 (7)
根据上述经验方程可以发现,岩样的绝对渗透率K 与双曲线顶点处的比值有很好的相关性;对于砂岩储层,孔隙度对渗透率的影响极小。这有力地说明了双曲线顶点所反映有效孔隙系统的确能有效控制流体流动。
同样地,可以利用上述估算模型对部分未参与建模的砂岩压汞样品进行渗透率估算,并与实测渗透率对比,图3B 可以清楚说明式(6)估算模型是非常有效的。
由此可见,无论是位置形状估算法还是顶点估算法建立的渗透率估算模型都充分反映出毛管压力曲线提取的特征参数S b 、p d 、F g 和双曲线顶点处饱和度(S Hg )apex 及孔喉大小r apex 的综合决定了岩样渗透率的大小,代表了岩样孔隙结构的一些重要特征,反映了毛管压力曲线的本质。因而,在实际工作中有极其重要的应有价值。
4 结 论
(1)储层岩样的毛管压力曲线在双对数坐标下
可用双曲线模型的位置参数(外推排驱压力p d 和无
穷压力下的累计非润湿相饱和度S b )和形状参数孔隙几何因子F g 来表征。F g 反映了孔喉分选性的好坏。
(2)双曲线顶点代表非润湿相在岩石孔隙系统中完全占据能有效控制流体流动的那部分有效孔隙空间时的状况。顶点处的孔喉半径与岩石孔隙度和渗透率有很好的相关性,是孔隙结构定量分析又一新的重要特征参数。
(3)岩石毛管压力曲线的位置形状参数和顶点参数决定了绝对渗透率的大小。用位置形状法和顶点估算法可分别建立砂岩储层渗透率的估算模型。大量实测数据证明其估算模型是准确可靠的。
参考文献:
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学出版社,1986,5-20.
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[3] Swanson B F.Visualizing pores and nonwetting phase in
porous rocks[J ].Journal of Petroleum Technology ,1979,31,10-18.
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测模型的建立[J ].西南石油学院学报,2000,22(2):8
-121
[5] 钟大康,陈景山1新开地区油气储层物性影响因素评
价[J ].西南石油学院学报,1998,20(1):21-231
(编辑 罗先碧)
8西南石油学院学报 2001年
JOURNAL OF SOUTHWEST PETROL EUM INSTITUTE Vol.23 No.4 Aug2001
ABSTRACT
THE CHARACTERISTICS AN D EVA L UATION OF MIDDLE &UPPER OR DOVICIAN REEF&SH OA L2RE LE LATE D CARB ONATE RESERV OIR IN TAZH ONG N ORTH S LOPE, TARIM BASIN
DAI Z ong2yang(S outhwest Petroleum Institute,Nan2 chong,Sichuan637001,China),ZHOU Y i,CHEN Jing2shan, et al. JOU RNAL O F S OU T HW ES T PET ROL EU M IN2 S TI TU T E,V OL.23,N O.4,1-4,2001(IS S N1000-2634, IN CHIN ES E)
The Middle and Upper Ordovician carbonate reef and shoal assemblae originally formed in a rimmed shelf system,and then reworked by multi2phases diagenesis and structural fracturing. It has many kinds of pore spaces and the pore2throat structure is very complicated with obvious heterogeneity.The reservoir can be diveded into four fypes.Among them the quality of fracture2 vug type and fracture2pore type are better than others.The quality and distribution of reservoir are controlled by the deposi2 tional facies,buried solution and structural fracturing.Accord2 ing to the evaluation and prdiction,the favorable zones of car2 bonate reservoir are distributed along the upper side of,and they exist in the east section of Tazhong10BEL T.The No.1 Fault.
K ey Words:reservoir,evaluation,carbonate rock,Middle Ordovician Series,Tazhong
RE LATIONSHIP BETWEEN PERMEABI L IT Y AN D MER2 CUR Y IN JECTION PARAMETERS CURVE FOR SAN D2 ST ONE RESERV OIR
L IAO Ming2guang(S outhwest Petroleum Institute,Nan2 chong,Sichuan637001,China),L I Shi2lun,TAN De2hui. JOU RNAL O F S OU T HW ES T PET ROL EU M IN S TI TU T E, V OL.23,N O.4,5-8,2001(IS S N1000-2634,IN CHI2 N ES E)
By the analysis of a large number of sample mercury injec2tion capillary pressure data,it is found that capillary pressure curve shows distincthyperbola characteristics under log2log coor2 dination,and any capillary pressure can only be determined by three parameters,Pd,S b and Fg.The apex of hyperbola shows the situation where non-wetting phase completely occu2 py the effective pore spaces controlling fluid flow.The absolute permeability of reservoir rock is determined by the parameters from position and shape and apex of hyperbola.The estimating model of rock absolute permeability is established successfully by position-shape and apex parameters res pectively,and its relia2 bility has been proved by plenty of measured data.
K ey Words:absolute permeability,sandstone,reservoir; mercury
COMBINE D MATH MODE L OF LOW N ON-DARC Y F LOW IN FRACTA L RESERV OIR
XIAN G K ai2li(S outhwest Petroleum Institute,Nanchong, Sichuan637001,China),L I Yun,L I Tie2jun. JOU RNAL O F S OU T HW ES T PET ROL EU M IN S TI TU T E,V OL.23, N O.4,9-12,2001(IS S N1000-2634,IN CHIN ES E) The non2linear fractal geometry was applied to fluid flow mechanics,and the combined mathematical model of low non2 Darcy flow in fractal reservoir was established.The model con2 sists of two concentric circles of fractal reservoir,in the inner of which the fluid flow is low Darcy flow,while in the outer nor2 mal Darcy flow.Based upon fixed inner boundary rate,wellbore storage and skin factor,the combined mathematical model of low non2Darcy flow in fractal reservoir with effective well radius was set up.The analytical solution of pressure distribution in these two parts was presented by using Laplace transform while that of bottomhole dimensionless pressure by Stehfest numerical reversion,according to which we also analyzed bottomhole pres2 sure characterization and related factors.
K ey Words:Non2Darcy flow,mathematical model,ana2
一
No4 Journal of S outhwest Petroleum Institute
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/f45783697.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