毛管压力曲线特征参数计算共16页

润湿相 汞
据此模型认识到压汞法计算的半径不是 孔隙半径，也不是真实的喉道半径。
第24页，共58页。
Wardlaw(1976)的孔喉二维网络透明模型
6种大小不同的喉道 代表6级注入压力；
注入率：汞进入给定
尺寸的喉道数与总可 被侵入喉道总数的比 值；
随压力增加，注入率增 加；
结论：压汞法计算的
喉道直径，是岩石连通 （有效）的视（等效） 喉道直径，它随着岩石 孔隙结构的均一性增加而 趋向于真实的连通（有效 ）视（等效）喉道直径
毛细管滞后是由于以下四种情况引起的
第5页，共58页。
（1）流体的饱和顺序引起的毛细管滞后
这种由于饱和顺序不同而引起的驱 替和吸入润湿相高度（即饱和度）
不同的现象就叫做润湿污染的毛 细管滞后现象。这时由吸入过 程形成的接触角定义为前进接触
角 ，而把驱替形成的接触角定义 为后退接触角
把一根同样的毛细管先充满 润湿相，插入非润湿相容器 里，用非润湿相作驱替试验 ，在毛细管压力作用下，润 湿相将沿毛细管下降一定高 度容器
正比于 若是吸入过程，即用润湿相驱替非润湿相， 则 为吸入过程时的毛细管压力高度应为 在毛管力作用下润湿相自动上升高度（在毛 细管中饱和度）
如果是驱替过程， 应为驱替时的毛细 管压力，高度用克服毛管力进入的非润湿 相高度表示
第9页，共58页。
二、油层毛细管压力测定方法
主要测定方法有 1、半渗透隔板法、 2、压汞法、 3、离心机法、 4、动力驱替法 5、蒸气压力法等。
（3）饱和度中值压力(Pc50)
第16页，共58页。
（4）最小非饱和的孔隙体积（Smin）：
最小非饱和的孔隙体积表示当注入 水银的压力达到仪器最高压力时，没 有被水银侵入的孔隙体积百分数。这 个值表示仪器最高压力所相应的孔喉 半径（包括比它更小的）占整个岩样 孔隙体积的百分数。 Smin越大表示小孔 喉越多。 Smin值还取决于所使用仪器的 最高压力。

9
r
• 当曲面为柱面时 • ①当珠泡处于停止状态时，球形曲面产生的毛管力
方向指向油相内
• 柱面产生的毛管力
• 方向也指向油相内 • 故油柱或液泡静态的毛管力效应PⅠ为
PI
= P′ P′′= 2σ R
σ r
2021/8/9
= 2σ (cos θ 0.5)
10
r
• ②当珠泡运动到喉道时，所需阻力就更大 P P 2
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七 毛管压力曲线的分析及应用
教学目的 掌握利用毛管压力曲线来直接或者间接确定 储层参数。
教学重点、难点 利用毛管压力曲线来确定饱和度随油水过渡 带高度之间关系
教法说明 课堂讲授
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24
• （一）毛管压力曲线的分析
Pc
Pc50
b
a
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0 Swi
50 湿相饱和度
•即
2 Pc • k
c • cos
•令
2 J (Sw)
c
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33
则
由于θ值很难用储油物性测出，因此忽略掉：
• б—达因/cm 界面张力
• K—渗透率 cm²
• θ—接触角 °
• —孔隙度 %
• Pc—毛管力 达因/cm²
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34
•
9、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定 。21.8.1521.8.15Sunday, August 15, 2021
•
10、低头要有勇气，抬头要有低气。14:10:3014:10:3014:108/15/2021 2:10:30 PM
•
11、人总是珍惜为得到。21.8.1514:10: 3014:1 0Aug -2115-Aug -21

毛管压力曲线测定
－行业标准宣贯
一. 毛管压力的定义及基本概念 二. 毛管压力曲线的测量 三. 毛管压力曲线的特征及解释 四. 毛管压力曲线的应用
一. 毛管压力的定义及基本概念
当不互溶的两相流体在岩石孔隙 内相互接触时，流体之间有一弯月 形的分界面，由于界面张力和润湿 性的作用，使得在分界面上两测流 体的压力是不相等的，其压力差就 定义为毛管压力。
三. 毛管压力曲线的特征及解释
2. 毛管压力曲线的滞后现象
引起毛管滞后分以下几种情况： a. 润湿滞后引起的滞后: 参看后示意图：图（a）表明相同的毛细管，在吸入和驱替过程中，由于润 湿次序不同，表现为润湿角不同。吸入过程的润湿角θ1为前进角，驱替过程的 润湿角θ2为后退角，且θ1 > θ2 ，使得吸入毛管力p1 小于驱替毛管力 p2 。 b.毛细管半径突变引起毛细管滞后 如图(b)所示，毛细管两头细(半径为r2)，中间突然变粗(半径为r1)，r1> r2， 对应的毛管力户p1< p2。假如驱替和吸吮过程中非湿相(空气)的压力都等于 pa，润湿角都等于θ(θ=0o，不考虑润湿滞后)，那么，在吸入时液面上升，弯 液面将稳定停留在中间的粗毛细管段内；而驱替时(液面下降)，弯液面将稳定 停留在上部细段内。结果是吸入过程湿相的饱和度小于驱替时湿相的饱和度， 这种毛细管滞后仅与毛细管半径的变化有关。
二. 毛管压力曲线的测量
2. 隔板法： 特点：是最经典的方法。多用来测量岩样的液一气 两相的毛管压力曲线，但也可用于测量油水两相系统 的毛管压力曲线和共存水饱和度。 这种实验方法测量比较费时，完成一批岩样测量一 般需一、两个月不等，甚至更长。
二. 毛管压力曲线的测量
3. 离心机法：
测量方法：将一圆柱状的小岩样洗净烘干后，抽真空饱和盐 水，称重确定其饱和盐水体积之后，置于特制的离心机盒内(岩 样系浸入油相中)，在离心机上，从某一较低的转速开始旋转。 由于油水密度不同，在离心力作用下，岩样中的水被驱替出来， 等量的油进入岩样中，记录下这一恒定转速下的恒定不变的岩样 排水量；然后，依次增加离心机的转速，重复上述过程；直至再 提高离心机转速时，岩样的累计排出水量基本上不变为止。实验 测量结果可以获得一系列的离心机转速及其对应的岩样排出水量 (体积)，则可以计算出岩样的毛管压力和含水饱和度。

（二）毛管压力曲线的定量特征
Pc ， × 0.1MPa rc ， μ m
P1
100 B
1 0 Pc50 1 PT
0.01 100 S min
0.075
0.75
A α
r max 7.5
S AB
50
0
S HG ， %
图9—30 毛管压力曲线的定量特征
描述毛
管压力曲线的 定量指标主要 有：排驱压力
或阈压PT、饱
A、中间平缓段越长，表明岩石孔隙孔道的分布越集中， 分选性越好。
B、平缓段位置越靠下，说明岩石喉道半径越大。
3、末端上翘段
曲线的最后陡翘段表明非湿相进入岩心孔隙的量越来越 小，毛管压力急剧升高，最后只有很少的孔隙还存在湿相流 体，非湿相流体已不能把这些小孔隙中的湿相流体驱替出来。 因而再增加压力，非湿相饱和度已不再继续增加。
7.81 17.81
8
260
1.225
0.1
0.14
l0.7
6.25 10.00
9
390
1.235
0.01
0.08
6.3
0.63 3.75
10
＞390
1.285
0.05
0.08
6.3
3.12 3.12
半渗透隔板
岩心的毛管力曲线 隔板的毛管力曲线
PT（ 隔 板 ）
c
PT（ 岩 样 ）
0
Sw ,%
100
曲线不宜直接用于油田。 2）水银有毒，对人体有害。 3）试验结束时，岩样充满水银，不宜再做其它试验。
3、离心机法
（1）基本原理 利用离心作用产生的强大驱替压力达到非湿相从多孔介质中把湿相驱替出来的 目的。根据普通物理学知识得，沿转动轴转动的物体所产生的离心力F应为：

应用 。
２ 毛管压力 曲线应用
２ ． １ 排驱压 力 、储层 分类
毛 管压 力 曲线 中间平 缓段 延长 到与 纵轴 相交 ，
交 点对 应 的压力 为排驱 压力 （ Ｐ ｄ）。它 是评 价岩石
储 集 性 能 的 主要 参 数 之 一 ，排 驱 压力 与 岩 石物 性 （ 特别 是渗 透率 ）有 密切 关系 ，渗 透率越 低 排驱 压
（ 气） 藏油 （ 气 ）水 过 渡带 高 度 和过 渡带 内流 体饱 和 度 分布 、饱 和度 中值压力 、计 算孔 喉半 径 、孔 喉 半径 中值 等 。
有多种 方 法测试 毛 管压 力 ，不 同测试 方法 的测 试 条件有 所 不 同 ；研 究 目的不 同 ，测 试 的流体 系统 也 不 同。为 了将 实验 室测试 的毛管压 力较 好应 用 于 油 田实际开 发 ，必须 对 收集 的原始 资料进 行整 理 及 分 析 。下面 举 例说 明毛 管压力 曲线 的整理 、分 析 及
黄 山：毛 管压 力 曲线整理及 应 用
・ ３ ７ ・
图１ Ａ 气 田毛 管压 力 曲线及 排驱 压 力 表１ Ａ 气 田毛 管压 力分 组结 果表
２ ． ３ 束缚 水 饱和度
分 组
１
渗透 率（ ｍｄ ） 启 动 压力（ ＭＰ ａ ）
≤１ ０ ． ０ ８ ＜ Ｐ ｄ ＜ ０ ． ７
力 越 高 。Ａ 气 田毛管 压 力 曲线见 图 １ ，图 ｌ 表 明 ，具
有 不 同渗透 率 和孔 隙度 的岩心 ，测 得 的毛管 压力 曲 线 是不 相 同的 ，代表 的储 层也 不 同 。因此 ，如何 将 不 同渗 透率 级 别 的毛 管 压力合 理 分组 ，使得 每组 毛 管 压 力 反 应 的 储层 特 征 基本 一 致 ，就 显 得 十 分 重

V进 0
优点:测定速度快；测量范围大(20-30MPa)。
四、岩石毛管力曲线的测定方法
压汞仪
4.3 离心法
Pc
特点：测定速度快，所采用的流体又接近 油藏实际。
5
四、岩石毛管力曲线的测定方法
5、毛管力曲线的分析 5.1毛管力曲线的基本特征
进汞曲线退汞曲线来自四、岩石毛管力曲线的测定方法
曲线特点:
(1)进汞毛管力>退汞毛管力; (2)SHg退>SHg进
18605461123
8
1界面能依存于两相界任何界面都趋于缩小2面界面能分布于整个界面层3界面能的大小与两相分子的极性有关两相极性相近的分子间引力大界面张力越小h1h2界面层内分子比相内部分子多具有的那部分能量
李爱芬 中国石油大学（华东）石油工程学院
2010年3月
内 容：
一、界面张力 二、岩石的润湿性 三、岩石孔隙的毛管力 四、毛管力曲线的测定 五、毛管力曲线的应用
WE—相当于强亲水油藏 的水驱采收率。
裂缝油藏毛管力曲线特征
6、毛管力曲线的应用
6.1 评价孔隙的均匀程度
毛管力曲线的形状主要 受喉道的分选性和大小
控制。
•平缓段越长， 孔隙越均匀； •曲线位置越 低，渗透性越好。
6.2 研究岩石的孔隙结构
(1)可以确定岩石的最大孔隙半径
rmax
=
2σ cosθ PT
5.2 毛管力曲线的特征参数
(1)阈压PT： 非湿相开始进入岩心最大喉道 的压力。 (2)中值压力Pc50： 饱和度50% 所对应的毛管压力。
(3) 最 小 湿 相 饱 和 度 Smin ： 随 驱替压力升高，湿相饱和度 也不再减小时的饱和度 。
用驱替曲线研究岩石孔隙结构

（2）仪器流程（低压（常压）半渗透隔板法）
（3）测定步骤（低压（常压）半渗透隔板法）
A、将岩石和半渗透隔板用地层水完全饱和后，纪录岩石中饱和水的体积，此饱和 水的体积既是岩石的孔隙体积，此时岩石的含水饱和度为100%，将隔板装入仪 器中； B、饱和水的岩石防在隔板上面，（纪录该度管中的液面读数，计为0位置）；
会造成误差，特别对于低孔隙、低渗透的岩样，其误差会更 大。
（三）毛管压力曲线特征的影响因素 1、岩石孔隙结构及岩石物性 A、孔道大小的分布越集中，分选越好，毛管力曲线的中间平缓段
也就越长并且越接近水平线。 B、孔隙半径越大，则中间平缓段越接近横轴，毛管压力值越小。 C、孔隙喉道大小及集中程度主要影响着曲线的歪度(又叫偏斜度)， 它是毛管压力曲线形态倾向于粗孔道或细孔道的量度。大孔道越多，
中、低各种渗透率岩心，且都能得到完整的毛管压力曲线。
3）形状不规则的岩样也能进行测试。 4）作退汞（湿相驱非湿相）试验很方便，而退汞曲线的应用很广。
压汞法的缺点：
1）不能模拟实际油层的润湿性和原生水饱和度，因此，所测毛管压力 曲线不宜直接用于油田。
2）水银有毒，对人体有害。
3）试验结束时，岩样充满水银，不宜再做其它试验。
（2）仪器流程 （3）实验结果
A、压汞曲线（驱替曲线）； B、退汞曲线（吸入曲线） C、退汞效率=从岩石中退出汞的体积/进入岩石中的汞的最大体积
=（SHgmax- SHgr) / SHgmax
SHgmax——岩石中最大进汞饱和度, SHgr——岩石退汞后残留汞饱和度。
（4）优缺点
压汞法的优点：
1）测定速度快，通常每1-2小时测一块样品，低渗岩样也只不过半天。 2）测量压力高，最高压力可达6000psI（420atm），因此适用于高、

二 孔渗及毛管压力曲线测定分析
离心 机法
接样
烘样
测气体渗透率
配制油水样
出分析报告 处理资料
测试
煤油中抽空饱和
压汞 法
接样
烘样、称重
测孔隙度、气体渗透率
出分析报告
处理资料
测试
图2 毛管压力曲线测定流程
二 孔渗及毛管压力曲线测定分析
选样要求：
压汞法的最大优点是 测量速度快，对样品的形 状要求不严。岩样外观尺 寸应≤25mm能置入25mm ×25mm透度计内为宜； 同时岩样必须经过抽提除 油（不用热解除油，防止 高温破坏孔隙结构）。
理。 2.1 孔隙度和渗透率定
烘样
量尺寸
测气体渗透率
计算渗透率
称干重
出分析报告 计算孔隙度 饱和后岩样称重 煤油中抽空饱和
图1 孔隙度和渗透率测定流程
二 孔渗及毛管压力曲线测定分析
1.1、孔隙度的测定
孔隙度是表示岩石孔隙体积与岩石总体积的 比值。它反映了储集层储集流体的能力。储层的 孔隙度越大，能容纳流体的数量就越多，储集性 就越好。习惯上把有效孔隙度称为孔隙度。
y = 0.002e0.611x R2 = 0.7398
100
10
1
0.1 0
5
10
15
20
25
30
孔隙度，%
石东4井清水河组孔隙度直方图 （2657.04m ～2669.14m ）
40
百分含量，%
35
累计百分含量，%
30
25
100 90 80 70 60
20
50
40 15
30 10
20
5 10
0
0

压汞法测定岩石毛管压力曲线一 作用1、描述孔喉分布及大小的系列特征参数2、确定各孔喉区间对渗透率的贡献二 特点由于其仪器装置固定，测定快速准确，并且压力可以较高，便于更微小的孔隙测量，因而它是目前国内外测定岩石毛细管压力的主要手段。

三 基本原理原理是汞对大多数造岩矿物为非润湿，对汞施加压力后，当汞的压力和孔喉的毛细管压力相等时，汞就能克服阻力进入孔隙，根据进入汞的孔隙体积百分数和对应压力就得到毛细管压力曲线。

压力和孔喉半径的关系为：⑴Pc=0.735/r ； ⑵Pc 为毛管压力，MPa ； ⑶r 为毛管半径，μm 孔径与毛细管压力关系m r mp P a c μ毛管半径，毛细管压力，-- ;r P c θσcos 2=02140/480==θσcm 达因cc P r r P 735.735.=→=四 压汞试验所用岩样岩样一般为直径2.5cm ，长2.5cm 左右的柱塞(柱状岩心），测定前将油清洗干净，测定氦气法孔隙度、岩石总体积和岩石密度。

五 三个关键特征参数① 排驱压力Pd②饱和度中值管Pc50管压力Pc50③最小非饱和孔体积百分数S min参数含义：排驱压Pd 最大尺寸连通孔隙所对应的毛管压力。

反映了孔隙和喉道的集中程度和大小，是划分岩性好坏的重要指标之一。

p p 100%50 S Hg 汞饱和度 毛细管压力Pc饱和度中值毛管压力 Pc50 注汞量达到孔隙体积50％时对应的毛细管压力。

反映了孔隙中存在油水两相时，产油能力的大小,Pc50越小，岩石对油的渗透性越好，产能越高。

最小非饱和孔隙体积百分数Smin注汞压力达到仪器的最大压力时，未被汞饱和的孔隙体积百分数。

Smin 越大，小孔隙占的孔隙体积越多，对油气渗透不利。

孔隙结构特征参数排驱半径rd:排驱压力对应的最大孔喉半径；中值半径r50：饱和中值压力对应的半径；平均孔喉半径rc：汞所占据部分喉道的平均半径；主喉道半径r主：渗透率大于5％之后的孔喉平均半径。

（5）半渗隔板法优缺点 半渗隔板法的优点：无论是气驱水，还是油驱水，都接近模
拟油层的驱替状况。测量精确、可靠，操作简单，同测多 块岩样。
半渗隔板法的缺点：测试时间太长，半渗隔板承压有限，所 以用此法测低渗透岩样时往往得不到完整的毛管压力曲线。
2、压汞法
（1）压汞法测定毛管压力曲线基本原理
进汞：汞与大多数流体相比较都是非润湿相，如果要把水银注进到洗
（4）优缺点
压汞法的优点： 1）测定速度快，通常每1-2小时测一块样品，低渗岩样也只不过半天。 2）测量压力高，最高压力可达6000psI（420atm），因此适用于高、
中、低各种渗透率岩心，且都能得到完整的毛管压力曲线。 3）形状不规则的岩样也能进行测试。 4）作退汞（湿相驱非湿相）试验很方便，而退汞曲线的应用很广。 压汞法的缺点： 1）不能模拟实际油层的润湿性和原生水饱和度，因此，所测毛管压力
第四节 油藏岩石的毛管压力曲线
毛管压力曲线：岩石的毛管压力与湿相流体饱和度 的关系曲线。
一、毛管压力曲线的测定
测定毛管压力曲线的方法有：半渗隔极法、压汞法、离心机法。
1、半渗透隔板法
（1）测定原理：将岩石孔隙视为由一组半径不等的毛细管组成。
在空气、水、半渗透隔板系统中，半渗透隔板
是完全被水润湿；在空气、水、岩石系统中，岩石也是
（4）实验结果处理 A、 Pc～Sw曲线
B、孔隙体积分布曲线 C、孔隙体积累积分布曲线
序 号 毛管力(P c) 刻度管数值 阶段体积 岩心中含水 含水饱和度 Dvi/Vp
累计
差 ， cm3
体积
(S w)
mmHg
cm3
列1
列2
列3
cm3
%

第九章
储层多孔介质中的毛管压力及毛管压力曲线
主要包括以下四个方面： 一、毛管压力的概念
二、岩石毛管压力曲线的测定与换算
三、岩石毛管压力曲线的基本特征 四、毛管压力曲线的应用
第一节
毛管压力的概念
主要包括以下四个方面：
一、毛管中液体的上升
二、各种曲面附加压力 三、孔道中的毛管效应附加阻力 四、毛管滞后现象
实际油藏中油水的毛管压力值约是半渗透隔板法测得的 毛管压力值的1／3，见图9—28。
4、根据毛管力换算喉道半径r
F
压力
C F E B
油
PHg
2 Hg cos Hg r
0.75 0.75 或r r PHg
E
把毛管压力曲线换算成喉 道半径与湿相饱和度的关系曲
A
饱和度
线，或在毛管压力曲线的纵坐 标上直接标出喉道半径。
中的汞退出，便得到一条退汞曲线，如图9—23的曲线②。
半渗透隔板法所用的仪器简单，无论是气驱水、气驱油， 还是油驱水、水驱油都比较接近油藏的真实情况，是一种经典
的、标准方法。但是，由于其测试时间长，常常难以满足矿场
测试的需要。 压汞法的优点：测定速度快，其测定压力范围也比隔板法 大得多，此外它还可以测定不规则的样品如岩屑。 压汞法的缺点：(1)在真空条件下将水银压入岩样，这与
图9—29 毛管压力曲线的定性特征
5、根据毛管力换算液柱高度
h
( w
PcR o )9.81
[例9—1]试将图9—28中K=200md岩心的室内毛管力曲线（右坐标），转 换成以自由水面以上高度的坐标来表示油水饱和度的分布，设油藏条件 下的σwo=24mN/m，ρw=1088 kg/m3，ρo=848kg/m3，常压下水的表面张力 σwg=72 mN/m。

毛管压力曲线分类标准1.根据毛管压力曲线形态对储层定性分类（1）大孔粗喉型储层特点：孔隙个体大，喉道粗，分选连通好，歪度偏大，孔隙度、渗透率均好。

（2）小孔粗喉型储层特点：喉道粗，孔隙个体小，分选连通较好，孔隙度低--中，渗透率中等--低。

（3）大孔细喉型储层特点：孔隙个体大，喉道偏细，孔隙度中等，渗透率偏低。

（4）小孔细喉型储层特点：孔隙个体小，喉道偏细，细歪度，孔隙度低，渗透率低。

粗喉、中喉、细喉、微喉的分级：级别主要流动喉道直径um特粗喉>30um粗喉20~30中喉10~20细喉1~10微喉<1美国岩心实验室(CoreLaboratorie)根据孔喉半径大小将孔喉分为三种类型:1.大孔喉(Macropore)—孔喉半径大于1.5m;2粗微孔喉(Coaremicropore)—孔喉半径在0.5～1.5m;3.细微孔喉(Finemicropore)—孔喉半径小于0.5m。

1.大孔喉(>1.5m)的孔隙体积百分数;2.粗微孔喉(0.5～1.5m)的孔隙体积百分数;3.细微孔喉(<0.5m)的孔隙体积百分数。

根据E.S.米赛尔和W.V.安琪哈尔特的研究，吸附水膜的厚度一般可达0.1m(有时可以变厚)。

这就意味着,在自然条件下,水膜可以把半径0.1m的管道全部堵死,使石油无法进入。

马丁·雷克曼也曾明确宣称:应当把半径<0.1m的孔隙当成岩石固体部分看待,祝总祺等建议扬弃了半径<0.1m的孔隙之后,其余的半径大于0.1m的孔隙空间代表石油能够进入的孔隙空间,并将这部分空间体积称为“有用孔隙体积”。

笔者认为,可将半径小于0.1m的孔喉称作极细微孔喉,可从压汞毛管压力曲线上计算出极细微孔喉连通的孔隙体积百分数,把它作为反映岩石孔喉大小分布的第四个参数。

即:4.极细微孔喉(<0.1m)的孔隙体积百分数。

1
0.1
I（驱替）
①
③（驱替）阻 R
滞
②（吸吮）
滞 后
W
捕集滞后
0.001 100 Swi 80
60
40 Sor 20
0
水银饱和度Shg(%)
• 曲线I 为初始驱替毛管压力曲线
• 曲线W是退汞曲线，是指润湿相从束缚饱和度Swi 增加到残余非湿相饱和度Sor的关系曲线。
• 所谓推功效率是指降压后推出的水银体积与降压前
• 3、束缚水饱和度Swi
• 一般来说，对于孔隙结构相同的岩石，物性越好， Swi值越低。对于低渗性的致密岩石，其Swi可达 60-70%.
• 4、饱和度中值压力Pc50 • 指在排驱毛管压力曲线上50%饱和度所对应的毛
管压力。它所对应的是中值半径，储集层物性越 好， Pc50越低。
• （二）毛管压力曲线的应用
Rr
• 柱面产生的毛管力
P′′=
σ r
(R1
=r,
R2
=∞)
• 方向也指向油相内 • 故油柱或液泡静态的毛管力效应PⅠ为
PI
= P′
P′′= 2σ R
σ r
= 2σ (cosθ 0.5) r
• ②当珠泡运动到喉道时，所需阻力就更大 P P 2
R
P P 2
R
P3

P
10 >390 1.285 0.080
含水 饱和 度
%
各类 毛管 体积
%
毛管 累积 体积
％
毛管 半径
μm
5678
100
54
94.6 5.5 5.5 27.0
89.0 5.5 11.0 21.6

实验六压汞毛管力曲线测定一、实验目的1. 了解压汞仪的工作愿意及仪器结构；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，可看做一系列相互连通的毛细管网络。

汞不润湿岩石空隙，在外加压力作用下，汞克服毛管力可进入岩石空隙。

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6-1所示。

图 6-1 典型毛管力曲线三、仪器流程与设备图6-2 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，对称半螺旋密封，密封可靠，使用便捷：样品参数Φ25×20-25mm岩样；可测μ。

孔隙直径范围：0.03～750m2、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：≤ 30lμ；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。

5、高压动力系统：由高压计量汞组成；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组成；真空度：≤0.005mmHg；真空维持时间：≥5min。

四、实验步骤1.打开岩心室2.装入岩心，关紧岩心室3.关闭岩心室阀4.关闭真空泵放空阀5.打开真空泵电源6.抽真空15min7.打开岩心室阀8.打开隔离阀9.调节泵杯的高度为760mmHg柱10.关闭抽空阀11.关闭补汞阀12.关闭真空泵电源13.缓慢打开真空泵放空阀14.关闭泵进液阀15.将最小压力表调至零16.进行进汞实验17.记录压力以及汞柱高度18.退汞实验19.记录压力和汞柱的高度20.打开泵进液阀21.关闭隔离阀22.打开补汞阀23.打开抽空阀24.打开岩心室25.取出废岩心26.清扫实验台上的汞珠27.关紧岩心室28.清扫实验装置（注意：进汞时，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；退泵是，压力降到高压表量程的1/3一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。

３、润湿的实质
油水对岩石表面选择性润湿是作用于三相周界的两相界面张力相互作用 的结果，当其达到平衡时，有：
σ
2,3
=
σ
1,3
+ σ
1,2
cosθ
σ
2,3
- σ
1,3
= σ
1,2
cosθ =A（润湿张力）
A的物理意义：水对岩石表面选择性润湿导致油—岩石界面比表面能的减小。 润湿的实质：固体表面自由能的减小。
θ θ′
R
R
R"
R′
图9—11 外加压差使弯液面变形
r
′
对于前进弯液面： 对于后退弯液面：
P P
2 2 cos R r
2 2 cos R r 2 cos cos P P r cos cos <0，所以说是与驱动力相反的作用力，即阻力， 因 ，故 P P
σ 为两流体之间的界面（表面）张力，θ 为系统的接触角；
毛管力的性质：
（1） Pc与毛管半径r成反比， r越小， Pc越大； （2） Pc与两相流体的界面 自由能σ 成正比，σ 越大， Pc越大； （3） Pc与cosθ 成正比， θ＜90°时，毛管孔道亲水， 毛管力Pc为正，水面自发 上升； θ＞90°时，毛管孔道亲油， 毛管力Pc为负，水面自发 下降； （4）倾斜毛管的毛管力的特 征（如图）
润湿研究对象：
不混容的两相液体－固体三相体系，或液体－气体－固体 三相体系。
（2）润湿相流体与非润湿相流体：
能沿固体表面铺开的那一相称为润湿相流体，另一相称为 非润湿相流体。（气相在大多数情况下是非润湿相）
（水－空气－玻璃体系中，水为润湿相流体，空气为非润湿相流体）

毛管压力曲线应用第二节储层岩石的毛管压力曲线（8学时）一、教学目的会计算任意曲面的附加压力，了解毛管压力曲线的测定与换算；了解毛管压力的滞后现象；分析毛管压力曲线；了解毛管压力曲线的应用。

二、教学重点、难点教学重点：1、任意曲面的附加压力的计算；2、毛管压力曲线的测定与换算；3、毛管压力的滞后现象；4、毛管压力曲线的分析及应用。

教学难点1、任意曲面的附加压力的计算；2、毛管压力曲线的测定与换算；3、毛管压力曲线的分析及应用。

三、教法说明课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表四、教学内容本节主要介绍五个方面的问题：一、任意曲面的附加压力二、毛管中液体的上升(与下降)三、毛管压力曲线的测定与换算四、毛管压力的滞后现象五、毛管压力曲线的分析及应用（一）、任意曲面的附加压力一、任意曲面的附加压力拉普拉斯方程：讨论:(1).毛管中弯液面为球面时毛管压力Pc:毛管中弯液面两侧非湿相压力与湿相压力之差大小: 方向:指向弯液面内侧分析讨论:Pc 与r 成反比, r 越小,Pc 越大Pc 与б成正比, б越大,Pc 越大Pc 与cos θ成正比, θ→0°或θ→180°,Pc 越大(2).毛管中弯液面为平面时(3).毛管中弯液面为柱面时(4).毛管断面渐变时(5).裂缝中的毛管压力（二）、毛管中液体的上升(与下降)气-液系统:式中：A ——附着张力=σcos θ，达因/cmr ——毛管半径，cm)11(21R R P +=?σrP c θσcos 2=0=?P rP P c )co s(2βθσ±=?=ρ——液体密度，g/cm 3g ——重力加速度，cm/s 2σ——液体的表面张力，达因/cmθ——接触角h ——液体上升高度，cm油-水系统:根据毛细管公式我们可以看到：1、毛管压力c P 和θcos 成正比，090 θ，极性大的那一相为润湿相，θcos 为正，c P 为正，此时润湿相沿毛管自发吸入上升。

第二节储层岩石的毛管压力曲线（8学时）
一、教学目的
会计算任意曲面的附加压力，了解毛管压力曲线的测定与换算；了解毛管压力的滞后现象；分析毛管压力曲线；了解毛管压力曲线的应用。

二、教学重点、难点
教学重点：
一、任意曲面的附加压力的计算；
二、毛管压力曲线的测定与换算；
3、毛管压力的滞后现象；
4、毛管压力曲线的分析及应用。

教学难点
一、任意曲面的附加压力的计算；
二、毛管压力曲线的测定与换算；
3、毛管压力曲线的分析及应用。

三、教法说明
课堂教学并辅助以多媒体课件展现相关的数据和图表
四、教学内容
本节要紧介绍五个方面的问题：
一、任意曲面的附加压力
二、毛管中液体的上升(与下降)
三、毛管压力曲线的测定与换算。