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压汞毛管力曲线的测定实验

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中国石油大学油层物理实验报告
实验日期：成绩：
班级：石工***班学号：姓名：教师：
同组者：
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，汞客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。

注入压力与岩心中共饱和度的关系曲线即为毛管力曲线，如图1所示。

三、实验流程
图2 压汞仪流程图
（岩心尺寸：Φ25×20—25mm，系统最高压力50MPa）
图3 压汞仪设备图
全套仪器由高压岩心室，汞体积计量系统，压力计量系统，补汞设备，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，可测空隙直径范围：0.03～750μm。

2. 汞体积计量系统：采用高精度压差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。

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组成；真空度：≤0.005mmHg；真空维持时间：≥5min。

四、实验步骤
1. 装岩心、抽真空：将岩样放入岩心室，关紧岩心室，关闭岩心室阀，打开抽空阀，关闭真空泵放空阀；打开真空泵电源，抽空15～20min；
2. 充汞：打开岩心室阀，打开补汞阀，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；打开隔离阀，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；关闭抽空阀，关真空泵电源，打开真空泵放空阀，关闭补压阀；
3. 进汞、退汞实验：关闭高压计量泵进液阀，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；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：打开高压计量泵进液阀，关闭隔离阀；打开补汞阀，打开抽空阀；打开岩心室。

取出废岩心，关紧岩心室，关闭抽空阀；清理台面汞珠。

注意：进泵时，为保护压力表，当压力升到0.06MPa时，关闭截止阀3；当压力升到0.6MPa时，关闭截止阀2；当压力升到3MPa时，关闭截止阀1。

退泵时，当压力降到3MPa时，打开截止阀1；当压力降到0.6MPa时，打开截止阀2；当压力降到0.06MPa时，打开截止阀3.
五、数据处理与计算
实验所记录的数据如表1所示。

1. 计算岩心含汞饱和度。

（1）计算岩心中的孔隙体积P V ：
由实验数据可知，岩样直径d=2.548cm ，孔隙度Φ=32.8%，长度L=2.412cm ，由此计算可得：
32287.3328.0412.2548.214.34
1
41V cm L d p =⨯⨯⨯⨯=Φ=π；
（2）以进汞压力为P c =0.005MPa 一组数据为例，计算岩心含汞饱和度Hg S ： 其中，计量管截面积A=0.28912cm ，进汞压力为0时的汞柱高度cm h 40.350=，进汞压力为P c =0.005MPa 时的汞柱高度cm h 93.341=，由此可得：
%51.3%10087
.3)
93.3440.35(2891.0%100)A S 10H =⨯-⨯=⨯-=
P g V h h （
其余各组计算同理。

2. 绘制毛管力曲线。

3. 计算毛管力对应的孔隙半径。

公式：c
c p p r 7354
.0cos 2==
θσ m mN /480=σ 0
140=θ 以进汞压力为p c =0.005MPa 一组数据为例，计算其毛管半径r ：
m p p r c c μθσ08.147005
.07354.07354.0cos 2====
其余各组计算同理。

4. 绘制空隙大小分布柱状图
5. 求岩石最大孔喉半径max r 、饱和度中值压力50c p 及退汞效率e W 等有关物性参数，说明求取方法并在图上说明。

（1）岩石最大孔喉半径max r ：
压汞曲线中间的平缓线段延伸与纵坐标的交点的读数即为阈压T P 。

由图可知：=T p 0.008MPa ，则有：
m 925.91008
.07325
.07354.0T max μ===
p r （2）由图可知，当毛管力曲线上含汞饱和度为50%时，所对应的饱和度中值压力MPa p c 031.050=，它越小反映岩石渗透率性越好，产能越高。

（3）退汞效率We ：
由图可知，压汞曲线上，最高压力对应的岩心中的含汞饱和度
%70.87S max =H g ；退汞曲线上，压力接近零时岩心中的含汞饱和度%63.22S min H =g 。

则%20.74%
70.87%
63.22%70.87%100W max
min
max =-=
⨯-=
Hg Hg Hg e S S S 。

六、实验小结
通过本次实验，我了解了压汞仪的工作原理及仪器结构，同时也掌握毛管力曲线的测定方法。

实验过程时间较长，要有耐心更须集中注意力。

实验过程中要等到数据稳定后读数，进汞与退汞过程中不可反转。

最后感谢老师的悉心指导。

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毛管压力

毛管压力


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。
油层物理实验报告压汞毛管力曲线测定.doc

油层物理实验报告压汞毛管力曲线测定.doc

百度文库- 让每个人平等地提升自我中国石油大学油层物理实验报告实验日期：成绩：班级：石工11-1学号：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： ~750 μm 。

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：≤30 μl；最低退出压力：≤。

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：、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3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：~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：≤；真空维持时间：≥ 5min 。

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~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。

(3-4)毛管压力曲线

(3-4)毛管压力曲线


（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：
压汞曲线对比结果

压汞曲线对比结果

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 rσθ=（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0.735cr 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 ,rmax S minRP 50100MercuryWetting 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。