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：0.03～750m
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：≤ 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15min
7.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。
）
五、实验结果处理
表1 毛管力曲线测定原始记录
1、计算岩心含汞饱和度，绘制毛管力曲线（举例说明计算过程，并将含汞饱和度填入原始记录表中）
()
%100%1000⨯-=
⨯=
P
i P
Hg Hg V h h A V V S 式中：0h -进汞压力为零时对应的计量管汞柱高度，cm ； i h -某一设定压力的计量管汞柱高度，3cm ； A -计量管横截面积,A=0.2892cm
P V -岩心中的空隙体积，
2
22621.4428.0158.2524.24
1
41V cm L d p =⨯⨯⨯==πφπ
d -岩心直径，2.530cm ；
L -岩心长度，2.158cm ； φ-岩心孔隙度，42.80%；
当Pc=0.5MPa 时，i h h -0=8.81求得：
()%098.55%100621
.481
.8289.0%100%1000=⨯⨯=⨯-=
⨯=
P i P
Hg Hg V h h A V V S 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（举例说明计算过程，并将毛管半径填入原始记录表）； 由2cos c P r
σθ
=
则 ()2cos 2480cos1400.7354
c c c
r m P P P σθμ-⨯⨯︒=
== 式中，c P -毛管力，Mpa ；
σ-汞与空气的界面张力，480/mN m ; θ-润湿角，140︒； r -毛管半径，m μ。
当Pc=0.5MPa 时， r=0.7354/0.5=1.47m μ
3、求取岩石的最大孔喉半径max r 、饱和度中值压力50c P 、退汞效率e W 等有关物性参数，并说明求取方法，在图上标明： (1)岩石的最大孔喉半径：()max 0.7354
T
r m P μ=
式中，T P -阈压，Mpa 。
由图求T P 的求法：将压汞曲线的中间平缓线段延伸与纵坐标的交点的读数即为阈压T P ，结果如下：
T P =0.022MPa ，求得
r max =0.7354/0.022=33.386(m μ)
（2）毛管力曲线上含汞饱和度为50%时相应的毛管压力定为50c P ，它越小反映岩石渗透率性越好，产能越高；
（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。
它反映了非湿相毛管管效应采收率。
计算公式如下：
max min
max
100%Hg Hg e Hg S S W S -=
⨯
式中，e W -退汞效率，%
max Hg S -压汞曲线上，最高压力对应的岩心中的含汞饱和度，%； min Hg S -退汞曲线上，压力接近零时岩心中的含汞饱和度，%。
计算举例：
由图中读出 max Hg S =59.851%，min Hg S =30.145%
max min
max
100%Hg Hg e Hg S S W S -=
⨯=（0.59851-0.30145）/0.59851=49.63%
六. 实验总结
通过本实验我知道了如何用压汞法测量孔隙的渗透率，除此之外，我学会了如何
绘制压汞毛细管力曲线，知道了压汞法测毛细管大小的方法。
此实验步骤较多，还好老师给了我们步骤图让我们试验顺利进行，感谢老师的悉心教导。