油层物理实验指导书第一节岩石孔隙度测定第二节岩石渗透率的测定第三节岩石比表面积的测定第四节岩石碳酸盐含量的测定第五节界面张力的测定第六节岩心流体饱和度的测定第七节液体粘度的测定第八节地层油高压物性的测定第一节岩石孔隙度测定岩石的孔隙度分为有效孔隙度和绝对孔隙度。

岩样有效孔隙度的测定一般是测出岩样的骨架体积或孔隙体积，再测出岩样的视体积，即可计算出岩样的有效孔隙度。

常用的孔隙度测定方法有：气体法，煤油法，加蜡法。

一、气体法（一）实验目的（1）掌握测定岩石孔隙度、骨架体积及岩石外表体积的原理；（2）学会使用气体法测定岩石孔隙度。

（二）实验原理气体法孔隙度测定原理是气体玻义耳定律，其原理示意图如图1-1所示。

容器阀门样品室图1-1 气体法孔隙度测定原理示意图容器中气体压力为P1，样品室压力为大气压。

打开阀门，容器与样品室连通。

压力平衡后，整个系统的压力为P2。

每次使容器中气体压力保持不变。

当样品室中放置不同体积的钢块时，连通后系统的压力不同。

可得到钢块体积与系统压力的关系曲线，称为标准曲线。

然后将样品室中的钢块换成待测岩心。

可得到连通后系统压力。

根据此压力从标准曲线上可查到对应的体积，即为岩心的骨架体积。

通过其它测量手段，可以测出岩心的视体积，从而求出岩心孔隙度υ。

（三）实验仪器气体孔隙度测定仪。

如图1-2所示。

图1-2 气体孔隙度仪（四）操作步骤（1）逆时针旋转气瓶阀门，打开气瓶开关（注意：打开气瓶开关前，除放空阀外，其它阀门均处于关闭状态。

（2）顺时针旋转减压阀开关，气瓶出口压力调至1MPa左右；（3）打开气源阀；（4）顺时针旋转调压阀，将压力调至0.3～0.4MPa；（5）打开供气阀，给容器供气，然后关闭供气阀。

（6）逆时针旋转样品室夹持器把手，取出样品室，装入一标准钢块（样品室有4 个标准钢块，厚度分别为1〃,1／2〃,3／8〃,1／8〃），将样品室装入夹持器，顺时针旋紧夹持器把手。

（7）关闭放空阀，打开样品阀，使容器与样品室连通。

记录钢块体积和系统压力。

（8）打开放空阀，关闭样品阀，更换钢块。

（9）重复步骤（5）～（8），得到不同钢块体积所对应的系统压力，绘制钢块体积与系统压力关系曲线。

（10）将待测岩心放入样品室，测量所对应的系统压力P x，然后从标准曲线上查出所对应的横坐标值，即为岩心的骨架体积V x。

（11）利用游标卡尺测量岩心直径和长度，计算岩心视体积。

（12）关闭气瓶开关，将所有物品放回原位，实验完毕。

（五） 数据记录及数据处理 1、数据记录岩心直径： ；岩心长度： 。

表1-1 实验数据记录表2、数据处理根据表1-1中的数据绘制钢块体积与系统压力的关系曲线，从曲线上读出岩心的骨架体积。

岩心孔隙度： υ％100VVV grpp⨯+＝（1-1）（六）注意事项1、此实验受温度压力的影响，故测完校准曲线后，紧接着做待测样品实验。

（七）思考题1、 测定孔隙度常用哪几种方法？2、实验过程中容器中气体的压力是否一致？为什么？二、煤油法(一) 测量原理首先将干岩样抽真空饱和煤油，利用饱和煤油前后的重量差，求得岩样中饱和煤油的重量，再除以煤油的比重，即得到岩样中饱和煤油的体积，即岩样的有效孔隙体积。

饱和煤油的岩样，在空气中的重量与在煤油中的重量差，除以煤油的比重，即为岩样的视体积(外表体积)。

对于规则岩样，可直接测量其几何尺寸求出视体积。

有效孔隙体积占岩样的视体积的百分数，即为岩样的有效孔隙度。

(二)优缺点优点：煤油法如果使用得当，可获得较高的精确度。

缺点：它不适用于具有熔洞和裂缝的岩样，不适用于特低渗透性的岩样。

第二节 岩石绝对渗透率的测定渗透率是衡量岩心允许流体通过能力的指标。

测定岩心渗透率通常以干燥的空气为标准气体；以平行岩层层面方向的渗透率作为水平渗透率的标准。

关于垂直方向渗透率的测定这里不作介绍。

对岩性均匀胶结程度好的坚硬岩心，应制定一定形状的岩样，用一般方法来测定其渗透率；对易碎胶结性差或含泥质的岩样，细心制成一定形状后，为了避免在测定过程中岩样结构改变或破坏，应用塑料、沥青或其它方法加以支撑保护，然后再进行测定。

下面介绍两种常用的渗透率测定方法。

一、流量计法（一）实验目的（1）掌握岩石渗透率测定原理和方法； （2）掌握克氏渗透率的测定方法。

（二）实验原理气体以一定流速通过岩样时，在岩样两端建立压差，根据岩样两端的压差和气体的流速，利用达西定律即可求出岩样的渗透率。

))(5A(K PP P P P Q 2121aa-+=Lμ（1-2）令 200h Q Q A L Q C K ))(5(P C wk b a a 2121a⋅=⋅⋅=-+=ｐｐｐｐμ （1-3）Q kb —孔板常数。

即当孔板压差计水柱高度为200毫米水柱时，气体通过孔板的流量值。

单位：厘米3／秒。

h w —孔板压差计水柱高度，单位：毫米。

A ，L —分别为岩样的截面积和长度，单位：厘米2，厘米。

μ—气体粘度，单位：厘泊。

P a ，P 1，P 2—分别为标准大气压、岩样上游及下游压力，单位：兆帕。

K—岩心绝对渗透率，单位：10-3μm2。

整理后得下列公式：A 200LhwQCK k b ⋅⋅⋅=(1-4) 本仪器釆用高渗、中渗、低渗三级测量。

低渗测量，C值读C表；中渗测量，C值读水银压差计；高渗测量，C值由中间的水柱读取水柱高，再由附表查出C 值。

将C值、h w及Q kb代入（1-4）式即可求出渗透率。

（三）仪器设备气体渗透率测定仪如图1-3所示，它主要由三部分组成。

气源、岩心夹持器和控制面板。

其流程如图1-4所示。

图1-3 气体渗透率测定仪图1-4 气体渗透率测定仪流程图（四）操作步骤1、准备工作(1)记录下列数据：岩心编号、长度、直径。

(2)将岩心装入岩心夹持器，打开夹持器放空阀，接着关闭，目的使橡胶筒保持自由状态。

(3)慢慢打开环压阀，将环压调至1.4MPa左右。

2、渗透率测量(1)低渗透率岩心测量低渗岩心需用较高压力，由压力表读取C值，用C表调节器调节。

①测量阀置于“低渗”，选用较小孔板。

②慢慢关闭孔板放空阀。

③调节C表调节器，在C表上建立适当的C值。

④如果在最大C值(30)，孔板压差计高度超过200毫米水柱，则换较大孔板，使水柱保持在100~200毫米之间或略有超过200毫米水柱较好。

⑤待孔板压差计液面稳定后，记录C值、孔板压差计水柱高度、上游压力及孔板常数Q kb。

⑥改变不同的C值，记录所对应的水柱高度，计算相应的渗透率。

(2)中渗透率岩心测量此时需要低压，由水银压差计读C值，由水银调节器来调节。

①换向阀置于“高渗”，选用中等孔板。

②慢慢打开高渗阀，关闭孔板放空阀。

③调节水银调节器，将水银柱C值调到60~105之间，孔板压差计高度在100~200毫米之间较合适。

如果低于100或超过200毫米，须更换孔板，达不到时不必强求。

④ 稳定后记录h w 、C 及Q kb 值。

(3) 特高渗透率岩心测量特高渗测量压力更小，C 值由中间水柱确定，用水银调节器调压。

由于仪器本身因“摩阻损失”而出现附加压差，应从水柱高度中减掉，即用校正后的水柱高度从C 值表(附表)中查出相应的C 值。

① 将换向阀置于“高渗”，先选用中等孔板。

② 打开高渗阀，再开水柱阀，关闭孔板放空阀。

③ 慢慢增加上游压力，使孔板压差计液面高度每次增加25毫米水柱(如100、125、150、175、200)，并保持在100~200毫米范围之内。

④ 液面稳定后记录下列数据：Q kb ，h w 及中间水柱压差计高度H 。

⑤ 从H 中减去摩阻损失，得到校正后的中间水柱高度h 。

⑥ 由校正后的中间水柱高度h 和孔板压差计水柱液面高度h w ，从附表中查出相应的C 值。

3、取出样品(1) 取样品之前必须先关气源、测量阀(使旋扭垂直)和高渗阀。

然后打开放空阀，将环压放掉。

此时也可不关气源，只关环压阀。

(2) 如果样品仍取不出，可用真空泵接到放空阀一端抽空(注意打开阀门)，便可取出。

4、高渗样品测量与摩阻损失渗透率计算公式中的P 1和P 2应为岩样两端面的压力。

而实际测量的P 1和P 2包含了管路中的压降，即摩擦阻力损失。

中低渗透率测量时，气体流量较小，摩擦损失可以忽略不计。

而对于高渗测量则应考虑其影响。

所以必须测出仪器的摩阻损失和流量的关系。

摩擦阻力损失的测量(1) 在夹持器中放入一英寸的不锈钢套。

(2) 按高渗测量步骤进行。

(3) 调节水银调节器，使孔板压差计每次增加25毫米，测量6—8个数据，并记录对应的中间水柱读数。

(4) 计算各点的流量，注意与各压力点对应，即可绘出流量Q 与系统摩损的关系曲线。

例：测量一个高渗样品，选Q kb =5.836，孔板压差计液面高度为150毫米，则流量为：秒毫升377.4200150836.5Q =⨯=此时中间水柱读数为182毫米，由摩损曲线查出系统压损ΔP=1毫米，样品的压差应为181毫米水柱，由附表查得C=1025。

（五）数据记录及数据处理1、数据记录岩心直径：；岩心长度：。

表1-2 实验数据记录表2、数据处理将所测C值、孔板压差计水柱高度及孔板常数Q kb代入公式（1-4），即可计算出渗透率。

以渗透率为纵坐标，上游压力的倒数为横坐标作图，直线与纵轴的交点即为克氏渗透率。

（六）注意事项1、在测量过程中，尽量使水柱或水银柱高一些，即C值小些，孔板背压高一些，测量较为准确.C值选取范围最好在60~105之间，C表读数在6~15之间。

2、开关阀门要注意先后次序。

测量时先开气源，后开环压换向阀，环压阀，孔板放空阀，测量阀。

测量时关闭孔板放空阀。

测量完关闭测量阀，打开孔板放空阀。

关掉气源(或环压)，打开放空阀，即可取出岩样。

3、开水柱阀时，应先观察水银柱高度，只有在C值大于700时才能打开，否则水柱会冲出外溢。

4、夹持器要防止无岩芯加环压，以免损坏橡胶套。

（七）思考题1、渗透率测量为什么分为高、中、低三级？2、环压为什么必须大于流动压力？二、 流量管法(一)测定原理测定是基于下式来计算渗透率：TAL B K μ=(1-5)式中L 和A —分别为岩样的长度和截面积，厘米和厘米2； μ— 测定温度下空气的粘度，厘泊； T — 空气通过岩样的时间，秒； B — 气体流量管常数; K — 渗透率，μm 2。

（二）仪器设备简易的渗透率测定仪如图1-5所示。

仪器主要由两部分组成：图1-5 简易渗透率仪(1)夹紧岩样用的岩心夹持器①，它靠夹持器压帽上的丝杠压紧岩心橡皮筒来夹紧其中的岩样，岩样顶端端面与大气相通。

(2)插在水池④内的测压流量管②，通过吸水橡皮球③可将流量管内的水面吸到不同刻度的高度h0以上，当吸气球不吸气放开手后，流量管内的水面从h0上自然下落，由于受水面下降造成的负压，在岩样两端便建立起压差，外界空气则通过岩样顶部进入流量管，测量流量管水面从刻度线h0下降到刻度线h x的时间T便可应用公式(1-5)算出岩样的渗透率。