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. 毛管压力曲线的测量
2. 隔板法： 测量方法：（以气水系统毛管压力曲线为例）
先将岩样洗净烘干后，抽真空饱和水，然后，将此岩样放入 岩样室内，置于半渗透率隔板上；用氮气加压，迫使气相进入岩 样孔隙并排出其中的水；由于半渗透隔板只对水有渗透性，水就 通过隔板进入计量管内。记录每一恒定压力值(即相当于毛管压 力值)及相应岩样累计的恒定不变的排出水量；逐次提高气相压 力，依次进行测量，直至再提高压力基本上也无法排出岩样中的 水为止。各个压力值即岩样毛管压力值所对应的岩样剩余水饱和 度，则由原始岩样的饱和水量与岩样累计排出水量之差得到，这 样就可以测得岩样较完整的毛管压力一含水饱和度关系曲线。
三. 毛管压力曲线的特征及解释
3. 毛管压力曲线几个重要特征值
b. 饱和度中值压力Pc50
该值是指非润湿相汞的饱和度为50％时相应的毛管压力值(第一循环压汞曲 线)。这个数值反映岩石孔隙中同时存在油水两相(各占一半)时，对油的产能的大 小。一般地，起始排驱压力越高，其饱和度中值压力也越高。而饱和度为50％，乃 是岩石孔隙中油水两相各占一半时的特定流动条件。Pc50值越大，说明岩石孔隙越 致密(偏于细歪度)，生产石油的能力就下降；而Pc50值越小，则表明岩石对油的渗 透能力越好，具有较高的产油能力。因此。也可以利用Pc50值的大小作为判断岩石 产油能力的一项标志，而且可以从实验室测得的毛管压力曲线，求出对应于饱和度 中值压力值油层条件下，生产纯油所需的油藏闭合高度，与实际油藏的闭合高度比 较·可以估计油藏的产油能力。在缺少油水相对渗透率资料时，上述的资料就更具有 重要的意义。
岩石毛管压力曲线测定
行业标准宣贯
2006.12
毛管压力曲线测定
－行业标准宣贯
前
言
测量岩样的两相毛管压力曲线，是最重要的岩心分析项目之 一，尤其是岩样压汞毛管压力资料，是人们进行储集层分类评 价时经常使用的岩心分析数据之一。岩样毛管压力资料可以用 于研究储集层岩石的微观孔隙结构特征、估算储集层的储集和 渗流能力、计算油层的原始油水饱和度分布、计算岩样的渗透 率和相对渗透率曲线、鉴定岩石表面润湿性以及研究孔隙介质 中的驱油机理等，总之，岩样的毛管压力数据在油田勘探和开 发中具有相当广泛的应用。而行业标准是规范毛管压力测定方 法的重要文件，是得到和测准毛管压力曲线的基础。
1. 压汞法： 测量方法：将岩样洗净烘干后，置于压汞仪的岩样 承压室内，密闭抽空；汞从某一较低的压力开始，被 压入岩样的孔隙中，记录下每一恒定压力下进入岩样 的恒定不变的汞体积；然后依次升高汞的挤入压力， 重复上述测量过程，直至预选的最高注汞压力为止。 汞的挤入压力即相当于岩样的毛管压力，由相应的汞 注入体积可以计算出岩样的进汞饱和度，从而得到岩 样的压汞毛管压力曲线。
由于油层岩石孔隙很小，一般流体弯月面较小， 因而可将两相流体分界面视为球面的一部分，即 R1=R2 于是可得：
pc =
2σ R
…………………(2)
一. 毛管压力的定义及基本概念
若将毛管孔道视为半径为r的圆柱形孔道，则可以推得：
R=
pc =
r cosθ
2σ cosθ r
………………(3)
………………(4)
2. 毛管压力曲线的滞后现象
实际上．上述三个因素常常同时存在，毛细管滞后是三个 β 因素影响的综合反映。如(d)所示，对于实际油藏岩石孔隙表面 粗糙、流动断面不断变化。润湿滞后、变断面、孔隙半径及管 壁粗糙度等因素的影响都会引起毛管力滞后。此时吸入、驱替 过程毛管力表达式同式(5)和(6)。 因此，同一岩心用吸吮法和 驱替法测得的毛管力曲线一般不会重合。其差别反映了岩石孔 道的不规则程度。
三. 毛管压力曲线的特征及解释
3. 毛管压力曲线几个重要特征值
岩样的压汞毛管压力曲线是分析研究储集层岩石的储集和渗流 能力的常用资料，在研究岩样的压汞毛管压力资料时，有四个重要 的数值特征值得注意。
a. 起始排驱压力Pd b. 饱和度中值压力Pc50 c. 最小未饱和孔隙体积百分数 Smin d. 退汞效率 We
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
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
c.毛细管半径渐变引起的滞后 以上图(c)所示的锥形毛细管为例。毛细管滞后同时受毛细管半径及润湿角两 个因素的影响。毛细管半径变化的影响与情况(b)相同，润湿角的变化是由毛 细管壁倾斜引起的，在自吸吸入或靠液柱自身重量进行驱替且液面稳定时， 弯液面两侧压差分别为： 吸入过程： p1 = 驱替过程： p2 =
三. 毛管压力曲线的特征及解释
3. 毛管压力曲线几个重要特征值
c. 最小未饱和孔隙体积百分数 Smin
这一数值是指在某一额定的汞注入压力时，未被汞侵入的岩样 孔隙体积占岩样总孔隙体积的百分数。显然，Smin值越大，说明岩 石中小孔喉控制的孔隙体积占的比例越多，这实际上是反映岩石的 颗粒大小、均匀程度、胶结类型、孔隙度、渗透率等一系列岩石性 质的综合指标。显然，岩样压汞毛管压力曲线上的Smin值一般并不 代表岩样的润湿相的残余饱和度值。
一. 毛管压力的定义及基本概念
一般情况，不互溶的两种流体的 分界面具有两个主曲率半径R1和R2。 理想情况下毛管压力的数学形式可表 示为：
pc = σ
(
1 R1
1 + R2 =
)
1 rm
………(1)
式中Pc为毛管压力；rm为弯月面 的平均曲率半径；σ为两相流体 间界面张力。
一. 毛管压力的定义及基本概念
三. 毛管压力曲线的特征及解释
1. 毛管压力曲线形态特征
三. 毛管压力曲线的特征及解释
1. 毛管压力曲线形态特征
三. 毛管压力曲线的特征及解释
1. 毛管压力曲线形态特征
前图是反映不同孔隙类型岩样的典型压汞毛 管压力曲线。其中曲线(a)是较均匀孔隙的情 况；曲线(b)则反映岩样表面有洞或缝(AC 段)，而曲线的其余部分则是反映基质孔隙中 可流动部分孔隙的毛管压力特性，曲线(c)表示 岩样具有两种不同的基质孔隙类型，这种曲线 可解释为较大孔隙空间中(一类孔隙)为其他介 质所充填(二类孔隙)的情况。
1. 毛管压力曲线形态特征 2. 毛管压力曲线的滞后特征 3. 毛管压力曲线几个重要特征值 4. 毛管压力数据的归一化处理
三. 毛管压力曲线的特征及解释
1. 毛管压力曲线形态特征
两个重要名词： 歪度（偏斜度）：歪度是指孔喉大小分布偏向粗孔喉或是偏 向细孔喉，相应地称之为粗歪度或是细歪度。对储油层而言， 当然一般是越偏向粗歪度越好。 分选：孔喉大小的分选性是指孔喉尺寸分布的均匀程度。孔 喉尺寸分布越集中，则表示其分选性越好，在毛管压力曲线上 就会出现一段明显的平缓段。低毛管压力范围曲线段的斜度越 小，且对应于平缓段的饱和度范围越宽，则说明孔喉大小分选 性越好。
2σ cos(θ + β ) r1
2σ cos(θ − β ) r2
………..(5) …………(6)
式中 β—管壁与垂直方向的夹角； θ—润湿角。 可以看出，吸入时液面停留在粗断面处．而靠重力驱替时液面停留 在细断面处，从而使得吸入时的湿相饱和度低于驱替时的湿相饱和度。
三. 毛管压力曲线的特征及解释
二. 毛管压力曲线的测量
3. 离心机法： 特点：小岩样直接测量岩样的油水、水气或油气毛 管压力曲线。 由于转速限制，无法做太高的压力。
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