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：~750μm。
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：≤30μl；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。
(注意：进泵时，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；退泵时，压力降到高压表量程的1/3以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、数据处理与计算
表1 毛管力曲线测定数据记录
岩心直径： 计量管截面积： 岩心长度： 岩心孔隙度：%序号 进汞压力MPa
进汞高度cm
校正高度cm
汞饱和度%
退汞压力MPa
退汞高度cm
校正高度cm
汞饱和度%
毛管半径μm
1 0 0 0
2
3
4
5
6 24
7
8
9 10 11 12 13 14 15 1 1 16 17 2 2 18 5 5 19 8 8 20
10
10
1．计算岩心含汞饱和度，绘制毛管力曲线；
某一毛管力对应岩心含汞饱和度Hg S ：
%100)
(%100⨯-=
⨯=
P
i o 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 －某一设定压力对应的计量管汞柱高度，cm ； A －计量管横截面积，2cm
P V －岩心中的孔隙体积， 32,4
1
cm L d V p φπ=
d －岩心直径，cm ； L －岩心长度，cm ；
φ－岩心孔隙度，小数；
取进汞压力为时实验数据计算为例，即第三组数据：
0h =cm ，2h =cm ， 计量管横截面积A=2cm ， 岩心直径d=cm , 岩心长度L=cm , 岩心孔隙度φ=%
则322695.3%8.32260.22.5204
1
41cm L d V p =⨯⨯⨯⨯==πφπ
%56.19%1003.695
)
31.85-33.87(3576.0%100)(%100=⨯⨯=⨯-=
⨯=
P i o P
Hg Hg V h h A V V S 同理，其他组数据均按上述过程计算 ，可得到不同毛管力下所对应的岩心含汞饱和度。
根据毛管力Pc 和对应的岩心含汞饱和度S Hg 在半对数坐标上绘制毛管力曲线。
图4 毛管力曲线
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。
由r
P c θ
σcos 2=
则 )(735.0140cos 4802cos 20m P P P r c c c μθσ=⨯⨯-==
式中 c P －毛管力，MPa ；
σ－汞与空气的界面张力，480mN/m ；
θ－润湿角，1400；
r －毛管半径，m μ。
取进汞压力为时实验数据计算为例，其所对应的毛管半径
m P r c μ54.7301
.0735
.0735.0===
同理计算其他组毛管半径数据，填入表中，并绘制孔隙大小分布柱状图。
表二毛管半径数据图
进汞压力MPa 毛管半径对应半径所占
比例
半径取以10为
底的对数
1
2
5
8
10
图5 孔隙大小分布直方图
图6 孔隙分布直方图（半径取对数）
3、求取岩石的最大孔喉半径r max 、饱和度中值压力P c50、退汞效率We 等有关物性参数，并说明求取方法、在图上标明；
（1）将所得到的毛管力曲线中间的平缓段延长与零非湿相饱和度对应的纵轴相交，可得交点所对应的压力即为岩心的阈压T P ，由图得P T =,则岩石的最大孔喉半径：
（2）毛管力曲线上含汞饱和度为50%时相应的毛管压力定为P c50，它越小反映岩石渗滤性越好，产能越高；
由图得到P c50=,比较小，说明岩石渗滤性比较好。
（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。
它反映了非湿相毛细管效应采收率。
计算公式如下：
%100max
min
max ⨯-=
Hg Hg Hg e S S S W
式中， We —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
)(75.36020
.0735
.0735.0max m P r T μ===
在所测得的毛管力曲线上可得
压汞曲线上max Hg S =%，退汞曲线上min Hg S =%，则 退汞效率：%100max
min
max ⨯-=
Hg Hg Hg e S S S W =
%80.62%100%
13.98%
5.36%13.98=⨯-
六．实验总结
通过本次实验，我了解了压汞仪的工作原理及仪器结构，掌握了实验室测定毛管力曲线的方法。
感觉本次的实验相对较难，首先实验时的压力测量用到了4个压力表，实验过程中要注意对压力表的保护，其次实验操作一定要按照步骤依次做，否则一步出错就有可能造成实验失败。
总的来说，本次实验操作部分完成的较顺利。
最后，实验的报告表些和数据处理相对较难，计算量很大，容易出错，特别应该留意公式代入时数据是否正确等。
最后，感谢老师的细心指导！。