24+陳本軍+11021274+毛管力曲線測定.doc

中國石油大學（油層物理）實驗報告實驗日期： 2013.12.06 成績： 班級： 石工11-06 學號： 11021274 姓名： 陳本軍 教師： 張儼彬 同組者： 茍晨晨、周思言 毛管力曲線測定一實驗目的1了解壓汞儀的工作原理及儀器結構； 2掌握毛管力曲線的測定方法及實驗數據處理方法。二實驗原理 巖石的孔隙結構極其復雜，可以看作一系列相互連通的毛細管網絡。汞不潤濕巖石孔隙，在外加壓力作用下，汞克服毛管力可進入巖石孔隙。隨壓力增加，汞依次由大到小進入巖石孔隙，巖心中的汞飽和度不斷增加。注入壓力與巖心中汞飽和度的關系曲線即為毛管力曲線，如圖4-1所示。圖1 典型毛管壓力曲線 三實驗設備 圖2 壓汞儀流程圖(巖心尺寸：2520-25mm，系統(tǒng)最高壓力50MPa) 全套儀器由高壓巖心室，汞體積計量系統(tǒng)，壓力計量系統(tǒng)，補汞裝置，高壓動力系統(tǒng)，真空系統(tǒng)六大部分組成。1、高壓巖心室：該儀器設有一個巖心室，巖心室采用不銹鋼材質，對稱半螺紋密封，密封可靠，使用便捷；樣品參數：2520-25mm巖樣；可測孔隙直徑范圍：0.03750m。2、汞體積計量系統(tǒng)：采用高精度差壓傳感器配合特制汞體積計量管進行計量，精度高、穩(wěn)定性好；汞體積分辨率：30l；最低退出壓力：0.3Psi(0.002MPa)。 3、壓力計量系統(tǒng)：采用串聯階梯式計量的方法，主要由四個不同量程的壓力表串聯連接，由壓力控制閥自動選擇不同量程的壓力表計量不同壓力段的壓力值，提高了測量的準確性；壓力表量程：0.1、1、6、60MPa各一支；可測定壓力點數目：100個。4、補汞裝置：主要由調節(jié)系統(tǒng)，汞面探測系統(tǒng)及汞杯組成，并由指示燈顯示汞面位置。 圖3 壓汞儀設備圖 5、高壓動力系統(tǒng)：由高壓計量泵組成；工作壓力：0.00250MPa；壓力平衡時間：60s。6、真空系統(tǒng)：主要有真空泵以及相關的管路閥件組成；真空度： 0.005mmHg；真空維持時間：5min。 四實驗步驟1裝巖心、抽真空：將巖樣放入巖心室并關緊巖心室，關巖心室閥，開抽空閥，關真空泵放空閥；開真空泵抽空1520分鐘； 2充汞：開巖心室閥，開補汞閥，調整汞杯高度，使汞杯液面至抽空閥的距離H與當前大氣壓力下的汞柱高度（約760mm）相符；開隔離閥，重新調整汞杯高度，此時壓差傳感器輸出值為28.0035.00cm之間；關抽空閥，關真空泵，打開真空泵放空閥，關閉補汞閥； 3進汞、退汞實驗：關高壓計量泵進液閥，調整計量泵，使最小量程壓力表為零；按設定壓力逐級進泵，穩(wěn)定后記錄壓力及汞體積測量管中汞柱高度，直至達到實驗最高設定壓力； 按設定壓力逐級退泵，穩(wěn)定后記錄壓力及汞體積測量管中汞柱高度，直至達到實驗最低設定壓力； 4結束實驗：開高壓計量泵進液閥，關隔離閥；開補汞閥，開抽空閥；打開巖心室，取出廢巖心，關緊巖心室，清理臺面汞珠。(注意：進泵時，壓力由小到大，當壓力達到壓力表量程的2/3時，關閉相應的壓力表；退泵時，壓力降到高壓表量程的1/3以下并在下一級壓力表的量程范圍內時，才能將下一級壓力表打開。) 五數據處理與計算表1 毛管力曲線測定數據記錄巖心直徑：2.510cm 計量管截面積：0.2891cm2巖心長度：2.170cm 巖心孔隙度：28.8%序號進汞壓力MPa進汞高度cm校正高度cm汞飽和度序號退汞壓力MPa退汞高度cm校正高度cm汞飽和度%1033.5833.581020.00533.3633.400.016820.00528.1028.220.501330.0133.2533.300.026230.0126.6426.760.637940.0232.8432.900.063640.0225.6425.760.731450.0329.3529.420.389150.0325.3725.500.755760.0427.0927.120.604260.0425.3125.440.761370.0526.5426.610.651970.0525.2825.410.764180.0726.4126.480.664080.0725.2525.380.766990.0926.3826.460.665990.0925.2325.370.7679100.1226.3626.440.6678100.1225.2125.350.7697110.1526.3426.420.6697110.1525.1825.320.7726120.226.3126.400.6715120.225.1425.290.7754130.326.2726.370.6743130.325.0525.210.7828140.526.1726.280.6828140.524.9225.100.793115125.6225.770.730515124.8025.020.8006161.525.1825.750.7323161.524.7525.000.802517224.9825.180.785617224.7024.970.805318524.5224.900.811818524.5224.930.809019824.2624.790.822119824.2424.780.8231201024.1024.730.8277201024.1024.730.82771計算巖心含汞飽和度；某一毛管力對應巖心含汞飽和度： 式中，進汞壓力為零時對應的計量管汞柱高度，；某一設定壓力對應的計量管汞柱高度，；A計量管橫截面積， 巖心中的孔隙體積， d巖心直徑，； L巖心長度，；f巖心孔隙度，小數；取進汞壓力為0.01MPa時實驗數據計算為例，=34.16，=34.04，A=0.2891，d=2.510,L=2.170,=28.8%則 同理，其他組數據均按上述過程計算 ，可得到不同毛管力下所對應的巖心含汞飽和度。2、 根據毛管力Pc和對應的巖心含汞飽和度SHg在半對數坐標上繪制 毛管力曲線。 3、根據毛管力公式計算不同壓力對應的毛管半徑；由則 (4-3) 式中 毛管力，MPa ； s汞與空氣的界面張力，480mN/m； q潤濕角，1400； r毛管半徑，。取進汞壓力為0.01MPa時實驗數據計算為例，其所對應的毛管半徑同理計算其他組毛管半徑數據，填入表中。4、 根據進汞毛管力曲線繪制空隙大小分布柱狀圖；圖4 孔隙大小分布柱狀圖 5、求取巖石的最大孔喉半徑rmax、飽和度中值壓力Pc50、退汞效率We等有關物性參數，并說明求取方法、在圖上標明； （1）將所得到的毛管力曲線中間的平緩段延長與零非濕相飽和度對應的縱軸相交，可得交點所對應的壓力即為巖心的閾壓，由圖得PT=0.02MPa,則巖石的最大孔喉半徑： = (4-4) （2）毛管力曲線上含汞飽和度為50%時相應的毛管壓力定為，它越小反映巖石滲濾性越好，產能越高；由圖得到.（3）在限定的壓力范圍內，從最大注入壓力降到壓力接近零時，從巖心內退出的汞體積與降壓前注入的汞總體積的百分比。它反映了非濕相毛細管效應采收率。計算公式如下： 式中， We退汞效率，%； 壓汞曲線上，最高壓力對應的巖心中的含汞飽和度， 退汞曲線上，壓力接近零時巖心中的含汞飽和度在所測得的毛管力曲線上可得壓汞曲線上，退汞曲線上，則退汞效率 六實驗總結通過本次實驗，