中国石油大学 渗流物理 实验报告
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实验日期:
学号: 姓名: 成绩:
教师: 张俨彬
压汞毛管力曲线测定实验
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，如图所示。
三．实验流程
图1 压汞仪流程图
(岩心尺寸：φ25×20--25mm ，系统最高压力50MPa)
四．实验步骤
1. 装岩心、抽真空：将岩心放入岩心室，关紧岩心室，关闭岩心室阀，打开抽空阀，关闭真空泵放空阀；打开真空泵电源，抽空 15-20 分钟。
2．充汞：打开岩心室阀，打开补汞阀，调节汞杯高度，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；打开隔离阀，重新调整汞杯高度，此时压差传感器输出值为 28.00-35.00cm 之间；关闭抽空阀，关真空泵电源，打开真空泵放空阀，关闭补汞阀。
3．进汞、退汞实验：关闭高压计量泵进液阀，调整计量泵，使最小量程泵压力表为零；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：打开高压计量泵进液阀，关闭隔离阀；打开补汞阀，打开抽空阀；打开岩心室，取出废岩心，关紧岩心室，关闭抽空阀；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
1．毛管力曲线测定原始记录
表1 毛管力曲线测定原始记录表
岩心直径： 2.434 cm 计量管截面积： 0.3532 cm 2 岩心长度： 2.280 cm 岩心孔隙度： 35.2 %
2．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）；
（1）校正计量管中汞柱的高度：
h i '=h i +∆σ
式中：h i '－任一压力下，校正后的计量管中汞柱的高度，cm ；
h i －任一压力下，计量管中汞柱的高度，cm ；
∆σ—任一压力下，主要包含汞本身的压缩值在内的系统误差，∆σ通过空载实
验测得。
（2）任一毛管力P c 对应岩心含汞饱和度S Hg ：
S Hg =
V Hg V P
⨯100%=
A (h 0-h i ')
⨯100%
V P
式中：h 0－进汞压力为零时，汞体积计量管中汞柱的高度，cm ；
A －计量管横截面积，cm 2；
V P －岩心中的孔隙体积，V P = d －岩心直径，cm ；
L －岩心长度，cm ；
12
πd L φ，cm 3； 4
φ－岩心孔隙度，小数；
（3）根据毛管力P c 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。
3．根据毛管力公式，计算不同压力对应的毛管半径（举例说明计算过程，并将毛管半径填入原始纪录表）；
2σcos θ
由P c = 则
r
2σcos θ-2⨯480⨯cos 140 0. 7354r ===(μm )
P c P c P c 式中：P c －毛管力，MPa ；
σ－汞与空气的界面张力，480mN/m；
θ－润湿角，140o ；
r －毛管半径，μm 。
4．绘制孔隙大小分布柱状图
相邻半径对应的含汞饱和度差值即为该半径范围的孔隙体积占总孔隙体积的百分数。在半对数坐标上绘制孔隙大小分布柱状图。
4．求取岩石的最大孔喉半径、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）岩石的最大孔喉半径：r max =式中：P T －阈压，MPa 。
0. 7354
(μm ) P T
（2）确定毛管力曲线上含汞饱和度为50%时相应的毛管压力P c50，说明它的大小对岩石渗滤性及产能的影响；
（3）退汞效率反映了压入岩心的汞退出的百分数，相当于强亲水油藏的水驱采收率。
计算公式如下：
We =
S Hg max -S Hg min
S Hg max
⨯100%
式中：We —退汞效率，%；
S Hg max —压汞曲线上，最高压力对应的岩心中的含汞饱和度，%； S Hg min —退汞曲线上，压力接近零时岩心中的含汞饱和度，%。
以压汞曲线第二组数据为例：
V A(h-h ') 33.40-33.25S Hg =V 100%=V 100%=0.3568×=1.42%
1/4×3.14×2.434×2.280×0.352p p
0.35742σcos θ-2⨯480⨯cos 140 0. 7354
μm r ===(μm ) =
0.005P c P c P c
六、思考与总结
1.了解汞的毒性及危害，如何预防?
汞非常容易蒸发，在空气流动时蒸发速度更快。汞蒸气在空气中会危害人体。 汞不溶于水，可通过表面的水封层蒸发到空气中。汞的粘度小而流动性大，很易碎成小汞珠，留存于工作台、地面等处的缝隙中，既难清除，又使表面面积增加而大量蒸发，形成二次污染源。一旦地面、工作台、墙壁及天花板等的表面吸附汞蒸气，会造成残留汞的问题。
预防：增强环境意识和自我保护意识。要极力避免汞泄露，例如避免打碎水银温度计。一旦泄露，要及时通风处理，并立刻在泄漏处撒硫粉，使汞与硫发生化学反应，从
而避免更多汞蒸发到空气中危害人体。
2. 从数显屏上直接读得的计量管中汞柱高度为什么需要校正？怎样校正？ 由于汞被压缩也会使得体积减小，因此真实进入岩心的高度需要减去压缩导致的高度减少量。
进行空载实验时，将于测试岩心固相体积相近的不锈钢块放入岩心室，按同样的 步骤进行压汞和退汞实验，即可测得压汞和退汞过程中不同压力下汞体积计量管中汞柱的高度δ以及压缩值Δδ=ℎ0−δ。
3. 进入岩心中汞体积怎么求出？岩心中含汞饱和度怎么确定？
V Hg =A(h0-h i ’)
V A(h-h ')
S Hg =V 100%=V 100%
p
p
代入数据计算即可。
4. 进汞过程中：（1）如何保护量程为0.1MPa 的压力表？
（2）如何保护量程为1MPa 的压力表？ （3）如何保护量程为6MPa 的压力表？ （1）压力升到0.06MPa 时，关闭截止阀3； （2）压力升到0.6MPa 时，关闭截止阀2； （3）压力升到3MPa 时，关闭截止阀1。
5.退汞过程中：（1）如何保护量程为6MPa 的压力表？ （2）如何保护量程为1MPa 的压力表？ （3）如何保护量程为0.1MPa 的压力表？ （1）压力降到3MPa 时，打开截止阀1； （2）压力降到0.6MPa 时，打开截止阀2； （3）压力降到0.06MPa 时，打开截止阀3。