实验六 压汞毛管力曲线
中国石油大学（油层物理）实验报告
实验日期： 2010/11/8 成绩：
班级： 石工08-14 学号： 08021663 姓名： 夏阳 教师： 同组者： 高盼盼，王云鹏，陈岭
实验七 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．掌握毛管力曲线的概念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6-1 所示。
三．仪器流程与设备
图7-2 岩石孔隙结构仪
仪器组成：
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料对称半螺旋密封，密封可靠使用便捷；样品参数：Φ25×20-25mm 岩样；可测直径空隙范围：0.03-750um 。
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：≤30ul ；最低退出压力：≤30Psi （0.002Mpa 。 3．压力计量系统：采用串联阶梯式计量的方法，主要有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的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：0.1、1、6、60Mpa 各一只；可测定压力点数目≥100个。
4．补汞装置：主要有调节系统，汞面探测系统和汞杯组成，并由指示灯显示汞面位置。
5．高压动力系统：由高压计量泵组成；工作压力：0.002 -50Mpa；压力平衡时间：≥60s 。
6．真空系统：主要有真空泵及相关的管路阀件组成，真空度：≤0.005mmHg ；真空维持时间：≥ 5min。
四．实验步骤
1．将岩心、抽真空：将岩心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15-20min 。
2．抽汞：开岩心室阀，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；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；关抽空阀，管真空泵，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实验最高设定压力。
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，取出费岩心，关闭岩心室，清理台面汞珠。
（注意：进泵时，压力有小到大，当压力达到压力表量程的三分之二时，关闭相应的压力表；退泵时，压力降到高压表量程的三分之一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．实验结果处理要求
1．计算岩心含汞饱和度，绘制毛管力曲线； 某一毛管力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 )
V P
⨯100%
式中：h 0—进汞压力为零时对应的计量管汞柱高度，cm
h i —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，
V P —岩心中的空隙体积，V P =
14
πd L φ，cm 3
2
d —岩心直径，cm L —岩心长度，cm
φ—岩心孔隙度，小数；
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。
2．根据毛管力公式计算不同压力对应的毛管半径，并绘制空隙大小分布柱状图； 由P c =
2σcos θ
r
则
r =
2σcos θP c
=
-2⨯480⨯cos 140
P c
o
=
0. 7354P c
(μm )
式中: P c —毛管力，Mpa
σ—汞与空气的界面张力，480mN/m θ—润湿角，140° r—毛管半径，um
3．求取岩石最大的孔吼半径、饱和度中值压力、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 —阀压，MPa 。
（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 c 50，它越小反应岩石渗滤性越好，产能越高；
（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：
We =
S Hg max -S Hg min
S Hg max
⨯100%
0. 7354P T
(μm )
式中：We —退汞效率，%；
S Hg m a x —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，%。
六．实验数据计算
1. 举例计算岩心含汞饱和度
V P =
14
πd L φ=
2
14
π⨯2. 53⨯2. 21⨯0. 1988=2. 21cm
23
S Hg =
V Hg V p
⨯100%=
A (h 0-h i )
V P
⨯100%=
0. 2891(36. 44-36. 35)
2. 21
⨯100%=1. 18%
2. 举例计算对应压力的毛管半径
r =
2σcos θP c
=
-2⨯480⨯cos 140
P c
o
=
0. 7354P c
=
0. 73540. 005
=147. 08μm
3．计算最大孔喉半径，饱和度中值压力，退汞效率 （1）岩石最大孔喉半径 P T =0. 033MPa
r max =
0. 7354P T
=0. 73540. 033
=22. 28μm
（2）饱和度中值压力，从图中查的P c 50=0. 032MPa （3）计算退汞效率 We =
S Hg max -S Hg min
⨯100%=
71. 5-42⨯100%=41. 26%
S Hg max
71. 5
七．数据原始记录
序号 进汞压力 Mpa 进汞高度 cm 1 0 36.44 2 0.005 36.31 3 0.01 36.24 4 0.02 36.14 5 0.03 36.04 6 0.04 35.92 7 0.05 35.71 8 0.07 34.88 9 0.09 34.34 10 0.12 33.89 11 0.15 33.53 12 0.2 33.3 13 0.3 33.09 14 0.5 32.78 15 1 32.17 16 1.5 31.82 17 2 31.57 18 5 30.83 19 8 30.5 20 10 30.34
校正高度 cm 36.44 36.35 36.29 36.2 36.11 35.99 35.78 34.95 34.42 33.97 33.61 33.39 33.19 33.89 32.32 31.99 31.77 31.21 31.03 30.97 汞饱和
度 % 0 1.18 1.96 3.14 4.32 5.89 8.63 19.49 26.42 32.31 37.02 39.9 42.51 46.44 53.9 58.21 61.09 68.42 70.77 71.56
序汞饱和
退汞压力 Mpa 退汞高度 cm 校正高度 cm 毛管半径 um 号 度 % 1 0 33.97 2 0.005 32.99 33.11 43.56 147.08 3 0.01 32.84 32.96 45.52 73.54 4 0.02 5 0.03 6 0.04 7 0.05 8 0.07 9 0.09 10 0.12 11 0.15 12 0.2 13 0.3 14 0.5 15 1 16 1.5 17 2 18 5 19 8 20 10
32.64 32.76 32.44 32.57 32.35 32.48 32.29 32.42 32.23 32.36 32.19 32.33 32.14 32.28 32.1 32.24 32.03 32.18 31.89 32.05 31.71 31.89 31.39 31.61 31.2 31.45 31.08 31.35 30.74 31.15 30.52 31.06 30.34 30.97 48.14 36.77 50.63 24.513 51.08 18.385 52.59 14.708 53.37 10.506 53.76 8.171 54.42 6.128 54.94 4.903 55.73 3.677 57.43 2.451 59.52 1.471 63.18 0.7354 65.28 0.4903 66.58 0.3677 69.2 0.1471 70.38 0.0919 71.56 0.0734