压汞毛管力曲线测定
中国石油大学 油层物理 实验报告
实验日期：2012.12.24 成绩：
班级： 石工10-15 学号： 10101117 姓名： 邹宇昊 教师： 张俨彬 同组者： 马康 、刘拥赞 、许传斌
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，可看做一系列相互连通的毛细管网络。汞不润湿岩石空隙，在外加压力作用下，汞克服毛管力可进入岩石空隙。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1所示。
图 1 典型毛管力曲线
三、仪器流程与设备
图2 压汞仪流程图
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
螺旋密封，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：0.03～750μm。
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：≤ 0.3Psi（0.002Mpa）。
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：0.1、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。
5、 高压动力系统：由高压计量汞组成；工作压力：0.002~50Mpa；压力平
衡时间：≥60s。
6、 真空系统：主要有真空泵以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，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、实验结果处理
表1 毛管力曲线测定原始记录
岩心直径: 2.520 cm 计量管横截面积,: 0.2891 cm 岩心长度: 1.972 cm 岩心孔隙度: 42.8 %；
2
1、 计算岩心含汞饱和度
岩石孔隙体积
Vp=
1
⨯π⨯d2⨯l⨯φ=0.25⨯π⨯2.5202⨯1.972 ⨯0.428=4.21 cm24
以第三组为例，当Pc=0.01MPa时，计算岩心含汞饱和度
SHg=
VHgA(h0-hi)0.2891⨯(33.67-32.17)
⨯100%=⨯100%=⨯100%=10.31%VPVP4.21
同理可计算得其余组SHg数值，记录于表1。 2、 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
由Pc=
2σcosθ2σcosθ
，得r= rPC
Pc-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，μm。
以第四组Pc=0.02MPa为例计算，
2σcosθ-2⨯480⨯cos140 r===36.770μm
PC0.02其余组毛管半径同理可得，将结果记录于表1。
4、求取岩石的最大孔喉半径rmax、饱和度中值压力Pc50、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rmax：
由图求PT的求法：将压汞曲线的中间平缓线段延伸与纵坐标的交点的读数
即为阈压PT，
读图得PT=0.015MPa， 则最大孔喉半径为：
rmax=
2σcosθ
PT
-2⨯480⨯cos140
==81.711 μm
0.009
（2）饱和度中值压力Pc50
进汞毛管力曲线上含汞饱和度为50%时相应的毛管压力即为Pc50，它越小表明岩石渗透率性越好，产能越高； 读图知：Pc50=0.025MPa （3）退汞效率We
由毛管力曲线图读出 SHgmax=78.16%，SHgmin=45.42%
则退汞效率We We=
SHgmax-SHgmin
SHgmax
⨯100%
78.16%-45.42%
⨯100%=41.89%
78.16%
六. 实验总结
通过这次实验，我学习了压汞法测量毛管力曲线的原理、方法以及基本的
实验流程，了解了压汞仪的结构及其工作原理。在实验操作中，由于一些数据未等到稳定就读数导致数据出现误差，今后实验应当注意细节，防止出现类似错误。在后期处理实验数据时，巩固了对阈压、饱和中值压力、最小湿相饱和度、退汞效率等毛管力曲线特征值的理解，掌握了毛管力曲线在计算空隙半径、评价孔隙性质等方面的应用。
感谢老师的耐心指导！