石工(中石化)08-2班 +08081329 +吳安偉 +壓汞毛管力曲線定+19號.doc

中國石油大學（油層物理）實驗報告實驗日期： 2010.12.10 成績： 班級： 石工（中石化）08-2班 學號：08081329姓名： 吳安偉 教師： 張儼彬 同組者：時文東、閆長政、宋永成 實驗六 壓汞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(jié)構(gòu)；2掌握毛管力曲線的測定方法及實驗數(shù)據(jù)處理方法。二實驗原理巖石的孔隙結(jié)構(gòu)極其復雜，可以看作一系列相互連通的毛細管網(wǎng)絡(luò)。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(guān) 系曲線即為毛管力曲線，如圖 4-1 所示。圖 4-1 典型毛管壓力曲線三實驗設(shè)備圖 4-2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(shè)有一個巖心室，巖心室采用不銹鋼材質(zhì)，對稱半螺紋 密封，密封可靠，使用便捷；樣品參數(shù)：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(lián)階梯式計量的方法，主要由四個不同量程的壓力表 串聯(lián)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(shù)目：100 個。4、補汞裝置：主要由調(diào)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 4-3壓汞儀設(shè)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(guān)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(guān)緊巖心室，關(guān)巖心室閥，開抽空閥， 關(guān)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(diào)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(diào)整汞杯高度， 此時壓差傳感器輸出值為 28.0035.00cm 之間；關(guān)抽空閥，關(guān)真空泵，打開真空泵 放空閥，關(guān)閉補汞閥；3進汞、退汞實驗：關(guān)高壓計量泵進液閥，調(diào)整計量泵，使最小量程壓力表為 零；按設(shè)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(shè)定壓力；按設(shè)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(shè)定壓力；4結(jié)束實驗：開高壓計量泵進液閥，關(guān)隔離閥；開補汞閥，開抽空閥；打開巖 心室，取出廢巖心，關(guān)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(guān)閉相應(yīng)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(nèi)時， 才能將下一級壓力表打開。)五數(shù)據(jù)處理與計算1計算巖心含汞飽和度，繪制毛管力曲線某一毛管力 Pc 對應(yīng)巖心含汞飽和度 SHg: SHg=式中， h0 進汞壓力為零時對應(yīng)的計量管汞柱高度，cm；hi 某一設(shè)定壓力對應(yīng)的計量管汞柱高度，cm；A 計量管橫截面積，cm2；VP 巖心中的孔隙體積 cm3d 巖心直徑，cm； L 巖心長度，cm；f 巖心孔隙度，小數(shù)；根據(jù)毛管力 Pc 和對應(yīng)的巖心含汞飽和度 S Hg 在半對數(shù)坐標上繪制毛管力曲線。2、根據(jù)毛管力公式計算不同壓力對應(yīng)的毛管半徑，并繪制孔隙大小分布柱狀圖o圖 4-4 孔隙大小分布柱狀圖由 P = 2s cosq 則crr = 2s cosqPc= - 2 480 cos140Pc= 0.7354 (mm)Pc(4-3)54式中， Pc 毛管力，MPa ；s 汞與空氣的界面張力，480mN/m；q 潤濕角，140o；r 毛管半徑， mm 。3、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(guān) 物性參數(shù)，并說明求取方法、在圖上標明；（1）巖石的最大孔喉半徑：rmax= 0.7354 (PTmm)(4-4)式中， PT 閾壓，MPa 。（2）毛管力曲線上含汞飽和度為 50%時相應(yīng)的毛管壓力定為 Pc50，它越小反映巖石滲濾性越好，產(chǎn)能越高；（3）在限定的壓力范圍內(nèi)，從最大注入壓力降到壓力接近零時，從巖心內(nèi)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(yīng)采收率。計算公式如下：式中，We 退汞效率，%；We =S Hg max - S Hg minS Hg max100%(4-5)S Hg max 壓汞曲線上，最高壓力對應(yīng)的巖心中的含汞飽和度，%；S Hg min 退汞曲線上，壓力接近零時巖心中的含汞飽和度，%。表 4-1 毛管力曲線測定原始記錄巖心直徑：2.484cm計量管截面積：0.353cm2巖心長度：2,374cm巖心孔隙度： 27.22%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%毛管半徑m1035.0435.0401032.6220.00534.8734.921.353 20.00532.4732.6526.954 147.0800 30.0134.7534.82 2.481 30.0132.5832.5827.744 73.5400 40.0234.6534.763.158 40.0232.2732.4928.759 36.7700 50.0334.5934.723.609 50.0332.1732.4029.774 24.5133 60.0434.5634.713.722 60.0432.0932.3430.450 18.3850 70.0534.5434.713.722 70.0532.0132.28 31.127 14.7080 80.0734.4934.684.060 80.0731.88 32.17 32.368 10.5057 90.0934.4634.693.947 90.0931.7432.0433.834 8.1711 100.1234.3634.664.286 100.1231.6031.9235.187 6.1283 110.1534.1734.506.090 110.1536.5131.8535.797 4.9027 120.233.7134.0810.827 120.231.4631.8332.255 3.6770 130.332.6433.0722.218 130.331.2031.6038.796 2.4513 140.531.9832.4529.210 14980.531.1131.5439.723 1.4708 15131.4732.0333.947 15130.9731.4640.375 0.7354 161.531.2731.8835.638 161.530.9131.4440.601 0.4903 17231.1331.7936.653 17230.8631.4240.826 0.3677 18530.7631.5539.360 18530.7231.4140.939 0.1471 19830.5131.5339.586 19830.6131.4340.713 0.0919 201030.3631.3541.616 201030.3631.3541.616 0.0735 六：數(shù)據(jù)處理 1、 計算巖心含汞飽和度，繪制毛管力曲線（舉例說明計算過程，并將含汞飽和度填入原始記錄表）；某一毛管力Pc對應(yīng)巖心含汞飽和度SHg： SHg=式中：h0-進汞壓力為零時對應(yīng)的計量管汞柱高度，cm；hi-某一設(shè)定壓力對應(yīng)的計量管汞柱高度，cm；A- 計量管橫截面積，cm2；Vp-巖心中的孔隙體積， cm3=2.48422.3740.2722=3.1300 A=0.353 舉例：=/*100%=A(-)/*100%=0.353*（35.04-34.92）/3.1300*100%=1.35%2.根據(jù)毛管力公式計算不同壓力對應(yīng)的毛管半徑，并繪制孔隙大小分布柱狀圖（舉例說明計算過程，并將毛管半徑填入原始記錄表）；由Pc=2*cos/r則r=2*cos/Pc=0.7354/Pc(m)式中：Pc毛管力，MPa； 汞與空氣的界面張力，480mN/m； 潤濕角，140； r毛管半徑，m。例如: r=2*cos/Pc=0.7354/Pc=0.7354/0.005=147.0800(m)孔隙大小分布柱狀圖見標紙上3、求取巖石的最大孔喉半徑、飽和度中值壓力Pc50、退汞效率We等有關(guān)物性參數(shù)，并說明求取方法、在圖上標明：（1）巖石的最大孔喉半徑：=0.7354/(m)式中：閥壓，MPa。=0.14 MPa =0.7354/=0.7354/0.14=5.253 (m)（2）毛管力曲線上含汞飽和度為50%時相應(yīng)的毛管壓力Pc50，它越小反應(yīng)巖石滲透性越好，產(chǎn)能越高；含汞飽和度為50%時相應(yīng)的毛管壓力 Pc5010 MPa,相對較大，產(chǎn)能低。（3）在限定的壓力范圍內(nèi)，從最大注入壓力降到壓力接近零時，從巖心內(nèi)退出的汞體積與降壓前注入汞總體積的百分比。它反映了非濕相毛管效應(yīng)采收率。計