毛细管压力曲线的测定(压汞法)

2025-04-02 14:02:30
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方法提要

岩石内的孔隙结构,是由许多大小不同、形态各异的孔隙组成的毛细管网。当两种互不相溶的流体(油和水、油和气、水和气)共存于或通过岩石孔隙时,必然产生毛细现象。这样在两相流体界面及液相与固相(岩石)界面上存在作用力,所有作用力的合力,称为毛管压力。毛管压力(pc)的大小与毛管半径(rc)、表面张力(σ)、润湿角(θ)有关,其表达式为:

岩石矿物分析第四分册资源与环境调查分析技术

压汞法就是根据毛细管作用原理,利用汞对岩石的非润湿性,在不同的外力作用下克服岩石孔隙的毛管压力,把汞压入岩石内各对应的孔隙中。根据压力与相应的进汞量,可绘制出压力与汞饱和度(SHg,%)关系曲线,即毛管压力曲线。据此,可定量计算岩石中孔隙大小分布及其有关特征参数,进而可有效地对储、盖层岩石分类评价。

仪器设备

压汞仪。最高工作压力不低于8MPa;汞计量分辨率不低于岩样总孔隙体积的0.5%。

岩样制备

岩样经过抽提除油,制备成直径大于20nm、长度大于25mm圆柱体,其表面平整光滑,以减少表面效应,提高测量精度。

制备岩样时,胶结程度好的岩样,可用空心钻钻取;胶结程度差的疏松岩样,则用手工加工,不得用锤子敲击取样,以免产生人为裂缝。

圆柱体试样预先测定孔隙度和渗透率,不规则试样只测定孔隙度。

岩样须放在105℃下烘3~4h。

分析步骤

使用前,要先清洗杂质和氧化膜。

试验时,对岩心室系统进行抽空,真空度达到6.67Pa(相当于5×10-2mmHg)以上。真空度维持时间15min以上。

测试压力点的分布和数目应使毛管压力曲线光滑,拐点处要有控制点。

进汞高峰附近的几个点,要保证有10~30s稳定时间。对于低渗、特低渗的岩样。进汞高峰附近几个点的稳定时间应适当加长。

一切含汞的操作都必须在强抽风状态下进行,确保人身安全。

数据处理

1)毛管压力曲线图绘制。以毛管压力pc(MPa)为纵坐标,以累计汞饱和度SHg(%)作横坐标,画出毛管压力曲线图。做过退汞试验的试样,同时在图上画出退汞曲线。

2)孔喉半径分布直方图绘制。以毛管半径r(μm)为横坐标,以对应的汞饱和度增量ΔSHg(%)为纵坐标,画出孔喉分布直方图。

3)毛管压力曲线上的特征点。①排驱压力pd:岩样最大连通孔喉所对应的毛细管压力。②饱和度中值压力pc50:即汞饱和度为50%时所对应的毛管压力。③最大进汞饱和度SHgmax:最高试验压力下的累积汞饱和度值。④未饱和汞的孔隙度Smin:最高试验压力时尚不能注入汞的孔隙百分数。

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⑤残留汞饱和度SHgr:做退出试验时,当压力退回到试验起始注入压力(或当地大气压)时,残留在岩样中汞的饱和度。⑥退出效率We:

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