实验八 半渗透隔板法测定岩石孔喉大小分布

一、原理

将所要求测定的岩样抽提干净烘干后，饱和油层水（润湿液），并置于半渗透隔板上。因为半渗透隔板是亲水的，当它充满水时，油不能侵入。油可以在压力下排驱水通过半渗透隔板到漏斗中去，而油不会渗过隔板而进入漏斗。

油排驱水时所需的压力与孔隙喉道半径成反比，与油水间的界面张力成正比，即：

pc?2?cos?/r

图18 半渗透隔板法装置图

式中 pc——油驱水时的压力，即毛管压力，达因/厘米2；r——岩样中的孔喉半径，厘米；σ——油水间的界面张力，达因/厘米；θ——油水和岩石的润湿接触角，度。

实验时，压力从0到0.1兆帕的范围内取4-6个间隔，每增加一次压力，油就置换岩样中的一部分水出来，就有相应的水或油饱和度值。实验结束后，绘制出压力—水饱和度的关系曲线，即可求出岩样的孔喉大小分布。

二、仪器

半渗透隔板法测定岩石孔隙大小分布的实验装置如图18所示。包括1加压氮气；2进口管；3油；4橡皮塞；5弹簧；6岩样；7滤纸；8半渗透隔板；9地层水；10刻度计量管；11润滑油。

三、实验步骤

（1）将所要测定的岩样抽提干净，烘干后称岩样重量G1，然后，抽空饱和水，再称饱和水后的岩样重量G2，按下式计算出饱和水的体积，即岩样的孔隙体积

Vp?(G2?G1)/?w

式中 Vp——岩样的孔隙体积，立方厘米；G2——饱和水后的岩样重量，克；G1——干岩样重量，克；γ

w——饱和水的密度，克/厘米

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。

（2）将玻璃漏斗抽真空饱和水，使半渗透隔板全部为水所充满。半渗透隔板底下的空间亦全部充满水。

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（3）将半渗透隔板上面及玻璃漏斗周围用滤纸将水吸干，然后把饱和水的岩样安放在半渗透率隔板上，在岩样和半渗透隔板之间放一层滤纸，使岩样紧贴隔板。

（4）向玻璃漏斗中注入油，一直到将岩样淹没，然后在岩样顶部安上弹簧，并用橡皮塞压住弹簧，固定岩样并密封玻璃漏斗。

（5）在刻度管中注水，一直到达刻度管上的0值，然后在水面上滴上几滴润滑油，防止水份蒸发。

（6）接通氮气瓶，小心地打开减压阀，按照设计压力提高系统的压力，当增加压力后，岩样中的水就被油驱出，在刻度管中的水面就会上升，一直等到水而稳定不再上升为止。然后记录下刻度管中水的增量及相应的压力值。

（7）提高压力，重复步骤（6），一直到最大设计压力。 四、数据处理

半渗透隔板法测定岩样孔喉大小分布的实验记录如表8所示。

表8 半渗透隔板法测定岩样孔喉分布记录表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 压力 pc 0.1兆帕 刻度管中水的3增量 （厘米） 岩样孔隙体积 Vp (厘米3) 水饱和度 孔隙喉道半径r （岩样内的） (微米) Sw(%) 在资料整理时，绘出Pc-Sw以及孔喉分布曲线（r-S0），孔喉分布图使用直方图。在计算喉道半径时所需要的界面张力及润湿接触角由教师给出。在所绘制的毛管压力曲线上可以确定排驱压力、饱和度中值毛管压力以及束缚水饱和度等参数。

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实验九 压汞法测定岩样的孔喉大小分布

一、原理

水银是一种很强的非润湿流体，当将水银注入被抽空的岩样中去时，一定要克服岩石孔隙系统对水银的毛细管阻力。显然，注入水银的过程就是测量毛细管压力的过程。注入水银的每一点压力就代表一个相应的孔喉大小的毛细管压力，在这个压力下进入孔隙系统的水银量就代表这个相应的孔喉大小在系统中所连通的孔隙体积。随着注入压力不断增加，水银将不断进入更小的孔隙。在每一个压力点，岩样中达到毛细管压力平衡时，同时记录注入压力和注入岩样的水银量。将若干压力点的压力和水银饱和度绘成图件，即可获得用压汞法所得的岩样的毛管压力曲线，并由此可确定岩样的孔喉大小分布。

使用压汞法时，毛管压力和孔喉半径的关系为

Pc=7.5/r

式中 Pc——水银毛管压力，0.1兆帕；r——岩石孔喉半径，微米。 在绘制毛管压力曲线时，纵座标的左侧用水银毛管压力表示，右侧则为相应的喉道半径，横座标用水银饱和度表示（左侧为水银饱和度100%，右侧为0）。

二、仪器

压汞法测定毛管压力的装置如图19所示。整个装置分三个部分，即水银计量泵，岩心室和管汇。

图19 压汞法测定岩样孔喉大小分布的装置

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仪器的组成部分包括：1压力源（氮气瓶）；2高压压力表；3低压压力表；4 U形压力计；5通大气阀及管线；6接真空计管线；7和8为上下有机玻璃窗口；9岩心室；10水银计量泵；11计量体积刻度尺。

三、操作步骤

（1）首先将压汞装置全部接好，灌好水银，并测定仪器的空白值。该步骤由教师或实验员准备好。

（2）打开岩心室，并将已测好孔隙度、孔隙体积以及渗透率的岩样放入岩心室，检查岩心室的密封环是否良好，再密封岩心室。

（3）将水银面调节到下窗口位置时，打开真空系统，使岩样和岩心室抽成真空，达到10-2托的真空度。抽空时间一般需要2—4小时。

（4）在真空下将水银泵活塞向前推进一直使水银面达到下窗口的起点读数位置。这时，调整计量泵的读数应为0。

（5）再推进水银泵，使水银进入岩心室并上升到上窗口，将岩心全部淹没。此时记录泵的读数。将已知岩心室体积减去这时的体积读数就是所测定岩样的总体积。

（6）再把计量泵的读数调整为零。然后，打开氮气瓶，使系统及岩心室压力提高。这时水银开始进入岩样孔隙，水银面从窗口7的标志线上下降，等压力稳定后，再将水银计量泵活塞向前推进，使水银面又重新回到窗口7的标志线上。当压力和体积读数不变时，同时记录计量泵上的体积读数和压力，此时的体积读数即为该压力下进入岩样孔隙的体积。

（7）逐步增加压力，一直到仪器最大压力（一般为10兆帕）时为止。二个压力间隔所得体积读数之差，即为在该压力间隔下进入岩样的水银体积。这样，就可以测一系列毛细管压力和相应的进入岩样的水银体积。将每一间隔进入岩样的水银量除以岩样的总孔隙体积，即为进入岩样的水银饱和度。由此，便可绘出Pc-SHg的关系曲线，也就是毛管压力—水银饱和度关系曲线。

压汞法测定毛管压力和水银饱和度的实验记录如表9所示。

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