渗透率及其测定
渗透率：
英文：intrinsic permeability
释文：压力梯度为1时,动力黏滞系数为l的液体在介质中的渗透速度。量纲为[[L2]。是表征土或岩石本身传导液体能力的参数。其大小与孔隙度、液体渗透方向上空隙的几何形状、颗粒大小以及排列方向等因素有关,而与在介质中运动的液体性质无关。渗透率（k）用来表示渗透性的大小。
在一定压差下,岩石允许流体通过的性质称为渗透性；在一定压差下，岩石允许流体通过的能力叫渗透率。
分类：
油藏空气渗透率/(m D) 气藏空气渗透率/(m D)
特高≥1 000 ≥500
高≥500～＜1 000 ≥100～＜500
中≥50～＜500 ≥10～＜100
低≥5～＜50 ≥1.0～＜10
特低＜5 ＜1.0
绝对渗透率
用空气测定的介质渗透率叫绝对渗透率，也叫空气渗透率。它反映介质的物理性质。有效渗透率（相渗透率）
英文：Effective permeability
释文：在非饱和水流运动条件下的多孔介质的渗透率。
多相流体在多孔介质中渗流时，其中某一项流体的渗透率叫该项流体的有效渗透率，又叫相渗透率。
相对渗透率
多相流体在多孔介质中渗流时，其中某一项流体的相渗透率与该介质的绝对渗透率的比值叫相对渗透率，用百分数表示。
孔隙渗透率是单根孔隙的渗透率,地层渗透率是孔隙渗透率折算到整个地层截面积之上的渗透率。孔隙渗透率通常很大,但地层渗透率却不大。地层渗透率是岩石孔隙特性的综合反映。孔隙半径、孔隙密度和孔喉比对地层渗透率均产生影响。孔喉比对渗透率的影响很大,喉道大小是制约渗透率的重要因素。
压汞仪是测定岩心孔径分布及计算渗透率等参数最便捷有效的工具。从压汞仪软件上可以直接得到以下数据：
?累积孔体积－压力或孔直径曲线
?累积比表面积－压力或孔直径曲线
?微分的孔体积－压力或孔直径曲线
?孔分数－压力或孔直径：孔径分布图
?颗粒大小分布（MS和SS理论）
?孔曲率
?渗透率
?孔喉比
?分形维数（表面粗糙度的指标）
还可以计算得出以下孔隙结构特征参数：
为了对不同类型的岩心的孔隙结构进行定量分析，根据恒速压汞实验结果，结合国内外近十年来恒速压汞的应用成果，我们对相关孔隙结构特征参数的定义如下。2.2.1平均喉道(throat)半径:
设喉道半径为r
i 的每一喉道的分布频率为f
i
,则每一喉道半径归一化的分布频率
密度αi，
(2-1) 平均喉道半径为：
(2-2) 2.2.2平均孔隙(pore)半径
定义为孔隙半径加权平均值。设孔隙半径为r
i 的每一孔隙的分布频率为f
,则每
一孔隙半径归一化的分布频率密度βi，
(2-3) 平均孔隙半径为：
(2-4)
2.2.3孔喉半径比平均值
定义为孔隙/喉道半径比的加权平均值。设孔隙/喉道半径比为η
的分布频率为
f
,则每一孔隙/喉道半径比的归一化分布频率密度γi，
(2-5) 平均孔隙/喉道半径比为：
(2-6) 2.2.4平均毛管(tube)半径
建立在毛管束模型基础之上。任一毛管孔道r
i 的体积V
与所有毛管孔道体积和
V
p
的比值相当于该毛管孔道在总毛管系统中的饱和度。
(2-7)
(2-8)
2.2.5 喉道半径方均根值：
(2-9)
2.2.6 单个喉道对渗透率的贡献率
在泊谡叶公式的基础上，推导出单根喉道对整个岩心的贡献率公式：
(2-10)
式中Si的定义见（2-7）。比较（2-9）得：
(2-11)
2.2.7主流喉道半径
采用喉道对渗透率累积贡献率达80%以前喉道半径的加权平均值，因为对于低渗透油藏，有效渗流能力随驱替动力增加而增加，只有当驱替动力达到一定值时，有效渗流能力趋于稳定。其转折点处的压力梯度很大，油藏开发时不可能达到如此大的压力梯度。因此取渗透率贡献率达到80%时喉道的加权平均值。
主流喉道半径R
定义如下：
M
(2-12)
（2-13）
2.2.8主流喉道半径下限
为喉道对渗透率累积贡献率达80%时的喉道半径。
(2-14)
2.2.9微观均质系数a
定义为各喉道半径对最大喉道半径的总偏离度。a值越大，组成样品的喉道半径越接近最大喉道半径，样品的喉道分布越均匀。
(2-15)
2.2.10分选系数
也叫标准偏差，是喉道半径的方差。反映喉道的分选程度，分选越好，其数值越小。δ为分选系数：
(2-16)
美国康塔仪器公司是连续扫描法全自动压汞仪的发明者，目前提供的2005年最新款式，是孔分析范围最宽的，汞蒸汽防护最完善并唯一具有液压油循环过滤系统的压汞仪。其GT系列是唯一具有高压开启/关闭助力系统的仪器。他们也是唯一提供中文说明书和完善的售后服务的公司。
与其它公司产品相比：康塔仪器的PoreMaster 33具有以下鲜明特点：
1．扫描范围宽：从1mm-6nm
2．做样速度快：自动扫描是该公司发明的
3．汞安全防护措施好：具有防止汞蒸汽挥发的冷阱装置
4．运行成本低：具有液压油循环过滤系统，节约了运行成本，节约了废油处置费用
5．自动化程度高：高压站自动排除系统内空气，无需手动判断排气
6．样品体积分辨率高：使用2种管颈规格的样品管即可满足全范围工作需要，减少了实验失败的次数。
7．准确度高：因为不需要再样品管上镀膜，所以可以施加较大的电场，提高灵敏度；也不会产生因镀膜划上，导电系数改变而使结果失真。
8．具有中压传感器：可以准确测量0.1 -10微米的孔径。（其它仪器不具备）
9．两个低压站独立：可以及时供给高压仓样品进行实验，而不需要更多的低压站。
汞蒸汽防护装置——低温冷阱:
压汞仪最重要的是考虑汞在使用中的安全性。汞的接触途径有两种：1。直接触及汞滴；2。吸入挥发的汞蒸汽。
对于汞滴的防护，一般仪器都设有汞阱，自动回收多余汞或溢出汞滴。对于高压下的操作，均为液压油密封操作。但对真空状态下的汞挥发，只有康塔公司的PoreMaster系列采取了有效防护。
康塔公司简单实用的附加的冷阱，可以去除汞蒸汽，汞蒸汽将被冷凝在冷阱中玻璃管内壁。长时间使用后，可观察到在玻璃管进口内壁有一层灰色膜，而出口则无膜附着沉淀。如果无冷阱，同样的汞蒸汽将进入真空泵，污染泵油。无论分成几个真空隔室，都会存在汞蒸汽。冷阱是去除汞蒸汽唯一之路。
另外，康塔公司还能提供强排风装置，以去除环境中可能的汞蒸汽。
安全性是压汞仪使用中最需要考虑的重要方面。康塔公司仪器除了
具有能清除管路中汞蒸汽的冷阱外，现在还推荐一款实验室环境中
汞蒸汽强力吸附过滤清楚装置（如图）。这是康塔应用实验室中装备
的，它使得压汞仪能像普通仪器一样置于仪器室中。原理：因为汞
蒸汽比重大，沉于接近地面的空间，该滤器接于压汞仪后面板，上
部具有强力排风装置，使得压汞仪周边空气被吸入过滤器过滤。
所以，推荐使用美国康塔仪器公司（Quantachrome）的PoreMaster 33产品测定孔隙率等参数。
1．土壤含水量(含水率)测定 采用酒精燃烧法测定。 操作步聚： (1)取小铝盒若干，洗净后烘干，用天平称出每—铝盒重量(逐一标量记录) (2)在标准地内挖土壤剖面，分20cm 一层。在分层的土壤剖面上用铝盒自下而上刮一层土(约半盒、注意避开根系和石砾等杂物)，马上称重(得出湿土重十铝盒重) (3)倒入酒精8－12ml ，振荡铝盒使与土壤混合均匀(如土壤很湿要用小刀拌匀成泥浆)，点燃酒精，在火焰将熄灭时，用小刀轻拔土壤，使其充分燃烧，烧完后再加入3～4ml 进行第二次燃烧(如土壤粘重、含水量较大，再加入2～3ml 酒精进行第三次燃烧)。 冷却后，马上称出重量(得干土重十盒重)。每层重复三次。 (4)土壤含水量及现有贮水量计算 ①土壤含水量(重量)＝％重（干土重＋盒重）－盒干土重＋盒重）（湿土重＋盒重）－（100? ＝水分重／干土重×l00％ ②土壤含水量(体积)＝） （）容重（土壤含水量（重量％）33g/cm 1g/cm ? ＝％土壤体积 水分体积100? (注：水的容重一般取lg ／cm 3) 2．土壤物理性质测定 采用环刀法 操作步聚： (1)首先量取环刀的高度和内径，计算出其容积(标记、做好记录)： V ＝πr 2H 式中：V —环刀体积(cm 3) R —环刀内半径(cm) H —环刀高度(cm) 将环刀在天平上称重(做好标记、记录)。 (2)选择标准地，在测定地点做一平台(山地)，挖土壤剖面，分层取样测定(按20cm —层)，每层设三个重复。 (3)打入环刀(一定要垂直打入，且不能晃动)，待土壤至环刀下沿齐平时，在环刀上垫—滤纸层后把盖盖好，挖出环刀，用刀削平底部土壤，垫好滤纸，盖好下盖。迅速称重(得：自然土重十环刀重)
导热系数的测量 导热系数（又称导热率）是反映材料热性能的重要物理量，导热系数大、导热性能好的材料称为良导体，导热系数小、导热性能差的材料称为不良导体。一般来说，金属的导热系数比非金属的要大，固体的导热系数比液体的要大，气体的导热系数最小。因为材料的导热系数不仅随温度、压力变化，而且材料的杂质含量、结构变化都会明显影响导热系数的数值，所以在科学实验和工程设计中，所用材料的导热系数都需要用实验的方法精确测定。 一．实验目的 1．用稳态平板法测量材料的导热系数。 2．利用稳态法测定铝合金棒的导热系数，分析用稳态法测定不良导体导热系数存在的缺点。 二．实验原理 热传导是热量传递过程中的一种方式，导热系数是描述物体导热性能的物理量。单位时间内通过某一截面积的热量dQ/dt 是一个无法直接测定的量，我们设法将这个量转化为较容易测量的量。为了维持一个恒定的温度梯度分布，必须不断地给高温侧铜板加热，热量通过样品传到低温侧铜板，低温侧铜板则要将热量不断地向周围环境散出。单位时间通过截面的热流量为： 当加热速率、传热速率与散热速率相等时，系统就达到一个动态平衡，称之为稳态，此时低温侧铜板的散热速率就是样品内的传热速率。这样，只要测量低温侧
铜板在稳态温度 T2 下散热的速率，也就间接测量出了样品内的传热速率。但是，铜板的散热速率也不易测量，还需要进一步作参量转换，我们知道，铜板的散热速率与冷却速率（温度变化率）dQ/dt=-mcdT/dt 式中的 m 为铜板的质量， C 为铜板的比热容，负号表示热量向低温方向传递。 由于质量容易直接测量，C 为常量，这样对铜板的散热速率的测量又转化为对低温侧铜板冷却速率的测量。铜板的冷却速率可以这样测量：在达到稳态后，移去样品，用加热铜板直接对下铜板加热，使其温度高于稳态温度 T2（大约高出 10℃左右），再让其在环境中自然冷却，直到温度低于 T2，测出 温度在大于T2到小于T2区间中随时间的变化关系，描绘出 T —t 曲线（见图 2），曲线在T2处的斜率就是铜板在稳态温度时T2下的冷却速率。 应该注意的是，这样得出的 t T ??是铜板全部表面暴露于空气中的冷却速率， 其散热面积为 2πRp2+2πRphp （其中 Rp 和 hp 分别是下铜板的半径和厚度），然而， 设样品截面半径为R ，在实验中稳态传热时，铜板的上表面（面积为 πRp2）是被 样品全部（R=Rp ）或部分（R中国石油大学岩石气体渗透率的测定中国石油大学 油层物理 实验报告 实验日期： 成绩： 班级： 学号： 姓名 教师： 同组者： 实验二 岩石气体渗透率的测定 一. 实验目的 1．巩固渗透率的概念，掌握气测渗透率原理； 2．掌握气体渗透率仪的流程和实验步骤。 二. 实验原理 渗透率的大小表示岩石允许流体通过能力的大小。根据达西公式，气体渗透率的计算公式为： 1000 )(22 22 100?-= P P A L Q P K μ )10(33m μ- （2-1） 令 ,200 ;) (2000002 2210 w r h Q Q P P P c = -= μ 代入式（2-1） 则有 A L h CQ K w r 2000= （2-2） 式中，K —气体渗透率， ;1023m μ- A —岩样截面积，2 cm ； L —岩样长度，cm ； 21P P 、—岩心入口及出口大气压力，0.1Mpa; -0P 大气压力, 0.1Mpa; μ—气体的粘度,s mPa ? 0Q —大气压力下的流量，s cm /3；r Q 0—孔板流量计常数，s cm /3 w h —孔板压差计高度，mm ； C —与压力有关的常数。 测出C （或21P P 、）、 w h 、 r Q 0及岩样尺寸，即可求出渗透率。 三. 实验工具 如下图所示，GD-1型气体渗透率仪。（a）流程图 (b)控制面板 图1 GD-1型气体渗透率仪 四. 实验步骤 1. 测量岩样的长度和直径，并记录。 2. 将岩样装入岩心夹持器；把换向阀指向“环压”，关闭环压放空阀，打开环压阀，缓慢打开气源阀，使环压表指针到达1.2～1.4MPa； 3. 低渗岩心渗透率的测定 低渗样品需要较高压力，C值由C表的刻度读取。渗透率及其测定渗透率及其测定 渗透率： 英文：intrinsic permeability 释文：压力梯度为1时,动力黏滞系数为l的液体在介质中的渗透速度。量纲为[[L2]。是表征土或岩石本身传导液体能力的参数。其大小与孔隙度、液体渗透方向上空隙的几何形状、颗粒大小以及排列方向等因素有关,而与在介质中运动的液体性质无关。渗透率（k）用来表示渗透性的大小。 在一定压差下,岩石允许流体通过的性质称为渗透性；在一定压差下，岩石允许流体通过的能力叫渗透率。 分类： 油藏空气渗透率/(m D) 气藏空气渗透率/(m D) 特高≥1 000 ≥500 高≥500～＜1 000 ≥100～＜500 中≥50～＜500 ≥10～＜100 低≥5～＜50 ≥1.0～＜10 特低＜5 ＜1.0 绝对渗透率 用空气测定的介质渗透率叫绝对渗透率，也叫空气渗透率。它反映介质的物理性质。有效渗透率（相渗透率） 英文：Effective permeability 释文：在非饱和水流运动条件下的多孔介质的渗透率。 多相流体在多孔介质中渗流时，其中某一项流体的渗透率叫该项流体的有效渗透率，又叫相渗透率。 相对渗透率 多相流体在多孔介质中渗流时，其中某一项流体的相渗透率与该介质的绝对渗透率的比值叫相对渗透率，用百分数表示。 孔隙渗透率是单根孔隙的渗透率,地层渗透率是孔隙渗透率折算到整个地层截面积之上的渗透率。孔隙渗透率通常很大,但地层渗透率却不大。地层渗透率是岩石孔隙特性的综合反映。孔隙半径、孔隙密度和孔喉比对地层渗透率均产生影响。孔喉比对渗透率的影响很大,喉道大小是制约渗透率的重要因素。压汞仪是测定岩心孔径分布及计算渗透率等参数最便捷有效的工具。从压汞仪软件上可以直接得到以下数据： ?累积孔体积－压力或孔直径曲线 ?累积比表面积－压力或孔直径曲线 ?微分的孔体积－压力或孔直径曲线 ?孔分数－压力或孔直径：孔径分布图 ?颗粒大小分布（MS和SS理论） ?孔曲率 ?渗透率 ?孔喉比 ?分形维数（表面粗糙度的指标） 还可以计算得出以下孔隙结构特征参数： 为了对不同类型的岩心的孔隙结构进行定量分析，根据恒速压汞实验结果，结合国内外近十年来恒速压汞的应用成果，我们对相关孔隙结构特征参数的定义如下。2.2.1平均喉道(throat)半径: 设喉道半径为r i 的每一喉道的分布频率为f i ,则每一喉道半径归一化的分布频率 密度αi， (2-1) 平均喉道半径为： (2-2) 2.2.2平均孔隙(pore)半径 定义为孔隙半径加权平均值。设孔隙半径为r i 的每一孔隙的分布频率为f i ,则每 一孔隙半径归一化的分布频率密度βi， (2-3) 平均孔隙半径为： (2-4) 2.2.3孔喉半径比平均值 定义为孔隙/喉道半径比的加权平均值。设孔隙/喉道半径比为η i 的分布频率为土含水率的检测方法汇总土的含水量试验（烘干法、酒精燃烧法）土的含水量试验（烘干法、酒精燃烧法） 烘干法 一、定义 土的含水量是在105-110℃下烘至恒量时所失去的水分质量和达恒量后干土质量的比值，以百分数表示，本法是测定含水量的标准方法。 二、适用范围 粘质土、粉质土、砂类土和有机质土类。 三、主要仪器设备 烘箱：可采用电热烘箱或温度能保持105-110℃的其他能源烘箱，也可用红外线烘箱 天平：感量0.01g。 称量盒（定期调整为恒质量） 四、计算公式 含水量＝（湿土质量－干土质量）/干土质量×100％ 注：计算至0.1％。 五、允许差值 本试验须进行二次平行测定，取其平均算术平均值，允许平行差值应符合如下规定 含水量（％）允许平行差值（％） 5以下0.3 40以下≤1 40以上≤2 酒精燃烧法 一、适用范围 本法适用于快速简易测定细粒土（含有机质的除外）的含水量。 二、主要仪器设备 称量盒（定期调整为恒质量）。 天平：感量0.01g。 酒精：纯度95％。 三、其余同"烘干法" 土的颗粒分析试验（筛分法、比重计法） 筛分法 一、适用范围 适用于分析粒径大于0.074mm的土。 二、主要仪器设备 标准筛：粗筛（圆孔）：孔径为60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm；细筛：孔径为2mm、0.5mm、0.25mm、0.074mm。 天平：称量5000g，感量5g； 称量1000g，感量1g； 称量200g，感量0.2g。 三、试样 从风干、松散的土样中，用四分法按照下列规定取出具有代表性的试样： 小于2mm颗粒的土100-300g。 最大粒径小于10mm的土300-900g。 最大粒径小于20mm的土1000-2000g。 最大粒径小于40mm的土2000-4000g。 最大粒径大于40mm的土4000g以上。 四、计算公式 按下式计算小于某粒径颗粒质量百分数： X=(A/B)×100 式中：X－小于某粒径颗粒的质量百分数，％； A－小于某粒径的颗粒质量，g； B－试样的总质量，g。 当小于2mm的颗粒如用四分法缩分取样时，试样中小于某粒径的颗粒质量占总质量的百分数：X=(a/b)×p×100 式中：a－通过2mm筛的试样中小于某粒径的颗粒质量，g； b－通过2mm筛的土样中所取试样的质量，g； p－粒径小于2mm的颗粒质量百分数。 关于不均匀系数的计算： Cu=d60/d10 式中：Cu－不均匀系数； d60－限制粒径，即土中小于该粒径的颗粒质量为60％的粒径，mm； d10－有效粒径，即土中小于该粒径的颗粒质量为10％的粒径，mm； 比重计法 一、适用范围 本法适用于分析粒径小于0.074mm的土。 二、主要仪器设备 比重计：（1）甲种比重计：刻度单位以摄氏20℃时，每1000 ml悬液内所含土质量的克数表示，刻度为－5～50，最小分度值为0.5。 （2）乙种比重计：刻度单位以摄氏20℃时悬液的比重表示，刻度为 0.995～1.020，最小分度值为0.0002。 量筒：容积为1000ml，内径为60mm，高度为350±10mm，刻度为0～1000ml。 细筛：孔径为2mm，0.5mm，0.25mm; 洗筛：孔径为0.074mm。 天平：称量100g，感量0.1g； 称量100g（或200g），感量0.01g。 温度计：测量范围0～50℃，精度0.5℃。 洗筛漏斗：上口径略大于洗筛直径，下口直径略小于量筒直径。 煮沸设备：电热板或电砂浴。 搅拌器：底板直径50mm，孔径约3mm。 三、试样(精品)热阻及热导率的测量方法热阻及热导率测试方法 范围 本方法规定了导热材料热阻和热导率的测试方法。本方法适用于金属基覆铜板热 阻和导热绝缘材料热阻和热导率的测试。 术语和符号 术语 热触热阻 contact resistance 是测试中冷热两平面与试样表面相接触的界面产生热流量所需的温差。接触热阻 的符号为R I 面积热流量areic heat flow rate 指热流量除以面积。 符号 下列符号适用于本方法。 λ：热导率，W/（m﹒K）； A：试样的面积，m 2 ； H：试样的厚度，m； Q：热流量，W 或者 J/s； q：单位面积热流量，W/ m 2 ； R：热阻，（K﹒m 2 ）/W。 原理 本方法是基于测试两平行等温界面中间厚度均匀试样的理想热传导。 试样两接触界面间的温 度差施加不同温度，使得试样上下两面形成温度梯度，促使热流量全部垂直穿过试样测试表 面而没有侧面的热扩散。 使用两个标准测量块时本方法所需的测试： T1＝高温测量块的高温，K； T2＝高温测量块的低温，K； T3＝低温测量块的高温，K； T4＝低温测量块的低温，K； A＝测试试样的面积，m 2 ； H＝试样的厚度，m。 基于理想测试模型需计算以下参数： T H：高温等温面的温度，K； T C：低温等温面的温度，K； Q：两个等温面间的热流量 热阻：两等温界面间的温差除以通过它们的热流量，单位为（K﹒m 2 ）/W； 热导率：从试样热阻与厚度的关系图中计算得到，单位为W/(m.K)。接触热阻存在于试样表面与测试面之间。 接触热阻随着试样表面特性和测试表面施加给试样 的压力的不同而显著变化。因此，对于固体材料在测量时需保持一定的压力，并宜对压力进 行测量和记录。热阻的计算包含了试样的热阻和接触热阻两部分。 试样的热导率可以通过扣除接触热阻精确计算得到。 即测试不同厚度试样的热阻，用热阻相 对于厚度作图，所得直线段斜率的倒数为该试样的热导率，在厚度为零的截取值为两个接触 界面的接触热阻。如果接触热阻相对于试样的热阻非常小时（通常小于1％），试样的热导率 可以通过试样的热阻和厚度计算得出。 通过采用导热油脂或者导热膏涂抹在坚硬的测试材料表面来减小接触热阻。 仪器 符合本测试方法的一般特点要求的仪器见图A.1和图A.2。 该套仪器增加测厚度及压力监测等 功能，加强了测试条件的要求来满足测试精度需要。 仪器测试表面粗糙度不大于0.5μm；测试表面平行度不大于5μm。 精度为1μm归零厚度测试仪（测微计、LVDT、激光探测器等）。 压力监测系统。 图A.1 使用卡路里测量块测试架 图A.2 加热器保护的测量架 热源可采用电加热器或是温控流体循环器。主热源部分必需采用有保护罩进行保护， 保护罩 与热源绝缘，与加热器保持±0.2K的温差。避免热流量通过试样时产生热量损失。无论使用 哪一种热源，通过试样的热流量可以用测量块测得。 热流量测量块由测量的温度范围内已知其热导率的高热导率材料组成。为准确测量热流量， 必须考虑热传导的温度灵敏度。推荐测量块材料的热导率大于50 W/(m.K)。 通过推算测量块温度与测试表面的线性关系（Fourier传热方程），确定测量块的热端和冷端 的表面温度。 冷却单元通常是用温度可控的循环流体冷却的金属块，其温度稳定度为±0.2 K。 试样的接触压力通过测试夹具垂直施加在试样的表面上，并保持表面的平行性和对位。测试气水相对渗透率曲线的系统及方法与制作流程图片简介: 本技术介绍了一种测试气水相对渗透率曲线的系统及方法，系统包括岩心夹持器，岩心夹持器的围压出口端到围压入口端之间串联第一回压阀、工质瓶、循环泵、加热器，岩心夹持器的入口端设置一号并联管线、二号并联管线、三号并联管线，一号并联管线连接中间容器、恒速恒压泵，二号并联管线连接加湿器、稳压器、减压阀、气瓶；三号并联管线设放空阀；岩心夹持器的出口端设第一并联管线、第二并联管线，第一并联管线连真空泵，第二并联管线连第二回压阀、计量装置。方法包括：S1、准备；S2、岩心饱和地层水；S3、岩心束缚水状态下气相有效渗透率测定；S4、气水相对渗透率测定；S5、岩心残余气状态下水相有效渗透率测定；S6、气水相对渗透率曲线绘制。 技术要求 1.一种非稳态水驱气法测试气水相对渗透率曲线的系统，包括岩心夹持器、核磁共振装置，所述核磁共振装置用于检测岩心夹持器内的岩心，所述岩心夹持器具有入口端、出 口端、围压入口端、围压出口端，所述岩心夹持器的入口端、出口端均设有阀门，常态下，所述岩心夹持器入口端、出口端的阀门处于关闭状态，其特征在于： 所述岩心夹持器的围压出口端到围压入口端之间依次串联第一回压阀、工质瓶、循环 泵、加热器，并形成环路，所述第一回压阀连接用于控制第一回压阀压力的第一回压 泵，所述工质瓶内装有用于核磁共振驱替实验中施加围压的液体工质；所述岩心夹持器的入口端设置一号并联管线、二号并联管线、三号并联管线，所述一号并联管线依次连接有中间容器、恒速恒压泵，所述中间容器中装有实验地层水；所述二号并联管线依次连接有加湿器、稳压器、减压阀、气瓶；所述三号并联管线设置放空阀； 所述岩心夹持器的出口端设置第一并联管线、第二并联管线，所述第一并联管线连接真空泵，所述第二并联管线依次连接第二回压阀、用于计量液体的计量装置，所述计量装置连接有气体流量计，所述第二回压阀连接用于控制第二回压阀压力的第二回压泵。2.根据权利要求1所述的一种非稳态水驱气法测试气水相对渗透率曲线的系统，其特征在于，还包括计算机控制终端，所述计算机控制终端与核磁共振装置、恒速恒压泵、循环泵、加热器、第一回压泵、第二回压泵、计量装置连接。 3.根据权利要求1所述的一种非稳态水驱气法测试气水相对渗透率曲线的系统，其特征在于，所述中间容器中的实验地层水根据实际气藏实验地层水矿物组分配置。 4.一种非稳态水驱气法测试气水相对渗透率曲线的方法，其特征在于，包括权利要求1-3任一所述的一种非稳态水驱气法测试气水相对渗透率曲线的系统，方法包括以下步骤： S1、实验准备 S2、岩心饱和实验地层水 S21、将岩心装入岩心夹持器，启动循环泵、加热器和第一回压泵，设置循环泵驱替压力、第一回压阀压力和加热器温度，循环泵的驱替压力略高于回压阀压力，建立测试所需的温度压力条件； S22、打开放空阀，启动恒速恒压泵恒压驱替，驱替压力低于围压，用实验地层水排空恒速恒压泵出口端管线中的空气，然后关闭放空阀，使恒速恒压泵出口端管线流体压力达到恒速恒压泵的驱替压力后，关闭恒速恒压泵； S23、打开岩心夹持器出口端的阀门，启动真空泵，将岩心抽真空，然后关闭出口端阀门，关闭真空泵；气体渗透率仪原理和使用气体渗透率仪的原理和使用说明 工作原理 这台仪器是基于达西定律设计的。 设有一横截面积为A ，长度为L 的岩石，将其夹持于岩心夹持器中，如图⑴所示，使粘度为μ的流体在压差△P 下通过岩心，测得流量Q 。实验证明单位时间通过岩心的体积流量Q 与压差△P 岩心横截面积A 成正比，与岩心的长度L 和流体的粘度成反比： Q P 1μ A 图⑴ Q∝ A μ · △P L 或Q＝K A μ · △P L 这就是所谓的“达西方程”，从式中看出A 、L 是岩石的几何尺寸，△P 是外部条件，当外部条件、几何尺寸、流体性质都一定时，流体通过量Q 的大小就取决于反映岩石可渗性的比例常数K 的大小，我们把K 称为岩石的渗透率；式⑴可改写成为： 此式便可计算岩石的渗透率。 前面讨论的都是以下不可压缩流体（液体）为基础的，我们设计的气体渗透率是以气体作为介质，因为气体是压缩流体，所以达西方程式需要修正才能应用。众所周知，可压缩的气体最大特点是当压力增加流体能被压缩；当压力降低时，流体就发生膨胀；当温度一定时，流体的膨胀服从玻义尔定律。如果以最简单的平面线渗流考 虑，设进口压力P 1，出口压力为P 2 。显然，当压力从P 1 变化到P 2 时，气体的体积必然 变化，故流速也变化。因此，必须考虑用平均体积流量Q代入达西方程。 若把气体膨胀视为等温过程，按玻义尔定律： Q1P1＝Q2P2＝……＝P0Q0＝P Q Q＝P0Q0 P 而P＝ P1+P2 2 则： Q＝P0Q0 P P1+P2 2 + P0Q0 式中： P平均压力，MPa； Q平均压力下的平均体积流量，mL/s； P 大气压力，MPa； Q 大气压力下的气体流量，mL/s; 从上面分析得出对可压缩流体的达西公式的修正只把流量用平均流量代入即可： K＝2P0Q0μg L ⑶A·(P1- P2) 22 式中：μg气体的粘度； 也就是说，用气体测定渗透率时，气体的体积流量要用标准状况下的体积Q 值，不 是用Q 1，也不是用Q 2 值。 三、仪器结构及各部件说明 本仪器可安装在任何试验台（桌）上，最好台面防震，并离开门远一点，以免温度发生突变，做到这一点即可测得稳定的结果，见图2：低渗透岩心渗透率测试方法总结低渗岩心渗透率的测试方法：1、稳态法2、脉冲衰减法3、周期振荡法 一、稳态法测量渗透率 1、测试原理 根据达西定律Q / S=-k△P/ηL 式中；Q 为流量(m3/s)；S 为样品横截面积(m2)；L为样品长度（m）；η为流体黏滞系数(Pa·s)；k 为渗透率（m2）；ΔP 为样品上、下游的压力差（Pa）。在岩样的上、下游端施加稳定的压力差ΔP，通过测量流经样品的流量Q 得到渗透率，或者保持恒定的流量Q 而测量上、下游端的压力差ΔP 而得到渗透率。 2、适用条件 达西定律定压法测渗透率适用的条件之一是测试介质在岩石孔隙中的渗流需达到稳定状态，对于中高渗岩样来说$达到稳定状态所需时间较短，因而测试时间较短但是对于低渗岩样达西实验装置提供的较小压差达到平衡状态时间长伴随长时间平衡过程带来的是环境因素对测量结果的影响增大 3、实验装备 1）定压法 石油工业所熟知的达西实验原理即是采用的定压法 室内常用定压法测渗透率装置简图 2）定流量法 定流量法是通过提供稳定流量监测岩样两端压力变化因为高精度压力监测比流量计量更准确因而测量也更精确 定流量法测试渗透率装置简图 4、优缺点 此法对于渗透率大于10×10?3μm2中高渗透率的储层岩石，测试结果较为准确，但是若为了保证精度，对设备装置的要求就很高，并且在测量时需要很长的流速稳定时间。 二、脉冲衰减法 1、测试原理及装置图解 与常规稳态法渗透率测试原理不同，脉冲衰减法是基于一维非稳态渗流理论，通过测试岩样一维非稳态渗流过程中孔隙压力随时间的衰减数据，并结合相应的数学模型，对渗流方程的精确解答和合适的误差控制简化，就可以获得测试岩样的脉冲渗透率计算模型和方法。 1）瞬态压力脉冲法： 瞬态压力脉冲法最早在测量花岗岩渗透系数时提出其原理并给出其近似解在测试样两端各有一个封闭的容器，测试时待上下容器和岩样内部压力平衡后，给上端容器一个压力脉冲。然后上部容器压力将慢慢降低，下部容器压力慢慢增加，监测两端压力随时间变化情况，直至容器内达到新的压力平衡状态。 瞬态压力脉冲法原理图 通过上下游压力衰减曲线可求得测试样渗透率。W F Brace给出了计算渗透率的近似解析解： Δp(t) P i =e?θt(1) θ=kA μw C w L (1 V u +1 V d )(2) 式中Δp(t)——岩样两端压差实测值；P i——初始脉冲压力；θ——衰减曲线斜率；V u、V d——上下游容积体积 瞬态压力脉冲法在非稳态下测量渗透率，较传统稳态法所需测试时间大大缩短，而且高精度的压力计量要比传统流体计量更准确，因而测试结果也更精确。目前此方法已广泛应用于致密低渗岩样的测量实验中。但是W F Brace 在测量花岗岩渗透率求解过程中是假定岩样孔隙度为零，这在计算致密孔岩样时有一定的合理性，但在计算页岩等孔隙度相对不能忽略的岩样时其误差较大，后继研究者在求解方法上做了很多研究，提出了精确的解析解和图解法。A I Dicker等详细讨论了上下端容器体积对测量过程的影响，S C Jones提出的渗透率测量装置下限达到0.01μd目前基于此原理制备的PDP-200已有商业制品出售,在测量如页岩气等超低渗储层岩心方面效果较好。土壤含水量测定方法小结土壤含水量测定方法小结 1，烘干称重； 这个不多说了。准确度最高，但测定得到的是质量含 水量，与其他方法所得数据进行比较是注意换算。 2，中子仪； 技术比较成熟，准确性极高，是烘干法以外的第二标 准方法。 但是中子仪测定需要安装套管，理论上可达任何深度，设备昂贵，投入很大。中子射线对操作者身体有损害，严格来说需要相关证件才可以操作。无法测定表层土 壤。 3，电阻法； 一般使用石膏块作为介质埋设地下，石膏块中埋设两根导线，导线之间的石膏成分组成电阻，石膏块电阻与土壤含水量相关。石膏块制作简单，哪怕进口的成品成本也是非常低廉，可以作很多重复，可以不破坏土壤在田间连续自动监测。存在问题，石膏块滞后时间较长，所以不可能用来做移动式测定和自动灌溉系统。石膏块只适合用于非盐碱土壤中，同时石膏块不适合使用直流电（文献查得，表示怀疑，因为所有的石膏块读书表都是用干电池作为电源），测定受土壤类型影响很大，标定结果会随时间改变，达到一定年 限后，石膏会逐渐溶解到土壤中。 4，TDR（Time Domain Reflectometry） TDR有两种时域反射仪和时域延迟，两者均简称TDR。TDR技术是当前土壤水分测定装置的主流原理，可以连续、快速、准确测量。可以测量土壤表层含水量。一般的TDR原理的设备响应时间约10-20秒，适合移动测量和定点监测。测定结果受盐度影响很小，TDR缺点是电路比较复杂，设备较昂贵。 5，FDR（Frequency Domain Reflectometry）几乎具有TDR的所有优点，探头形状非常灵活。比较夸张的甚至可以放在做成犁状放在拖拉机后面运动中 测量。FDR相对TDR需要更少的校正工作。 TDR和FDR同样有一个缺点，当探头附近的土壤有空洞或者水分含量非常不均匀时，会影响测定结果。 非常奇怪的是，基于FDR原理的往往是低端的仪器设备，根据笔者实际使用经验，FDR技术可能在精度上存在瓶颈，经常在5%的误差左右，写文章时候数据基本上不好用。非良导体热导率的测量带实验数据处理本科实验报告 （阅） 实验名称:非良导体热导率的测量 实验11 非良导体热导率的测量 【实验目的和要求】 1.学习热学实验的基本知识和技能。 2.学习测量非良导体热导率的基本原理的方法。 3.通过做物体冷却曲线和求平衡温度下物体的冷却速度，加深对数据图事法的理解。 【实验原理】 热可以从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分，这种现象叫做热传递。热传递的方式有三种：传导，对流和辐射。 设有一厚度为l、底面积为S?的薄圆板，上下两底面的温度T ，T 不相等，且T1＞T2，则有热量自上底面传乡下底面（见图1），其热量可以表示为 (1)图1 测量样品 式中，为热流量，代表单位时间里流过薄圆板的热量；为薄圆板内热流方向上的温度梯度，式中的负号表示热流方向与温度梯度的方向相反；为待 测薄圆板的热导率。 如果能保持上下两底面的温度不变（稳恒态）和传热面均匀，则，于是 (2) 得到 关键1.使待测薄圆板中的热传导过程保持为稳恒态。 2.测出稳恒态时的。 1．建立稳恒态 为了实现稳恒态，在试验中将待测薄圆板B置于两个直径与B相同的铝圆柱A,C 之间，且紧密接触，（见图2）。 图二测量装置 C内有加热用的电阻丝和用作温度传感器的热敏电阻，前者被用来做热源。首先，可由EH-3数字化热学实验仪将C内的电阻丝加热，并将其温度稳定在设定的数值上。B的热导率尽管很小，但并不为零，固有热量通过B传递给A，使A的温度T A逐渐升高。当T A高于周围空气的温度时，A将向四周空气中散发热量。由于C的温度恒定，随着A的温度升高，一方面通过C通过B流向A的热流速率不断减小，另一方面A向周围空气中散热的速率则不断增加。当单位时间内A 从B 获得的热量等于它向周围空气中散发的热量时，A的温度就稳定不变了。 2.测量稳恒态时的 因为流过B的热流速率就是A从B获的热量的速率，而稳恒态时流入A的热流速率与它散发的热流速率相等，所以，可以通过测A在稳恒态时散热的热流速率来测。当A单独存在时，它在稳恒温度下向周围空气中散热的速率为 （3） 式中，为A的比热容；为A的质量；n=T=T2成为在稳恒温度T2时的冷却速度。 A的冷却速度可通过做冷却曲线的方法求得。具体测法是：当A、C已达稳恒态后，记下他们各自的稳恒温度T2,T1后，再断电并将B移开。使A，C接触数秒钟，将A 的温度上升到比T2高至某一个温度，再移开C，任A自然冷却，当TA降到比T2约高To（℃）时开始计时读数。以后每隔一分钟测一次TA,直到TA 低于T2约To（℃）时止。测的数据后，以时间t为横坐标，以TA为纵坐标做A 的冷却曲线，过曲线上纵坐标为T2的点做此曲线的切线，则斜率就是A在TA 的自然冷却速度，即 （4） 于是有（5） 但要注意，A自然冷却时所测出的与试验中稳恒态时A散热是的热流速率是不同的。因为A在自然冷却时，它的所有外表面都暴漏在空气中，都可以 散热，而在实验中的稳恒态时，A的上表面是与B接触的，故上表面是不散热的。由传热定律：物体因空气对流而散热的热流速率与物体暴露空气中的表面积成正比。设A的上下底面直径为d，高为h，则有 （6）油水相对渗透率测定油水相对渗透率测定 稳态法 【实验目的】 （1）加深对相对渗透率概念的理解，掌握测定油水相对渗透率曲线的方法及数据处理方法。 （2）使学生综合运用已掌握的油藏物理实验基本知识，基本原理和实验技能，设计实验具体方案，独立完成实验并能够对实验结果进行分析。 【实验原理】 油水以一定的流速同时注入岩心，在岩心两端产生压差，当油水流速恒定以后，岩心中的油水饱和度不再变化，根据达西定律，计算某一饱和度下油水相的渗透率，改变油水流速比，可计算不同饱和度下油水相的渗透率。 稳态法测定油水相对渗透率是将油水按一定流量比例同时恒速注入岩样，当进口、出口压力及油、水流量稳定时，岩样含水饱和度分布也已稳定，此时油、水在岩样孔隙内的分布是平衡的，岩样对油田水的有效渗透率值是常数。因此，可利用测定岩样进口、出口压力及油、水流量，由达西定律直接计算出岩样的油、水有效渗透率及相对渗透率值，用称重法或物质平衡法计算出岩样相应的平均饱和度值，改变油水注入流量比例，就可得到—系列不同含水饱和度时的油，水相对渗透率值，并可绘制岩样的油、水相对渗透率曲线 【实验装置】 油水相对渗透率测定仪 图5-1 稳定流油水相对渗透率实验流程示意图 1—过滤铭；2—储油罐；3—储水罐；4．—油泵；5—水泵；6—环压；7—岩心：8—压力传感器； 9—计量分离器。【实验步骤】 1、实验准备 （1）岩样的清洗 根据油藏的原始润湿性，选择清洗溶剂。如果油藏原始润湿性为水湿，则用苯加酒精清洗岩样；如果油藏原始润湿性为油湿，则用四氯化碳、高标号(120号)溶剂汽油清洗岩样。使用这些溶剂清洗后的岩样不用再恢复润湿性。 （2）实验用油水配制 实验用油采用精制油或用新鲜脱气原油加中性煤油配制的模拟油。对新鲜岩样采用精制油，对非新鲜岩样(恢复润湿性岩样)采用模拟油。 实验用的注入水或地层水(束缚水)均使用实际注入水、地层水或人工配制的注入水，地层水。 （3）岩心称干重，抽空饱和地层水，将饱和模拟地层水后的岩样称重，即可按下式求得有效孔隙体积和孔隙度。 w p m m V ρ0 1-= 100?=t p V V φ 式中：0m ——干岩样质量，g ；1m ——岩样饱和模拟地层水后的质量，g ； w ρ——在测定温度下饱和岩样的模拟地层水的密度，g ／cm 3； p V ——岩样有效孔隙体积，cm 3； t V ——岩样总体积，cm 3； φ——岩样孔隙度，％。 岩样饱和程度的判定：判定方法是检查岩样抽空饱和是否严格符合要求，或按以下方法进行，即将岩样抽空饱和地层水后得到的有效孔隙度与气测孔隙度对比，二者数据应满足以下关系： %1≤-g φφ 式中：g φ——气测孔隙度，％。 （4）建立束缚水饱和度 油驱水造束缚水，驱替10倍孔隙体积，记录驱出水量，测量油相渗透率。中国石油大学(华东)油层物理实验报告 岩石气体渗透率的测定岩石气体渗透率的测定 一、实验目的 1.巩固渗透率的概念，掌握气测渗透率原理； 2.掌握气体渗透率仪的流程和实验步骤。 二、实验原理 渗透率的大小表示岩石允许流体通过能力的大小。根据达西公式，气体渗透率的计算公式为： 3222 122100(10)() o o P Q L K m A P P μμ-= ?- 令22122000() o P C P P μ= -，200or w Q h Q o =，则： 200or w CQ h L K A = 式中： g k —气体渗透率，2m μ; A —岩样截面积，2cm L —岩样长度，cm ; 12,P P —岩心入口及出口压力， 0.1MPa ； 0 P —大气压力，0.1MPa ; μ—气体的粘度 0Q —大气压力下气体的流量,2/cm s ; or Q —孔板流量计常数，3/cm s w h —孔板压差计高度，mm ; C —与压力1P 有关的常数；三、实验流程 图1 测试流程图 四、实验操作步骤 1.测量岩样的长度和直径，将岩样装入岩心夹持器，把转向阀指向环压，关闭放空阀，缓慢打开气源阀，使环压表指针到达1.2-1.4MPa; 2.低渗透岩心渗透率的测定 低渗样品需要较高压力，C 值由C 表的刻度读取。 （1）关闭汞柱阀及中间水柱阀，打开孔板放空阀；把换向阀转向供气，调节减压阀，控制供气压力0.2MPa ； （2）选取数值最大的孔板，插入岩心出口端的胶皮管上。 （3）缓慢调节供压阀，建立适当的C 值（15-6最佳），缓慢关闭孔板放空阀，同时观察孔板压差计上液面，不要使水喷出。如果在C=30时，孔板水柱高度超过200mm ，则换一个较大的孔板，直到孔板水柱在100-200 mm 之间为止； （4）待孔板压差计液面稳定后，记录孔板水柱高度、C 值和孔板流量计常数； （5）调节供压阀，改变岩心两端压差，测量三个不同压差下的渗透率值； （6）调节供压阀，将C 表压力降至零，打开孔板放空阀，取下孔板，关闭气源阀，打开环压放空阀，取出岩心。薄膜渗透率的测定薄膜渗透率的测定 摘要 根据问题的要求，我们对题目进行恰当的分析，通过合理的假设，们建立微积分数学模型和数据拟合数学模型，求出不同关系量之间的关系。 对于问题，我们运用高等数学和高中物理和生物学的相关知识，同时也用MATLAB进行求解，得出A=0.00006985525148 B=-0.00002994067803 K=0.10117070586401 关键词：数据拟合，渗透率，质量守恒 一、问题的重述 某种医用薄膜有允许一种物质的分子穿透它，从高浓度的溶液向低浓度的溶液扩散的功能，在试制时，需要测定薄膜被这种分子穿透的能力。测定方法如下： 用面积S的薄膜将容器分成体积分别为V A，V B的两部分，在两部分中分别注满该物质的两种不同浓度的溶液。此时该物质分子就会从高浓度溶液穿过薄膜向低浓度溶液中扩散。通过单位面积膜分子扩散的速度与膜两侧溶液的浓度差成正比，比例系数K表示薄膜被该 物质分子穿透的能力，称为渗透率。 的值。 V A=V B=1000cm3,S=10cm2,求容器的B部分溶液浓度V A 的测试结果如下表（其中C j的单位为毫克/cm3） S V B 二、模型的假设 1、薄膜两侧的溶液始终是均匀的，即在任何的时刻膜两侧的每一处溶液的浓度都相同。 2、物质从膜的任何一侧向另一侧渗透的性能是相同的。 三、符号说明： t: 时间 CA（t）：t时刻A侧溶液的浓度。 CB（t）：t时刻B侧溶液的浓度。 aA：A侧初始时刻的浓度 aB:：B侧初始时刻的浓度 Cj:：B侧在j时刻测得的浓度 V：体积SK：物质质量的增加 四、问题的分析 渗透率和浓度差是本文所要求的关系量，我们先用质量守恒建立溶质间的渗透关系，用微分方程，建立微分数学模型来求t时刻薄膜两侧的浓度，体积差。最后通过数据拟合，得出K的值。 四、模型的建立与求解 令时刻t，膜两侧溶液的浓度分别为CA（t）和CB(t), 初始时刻两侧的浓度分别为aA和aB,单位为mg/cm3. 又设B侧在tj时刻测得的浓度为cj(j=1,2,3……n). 在A侧经△t 物质质量增加为：V ACA(t+△t)-V ACA(t) 从B侧渗透到A侧的物质质量为：SK(CB-CA)△t. 由质量守恒： V(CA(t+△t)-CA(t))=SK(CB-CA)△t 两边同除V A△t得： dCA/dt=SK(CB-CA)/V A (1) 在B侧，经△t 物质增加为： VBCB(t+△t)-VBCB(t) 从A侧渗透到B侧的物质质量为： SK(CA-CB)△t 由质量守恒定律得： VB(CB(t+△t)-CB(t))=SK(CA-CB)△t dCB/dt=SK(CA-CB)/VB (2) 得到薄膜两侧溶液满足微分方程组的初值问题： dCA/dt=SK(CB-CA)/V A (1) dCB/dt=SK(CA-CB)/VB (2) CA（0）=Aa，CB(0)=aB 又能有整个容器的溶液中含有该物质的质量不变，即成立 V ACA(t)+VBCB(t)=常数=V AaA+VbaB (3) 即：CA(t)=Aa+VB*Ab/V A-VB*CB(t)/V A (4) 将（4）式代入（2 ）式；根据积分中值定理： dCB/dt=SK(Aa+VB*Ab/V A-VB*CB(t)/VA -CB)/VB (5) dCB/dt=a-bCB CB(0)=aB 其中a= SK(Aa/VB+Ab/V A) b=SK(1/V A+1/VB); 解得： CB(t)=(aA V A+aBVB)/(V A+VB)+(V A(aB-aA)/(VA+VB))*e.^(-sk(1/VA+1/VB)*t 令 A=(aA V A+aBVB)/(V A+VB)=0.2 B=V A(aB-aA)/(V A+VB)=0.05 CB(t)=A+B*E.^(-SK(1/V A+1/VB)*t 将已知数据代入,通过数据拟合求参数k ： s=10,V A==VB=1000相对渗透率及相对渗透率曲线应用第四节储层岩75中的想对滲透率 ? *-*相对冰遑率和流夂比 ? k 有败渗it 率：务多相渝体拱存对，岩石对其中 备一相浇体的通2L 能力。 例： 70%的饱和盐於，r 水的枯度为icp), 30%的饱和油， C 油的粘度为3cp), △ p=2at ,Qw=0.3cmVs,Qo=0.02cmVs, 计#水的有效券遗率Kw,油的有欢涣it 率Ko 心==0.225(“制 Ko + Kw =0.27 ( pm2 ) < K 绘=0.375 ( pm^ ) -两相渗透率之和小于绝对渗透率 ?这是为什么老？ ? (})站水同对浇动对，诂水发生干扰。 ? r2)毛管阻力对凑it 卑的彩响。 -(3) t?Ao ? (4)静止從滝或球泡所，生的附加阻力。 宿对海車 A=2cm* -解: 心=塔存° (血)- 走义：多向流体共存肘，每一相流体的有效湊透率与一个基准渗选率的比值 K,,=KJK J=KJK Kro+Krw <100 % 3、渝度与渝盛比 水的流度一_ Kw Av = Av ?流度比： M=^ 几o Qw 二KwAAP/“詁a K/AP/“昇_ Kw / /Av K o / Po二相对渗透率曲线 Jt 乂：相对凑it 率与他和废之同的关**筑，森％ 三相对渗透率的影响因素 ? 1?彩石孔僚轴构的彩响 K“S 」4?M \Kn> K“SM JW O d 2 4^?w ? Km 100 ES 3- -31 ? a ■ W 64 co 8C % JU5 (b> 孔 W 人小以MA 通性好杯対矽好曲水*曲谗彫和 K,w Sw %5 图 3-90嵐水&密石油水相対*遗特(￡ 2?君石湄邊性的影响 ① *木岩石： 普券点含水他和度丸 于 50%； ② 富诂岩石： 等凑点舍水他和废小 于 50%。 St 按雜角增如，诂 相相对込卑很次酷低， 水^肩对*込*碱^次升 嵩。 AM 傀 O' 4T" 90 ' Bft* ITO" 湘耳^?.点Hfit ?请車(岩心渗透率的测定实验岩心渗透率的测定实验 【实验目的】 1、加深渗透率的概念和达西定律的应用，学会推导气测渗透率的公式； 2、掌握气测渗透率的原理和方法、以及实验装置的正确连接与使用； 3、进一步认识油气层的渗流特性。 【实验装置】 QTS—2气体渗透率仪如图所示主要有下列部件： 1．环压表。用采指示橡皮筒外部所加的压力值。 2．真空阀。接真空泵。 3．放空阀．打开此阀放掉环压，使橡皮筒内的压力达到常压。 4．环压阀。打开此阀，使高压气体进入岩心夹持器与橡皮筒之间的环形空间。使橡皮筒紧贴住岩样，也紧贴住岩心夹持器的上下端塞。 5．气源阀。供给渗透率仪调节器低于1MPa的气体，再通过调节器的调节产生适当的上流压力。 6．压力调节器．用来调节气源进入的气体，并减压，控制岩心上流所需要的操作压力值。7．干燥器。使进入岩样前的气体进行干燥，然后再进入岩样。 8. 上流压力表．用来指示岩心的上流压力。 9. 装岩心用的岩心夹持器。 10．流量计。用来计量岩样出口端气体的流量。： 图1-1 QTS—2型气体渗透率仪操作面板图1．环压表 2.真空阀 3.放空阀 4.环压阀 5.气源阀 6.减压阀 7.干燥器 8.上流压力表 9.岩心夹持器 10.浮子流量计 图1-2 气体渗透率仪流程图 【实验方法与步骤】 1) 用游标卡尺测量岩心的长度和直径，计算出横截面积A ； 2) 检查仪器面板上各阀门与夹持器上的手轮是否关闭（参照渗透率仪操作面板图）； 3) 拧松岩心夹持器两边固定托架的手轮，下滑托架，滑出夹持器内的加压钢柱塞； 4) 将测量过几何尺寸的岩样装入岩心夹持器的胶皮筒内，用加压钢柱塞将岩心向上顶紧，拧紧手轮； 5) 开、关一下放空阀。 6) 打开高压气瓶减压阀，将气瓶的输出压力调节到1MPa ，打开环压阀，使环压表显示为1MPa ，关闭环压阀（参照渗透率仪操作面板图）； 7) 打开气源阀，调节减压阀，此时上流压力表开始显示压力，压力应由小至大调节； 8) 选择其中一个浮子流量计，读出与之上流压力对应的流量（流量计的选择与使用见附录），要求每块岩芯测量4次不同压差下的流量； 9) 当岩心测试完毕后，调节减压阀，使上流压力恢复至零，关闭气源阀、打开环压阀和放空阀，使环压降至零，取出岩心。 10) 在富铤式压力计上读取室内大气压。 附录1 浮子流量计的校正与使用 气体渗透率仪上安装有四支不同量程的微型浮子流量计。在计量时应根据流量大小不同，选择适当量程的流量计。在满足要求的情况下尽量选用小量程的浮子流量计。 由于使用的流量计是在标准状况(0.1MPa 、293K)下标定的，而实际测定时的压力、温度与标准状况有差异，加之气体的压缩性和热膨胀性较大，所以有必要对所测得的流量进行校正。其校正公式为： 10 )273(1 2853.0' 0?+=t P Q Q a 式中： Q 0 校正后的实际流量，ml/s ； Q 0’ 流量计读数，ml/min ； P a 当时大气压（绝对），MPa ；
中国石油大学 油层物理 实验报告 实验日期： 成绩： 班级： 学号： 姓名 教师： 同组者： 实验二 岩石气体渗透率的测定 一. 实验目的 1．巩固渗透率的概念，掌握气测渗透率原理； 2．掌握气体渗透率仪的流程和实验步骤。 二. 实验原理 渗透率的大小表示岩石允许流体通过能力的大小。根据达西公式，气体渗透率的计算公式为： 1000 )(22 22 100?-= P P A L Q P K μ )10(33m μ- （2-1） 令 ,200 ;) (2000002 2210 w r h Q Q P P P c = -= μ 代入式（2-1） 则有 A L h CQ K w r 2000= （2-2） 式中，K —气体渗透率， ;1023m μ- A —岩样截面积，2 cm ； L —岩样长度，cm ； 21P P 、—岩心入口及出口大气压力，0.1Mpa; -0P 大气压力, 0.1Mpa; μ—气体的粘度,s mPa ? 0Q —大气压力下的流量，s cm /3；r Q 0—孔板流量计常数，s cm /3 w h —孔板压差计高度，mm ； C —与压力有关的常数。 测出C （或21P P 、）、 w h 、 r Q 0及岩样尺寸，即可求出渗透率。 三. 实验工具 如下图所示，GD-1型气体渗透率仪。
（a）流程图 (b)控制面板 图1 GD-1型气体渗透率仪 四. 实验步骤 1. 测量岩样的长度和直径，并记录。 2. 将岩样装入岩心夹持器；把换向阀指向“环压”，关闭环压放空阀，打开环压阀，缓慢打开气源阀，使环压表指针到达1.2～1.4MPa； 3. 低渗岩心渗透率的测定 低渗样品需要较高压力，C值由C表的刻度读取。
渗透率及其测定 渗透率： 英文：intrinsic permeability 释文：压力梯度为1时,动力黏滞系数为l的液体在介质中的渗透速度。量纲为[[L2]。是表征土或岩石本身传导液体能力的参数。其大小与孔隙度、液体渗透方向上空隙的几何形状、颗粒大小以及排列方向等因素有关,而与在介质中运动的液体性质无关。渗透率（k）用来表示渗透性的大小。 在一定压差下,岩石允许流体通过的性质称为渗透性；在一定压差下，岩石允许流体通过的能力叫渗透率。 分类： 油藏空气渗透率/(m D) 气藏空气渗透率/(m D) 特高≥1 000 ≥500 高≥500～＜1 000 ≥100～＜500 中≥50～＜500 ≥10～＜100 低≥5～＜50 ≥1.0～＜10 特低＜5 ＜1.0 绝对渗透率 用空气测定的介质渗透率叫绝对渗透率，也叫空气渗透率。它反映介质的物理性质。有效渗透率（相渗透率） 英文：Effective permeability 释文：在非饱和水流运动条件下的多孔介质的渗透率。 多相流体在多孔介质中渗流时，其中某一项流体的渗透率叫该项流体的有效渗透率，又叫相渗透率。 相对渗透率 多相流体在多孔介质中渗流时，其中某一项流体的相渗透率与该介质的绝对渗透率的比值叫相对渗透率，用百分数表示。 孔隙渗透率是单根孔隙的渗透率,地层渗透率是孔隙渗透率折算到整个地层截面积之上的渗透率。孔隙渗透率通常很大,但地层渗透率却不大。地层渗透率是岩石孔隙特性的综合反映。孔隙半径、孔隙密度和孔喉比对地层渗透率均产生影响。孔喉比对渗透率的影响很大,喉道大小是制约渗透率的重要因素。
压汞仪是测定岩心孔径分布及计算渗透率等参数最便捷有效的工具。从压汞仪软件上可以直接得到以下数据： ?累积孔体积－压力或孔直径曲线 ?累积比表面积－压力或孔直径曲线 ?微分的孔体积－压力或孔直径曲线 ?孔分数－压力或孔直径：孔径分布图 ?颗粒大小分布（MS和SS理论） ?孔曲率 ?渗透率 ?孔喉比 ?分形维数（表面粗糙度的指标） 还可以计算得出以下孔隙结构特征参数： 为了对不同类型的岩心的孔隙结构进行定量分析，根据恒速压汞实验结果，结合国内外近十年来恒速压汞的应用成果，我们对相关孔隙结构特征参数的定义如下。2.2.1平均喉道(throat)半径: 设喉道半径为r i 的每一喉道的分布频率为f i ,则每一喉道半径归一化的分布频率 密度αi， (2-1) 平均喉道半径为： (2-2) 2.2.2平均孔隙(pore)半径 定义为孔隙半径加权平均值。设孔隙半径为r i 的每一孔隙的分布频率为f i ,则每 一孔隙半径归一化的分布频率密度βi， (2-3) 平均孔隙半径为： (2-4) 2.2.3孔喉半径比平均值 定义为孔隙/喉道半径比的加权平均值。设孔隙/喉道半径比为η i 的分布频率为
土的含水量试验（烘干法、酒精燃烧法）土的含水量试验（烘干法、酒精燃烧法） 烘干法 一、定义 土的含水量是在105-110℃下烘至恒量时所失去的水分质量和达恒量后干土质量的比值，以百分数表示，本法是测定含水量的标准方法。 二、适用范围 粘质土、粉质土、砂类土和有机质土类。 三、主要仪器设备 烘箱：可采用电热烘箱或温度能保持105-110℃的其他能源烘箱，也可用红外线烘箱 天平：感量0.01g。 称量盒（定期调整为恒质量） 四、计算公式 含水量＝（湿土质量－干土质量）/干土质量×100％ 注：计算至0.1％。 五、允许差值 本试验须进行二次平行测定，取其平均算术平均值，允许平行差值应符合如下规定 含水量（％）允许平行差值（％） 5以下0.3 40以下≤1 40以上≤2 酒精燃烧法 一、适用范围 本法适用于快速简易测定细粒土（含有机质的除外）的含水量。 二、主要仪器设备 称量盒（定期调整为恒质量）。 天平：感量0.01g。 酒精：纯度95％。 三、其余同"烘干法" 土的颗粒分析试验（筛分法、比重计法） 筛分法 一、适用范围 适用于分析粒径大于0.074mm的土。 二、主要仪器设备 标准筛：粗筛（圆孔）：孔径为60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm；细筛：孔径为
2mm、0.5mm、0.25mm、0.074mm。 天平：称量5000g，感量5g； 称量1000g，感量1g； 称量200g，感量0.2g。 三、试样 从风干、松散的土样中，用四分法按照下列规定取出具有代表性的试样： 小于2mm颗粒的土100-300g。 最大粒径小于10mm的土300-900g。 最大粒径小于20mm的土1000-2000g。 最大粒径小于40mm的土2000-4000g。 最大粒径大于40mm的土4000g以上。 四、计算公式 按下式计算小于某粒径颗粒质量百分数： X=(A/B)×100 式中：X－小于某粒径颗粒的质量百分数，％； A－小于某粒径的颗粒质量，g； B－试样的总质量，g。 当小于2mm的颗粒如用四分法缩分取样时，试样中小于某粒径的颗粒质量占总质量的百分数：X=(a/b)×p×100 式中：a－通过2mm筛的试样中小于某粒径的颗粒质量，g； b－通过2mm筛的土样中所取试样的质量，g； p－粒径小于2mm的颗粒质量百分数。 关于不均匀系数的计算： Cu=d60/d10 式中：Cu－不均匀系数； d60－限制粒径，即土中小于该粒径的颗粒质量为60％的粒径，mm； d10－有效粒径，即土中小于该粒径的颗粒质量为10％的粒径，mm； 比重计法 一、适用范围 本法适用于分析粒径小于0.074mm的土。 二、主要仪器设备 比重计：（1）甲种比重计：刻度单位以摄氏20℃时，每1000 ml悬液内所含土质量的克数表示，刻度为－5～50，最小分度值为0.5。 （2）乙种比重计：刻度单位以摄氏20℃时悬液的比重表示，刻度为 0.995～1.020，最小分度值为0.0002。 量筒：容积为1000ml，内径为60mm，高度为350±10mm，刻度为0～1000ml。 细筛：孔径为2mm，0.5mm，0.25mm; 洗筛：孔径为0.074mm。 天平：称量100g，感量0.1g； 称量100g（或200g），感量0.01g。 温度计：测量范围0～50℃，精度0.5℃。 洗筛漏斗：上口径略大于洗筛直径，下口直径略小于量筒直径。 煮沸设备：电热板或电砂浴。 搅拌器：底板直径50mm，孔径约3mm。 三、试样
热阻及热导率测试方法 范围 本方法规定了导热材料热阻和热导率的测试方法。本方法适用于金属基覆铜板热 阻和导热绝缘材料热阻和热导率的测试。 术语和符号 术语 热触热阻 contact resistance 是测试中冷热两平面与试样表面相接触的界面产生热流量所需的温差。接触热阻 的符号为R I 面积热流量areic heat flow rate 指热流量除以面积。 符号 下列符号适用于本方法。 λ：热导率，W/（m﹒K）； A：试样的面积，m 2 ； H：试样的厚度，m； Q：热流量，W 或者 J/s； q：单位面积热流量，W/ m 2 ； R：热阻，（K﹒m 2 ）/W。 原理 本方法是基于测试两平行等温界面中间厚度均匀试样的理想热传导。 试样两接触界面间的温 度差施加不同温度，使得试样上下两面形成温度梯度，促使热流量全部垂直穿过试样测试表 面而没有侧面的热扩散。 使用两个标准测量块时本方法所需的测试： T1＝高温测量块的高温，K； T2＝高温测量块的低温，K； T3＝低温测量块的高温，K； T4＝低温测量块的低温，K； A＝测试试样的面积，m 2 ； H＝试样的厚度，m。 基于理想测试模型需计算以下参数： T H：高温等温面的温度，K； T C：低温等温面的温度，K； Q：两个等温面间的热流量 热阻：两等温界面间的温差除以通过它们的热流量，单位为（K﹒m 2 ）/W； 热导率：从试样热阻与厚度的关系图中计算得到，单位为W/(m.K)。
接触热阻存在于试样表面与测试面之间。 接触热阻随着试样表面特性和测试表面施加给试样 的压力的不同而显著变化。因此，对于固体材料在测量时需保持一定的压力，并宜对压力进 行测量和记录。热阻的计算包含了试样的热阻和接触热阻两部分。 试样的热导率可以通过扣除接触热阻精确计算得到。 即测试不同厚度试样的热阻，用热阻相 对于厚度作图，所得直线段斜率的倒数为该试样的热导率，在厚度为零的截取值为两个接触 界面的接触热阻。如果接触热阻相对于试样的热阻非常小时（通常小于1％），试样的热导率 可以通过试样的热阻和厚度计算得出。 通过采用导热油脂或者导热膏涂抹在坚硬的测试材料表面来减小接触热阻。 仪器 符合本测试方法的一般特点要求的仪器见图A.1和图A.2。 该套仪器增加测厚度及压力监测等 功能，加强了测试条件的要求来满足测试精度需要。 仪器测试表面粗糙度不大于0.5μm；测试表面平行度不大于5μm。 精度为1μm归零厚度测试仪（测微计、LVDT、激光探测器等）。 压力监测系统。 图A.1 使用卡路里测量块测试架 图A.2 加热器保护的测量架 热源可采用电加热器或是温控流体循环器。主热源部分必需采用有保护罩进行保护， 保护罩 与热源绝缘，与加热器保持±0.2K的温差。避免热流量通过试样时产生热量损失。无论使用 哪一种热源，通过试样的热流量可以用测量块测得。 热流量测量块由测量的温度范围内已知其热导率的高热导率材料组成。为准确测量热流量， 必须考虑热传导的温度灵敏度。推荐测量块材料的热导率大于50 W/(m.K)。 通过推算测量块温度与测试表面的线性关系（Fourier传热方程），确定测量块的热端和冷端 的表面温度。 冷却单元通常是用温度可控的循环流体冷却的金属块，其温度稳定度为±0.2 K。 试样的接触压力通过测试夹具垂直施加在试样的表面上，并保持表面的平行性和对位。
图片简介: 本技术介绍了一种测试气水相对渗透率曲线的系统及方法，系统包括岩心夹持器，岩心夹持器的围压出口端到围压入口端之间串联第一回压阀、工质瓶、循环泵、加热器，岩心夹持器的入口端设置一号并联管线、二号并联管线、三号并联管线，一号并联管线连接中间容器、恒速恒压泵，二号并联管线连接加湿器、稳压器、减压阀、气瓶；三号并联管线设放空阀；岩心夹持器的出口端设第一并联管线、第二并联管线，第一并联管线连真空泵，第二并联管线连第二回压阀、计量装置。方法包括：S1、准备；S2、岩心饱和地层水；S3、岩心束缚水状态下气相有效渗透率测定；S4、气水相对渗透率测定；S5、岩心残余气状态下水相有效渗透率测定；S6、气水相对渗透率曲线绘制。 技术要求 1.一种非稳态水驱气法测试气水相对渗透率曲线的系统，包括岩心夹持器、核磁共振装置，所述核磁共振装置用于检测岩心夹持器内的岩心，所述岩心夹持器具有入口端、出 口端、围压入口端、围压出口端，所述岩心夹持器的入口端、出口端均设有阀门，常态下，所述岩心夹持器入口端、出口端的阀门处于关闭状态，其特征在于： 所述岩心夹持器的围压出口端到围压入口端之间依次串联第一回压阀、工质瓶、循环 泵、加热器，并形成环路，所述第一回压阀连接用于控制第一回压阀压力的第一回压 泵，所述工质瓶内装有用于核磁共振驱替实验中施加围压的液体工质；
所述岩心夹持器的入口端设置一号并联管线、二号并联管线、三号并联管线，所述一号并联管线依次连接有中间容器、恒速恒压泵，所述中间容器中装有实验地层水；所述二号并联管线依次连接有加湿器、稳压器、减压阀、气瓶；所述三号并联管线设置放空阀； 所述岩心夹持器的出口端设置第一并联管线、第二并联管线，所述第一并联管线连接真空泵，所述第二并联管线依次连接第二回压阀、用于计量液体的计量装置，所述计量装置连接有气体流量计，所述第二回压阀连接用于控制第二回压阀压力的第二回压泵。2.根据权利要求1所述的一种非稳态水驱气法测试气水相对渗透率曲线的系统，其特征在于，还包括计算机控制终端，所述计算机控制终端与核磁共振装置、恒速恒压泵、循环泵、加热器、第一回压泵、第二回压泵、计量装置连接。 3.根据权利要求1所述的一种非稳态水驱气法测试气水相对渗透率曲线的系统，其特征在于，所述中间容器中的实验地层水根据实际气藏实验地层水矿物组分配置。 4.一种非稳态水驱气法测试气水相对渗透率曲线的方法，其特征在于，包括权利要求1-3任一所述的一种非稳态水驱气法测试气水相对渗透率曲线的系统，方法包括以下步骤： S1、实验准备 S2、岩心饱和实验地层水 S21、将岩心装入岩心夹持器，启动循环泵、加热器和第一回压泵，设置循环泵驱替压力、第一回压阀压力和加热器温度，循环泵的驱替压力略高于回压阀压力，建立测试所需的温度压力条件； S22、打开放空阀，启动恒速恒压泵恒压驱替，驱替压力低于围压，用实验地层水排空恒速恒压泵出口端管线中的空气，然后关闭放空阀，使恒速恒压泵出口端管线流体压力达到恒速恒压泵的驱替压力后，关闭恒速恒压泵； S23、打开岩心夹持器出口端的阀门，启动真空泵，将岩心抽真空，然后关闭出口端阀门，关闭真空泵；
气体渗透率仪的原理和使用说明 工作原理 这台仪器是基于达西定律设计的。 设有一横截面积为A ，长度为L 的岩石，将其夹持于岩心夹持器中，如图⑴所示，使粘度为μ的流体在压差△P 下通过岩心，测得流量Q 。实验证明单位时间通过岩心的体积流量Q 与压差△P 岩心横截面积A 成正比，与岩心的长度L 和流体的粘度成反比： Q P 1μ A 图⑴ Q∝ A μ · △P L 或Q＝K A μ · △P L 这就是所谓的“达西方程”，从式中看出A 、L 是岩石的几何尺寸，△P 是外部条件，当外部条件、几何尺寸、流体性质都一定时，流体通过量Q 的大小就取决于反映岩石可渗性的比例常数K 的大小，我们把K 称为岩石的渗透率；式⑴可改写成为： 此式便可计算岩石的渗透率。 前面讨论的都是以下不可压缩流体（液体）为基础的，我们设计的气体渗透率是以气体作为介质，因为气体是压缩流体，所以达西方程式需要修正才能应用。
众所周知，可压缩的气体最大特点是当压力增加流体能被压缩；当压力降低时，流体就发生膨胀；当温度一定时，流体的膨胀服从玻义尔定律。如果以最简单的平面线渗流考 虑，设进口压力P 1，出口压力为P 2 。显然，当压力从P 1 变化到P 2 时，气体的体积必然 变化，故流速也变化。因此，必须考虑用平均体积流量Q代入达西方程。 若把气体膨胀视为等温过程，按玻义尔定律： Q1P1＝Q2P2＝……＝P0Q0＝P Q Q＝P0Q0 P 而P＝ P1+P2 2 则： Q＝P0Q0 P P1+P2 2 + P0Q0 式中： P平均压力，MPa； Q平均压力下的平均体积流量，mL/s； P 大气压力，MPa； Q 大气压力下的气体流量，mL/s; 从上面分析得出对可压缩流体的达西公式的修正只把流量用平均流量代入即可： K＝2P0Q0μg L ⑶A·(P1- P2) 22 式中：μg气体的粘度； 也就是说，用气体测定渗透率时，气体的体积流量要用标准状况下的体积Q 值，不 是用Q 1，也不是用Q 2 值。 三、仪器结构及各部件说明 本仪器可安装在任何试验台（桌）上，最好台面防震，并离开门远一点，以免温度发生突变，做到这一点即可测得稳定的结果，见图2：
低渗岩心渗透率的测试方法：1、稳态法2、脉冲衰减法3、周期振荡法 一、稳态法测量渗透率 1、测试原理 根据达西定律Q / S=-k△P/ηL 式中；Q 为流量(m3/s)；S 为样品横截面积(m2)；L为样品长度（m）；η为流体黏滞系数(Pa·s)；k 为渗透率（m2）；ΔP 为样品上、下游的压力差（Pa）。在岩样的上、下游端施加稳定的压力差ΔP，通过测量流经样品的流量Q 得到渗透率，或者保持恒定的流量Q 而测量上、下游端的压力差ΔP 而得到渗透率。 2、适用条件 达西定律定压法测渗透率适用的条件之一是测试介质在岩石孔隙中的渗流需达到稳定状态，对于中高渗岩样来说$达到稳定状态所需时间较短，因而测试时间较短但是对于低渗岩样达西实验装置提供的较小压差达到平衡状态时间长伴随长时间平衡过程带来的是环境因素对测量结果的影响增大 3、实验装备 1）定压法 石油工业所熟知的达西实验原理即是采用的定压法 室内常用定压法测渗透率装置简图 2）定流量法 定流量法是通过提供稳定流量监测岩样两端压力变化因为高精度压力监测比流量计量更准确因而测量也更精确 定流量法测试渗透率装置简图 4、优缺点 此法对于渗透率大于10×10?3μm2中高渗透率的储层岩石，测试结果较为准确，但是若为了保证精度，对设备装置的要求就很高，并且在测量时需要很长的流速
稳定时间。 二、脉冲衰减法 1、测试原理及装置图解 与常规稳态法渗透率测试原理不同，脉冲衰减法是基于一维非稳态渗流理论，通过测试岩样一维非稳态渗流过程中孔隙压力随时间的衰减数据，并结合相应的数学模型，对渗流方程的精确解答和合适的误差控制简化，就可以获得测试岩样的脉冲渗透率计算模型和方法。 1）瞬态压力脉冲法： 瞬态压力脉冲法最早在测量花岗岩渗透系数时提出其原理并给出其近似解在测试样两端各有一个封闭的容器，测试时待上下容器和岩样内部压力平衡后，给上端容器一个压力脉冲。然后上部容器压力将慢慢降低，下部容器压力慢慢增加，监测两端压力随时间变化情况，直至容器内达到新的压力平衡状态。 瞬态压力脉冲法原理图 通过上下游压力衰减曲线可求得测试样渗透率。W F Brace给出了计算渗透率的近似解析解： Δp(t) P i =e?θt(1) θ=kA μw C w L (1 V u +1 V d )(2) 式中Δp(t)——岩样两端压差实测值；P i——初始脉冲压力；θ——衰减曲线斜率；V u、V d——上下游容积体积 瞬态压力脉冲法在非稳态下测量渗透率，较传统稳态法所需测试时间大大缩短，而且高精度的压力计量要比传统流体计量更准确，因而测试结果也更精确。目前此方法已广泛应用于致密低渗岩样的测量实验中。但是W F Brace 在测量花岗岩渗透率求解过程中是假定岩样孔隙度为零，这在计算致密孔岩样时有一定的合理性，但在计算页岩等孔隙度相对不能忽略的岩样时其误差较大，后继研究者在求解方法上做了很多研究，提出了精确的解析解和图解法。A I Dicker等详细讨论了上下端容器体积对测量过程的影响，S C Jones提出的渗透率测量装置下限达到0.01μd目前基于此原理制备的PDP-200已有商业制品出售,在测量如页岩气等超低渗储层岩心方面效果较好。
土壤含水量测定方法小结 1，烘干称重； 这个不多说了。准确度最高，但测定得到的是质量含 水量，与其他方法所得数据进行比较是注意换算。 2，中子仪； 技术比较成熟，准确性极高，是烘干法以外的第二标 准方法。 但是中子仪测定需要安装套管，理论上可达任何深度，设备昂贵，投入很大。中子射线对操作者身体有损害，严格来说需要相关证件才可以操作。无法测定表层土 壤。 3，电阻法； 一般使用石膏块作为介质埋设地下，石膏块中埋设两根导线，导线之间的石膏成分组成电阻，石膏块电阻与土壤含水量相关。石膏块制作简单，哪怕进口的成品成本也是非常低廉，可以作很多重复，可以不破坏土壤在田间连续自动监测。存在问题，石膏块滞后时间较长，所以不可能用来做移动式测定和自动灌溉系统。石膏块只适合用于非盐碱土壤中，同时石膏块不适合使用直流电（文献查得，表示怀疑，因为所有的石膏块读书表都是用干电池作为电源），测定受土壤类型影响很大，标定结果会随时间改变，达到一定年 限后，石膏会逐渐溶解到土壤中。 4，TDR（Time Domain Reflectometry） TDR有两种时域反射仪和时域延迟，两者均简称TDR。TDR技术是当前土壤水分测定装置的主流原理，可以连续、快速、准确测量。可以测量土壤表层含
水量。一般的TDR原理的设备响应时间约10-20秒，适合移动测量和定点监测。测定结果受盐度影响很小，TDR缺点是电路比较复杂，设备较昂贵。 5，FDR（Frequency Domain Reflectometry）几乎具有TDR的所有优点，探头形状非常灵活。比较夸张的甚至可以放在做成犁状放在拖拉机后面运动中 测量。FDR相对TDR需要更少的校正工作。 TDR和FDR同样有一个缺点，当探头附近的土壤有空洞或者水分含量非常不均匀时，会影响测定结果。 非常奇怪的是，基于FDR原理的往往是低端的仪器设备，根据笔者实际使用经验，FDR技术可能在精度上存在瓶颈，经常在5%的误差左右，写文章时候数据基本上不好用。
本科实验报告 （阅） 实验名称:非良导体热导率的测量 实验11 非良导体热导率的测量 【实验目的和要求】 1.学习热学实验的基本知识和技能。 2.学习测量非良导体热导率的基本原理的方法。 3.通过做物体冷却曲线和求平衡温度下物体的冷却速度，加深对数据图事法的理解。 【实验原理】 热可以从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分，这种现象叫做热传递。热传递的方式有三种：传导，对流和辐射。 设有一厚度为l、底面积为S?的薄圆板，上下两底面的温度T ，T 不相等，且T1＞T2，则有热量自上底面传乡下底面（见图1），其热量可以表示为 (1)
图1 测量样品 式中，为热流量，代表单位时间里流过薄圆板的热量；为薄圆板内热流方向上的温度梯度，式中的负号表示热流方向与温度梯度的方向相反；为待 测薄圆板的热导率。 如果能保持上下两底面的温度不变（稳恒态）和传热面均匀，则，于是 (2) 得到 关键1.使待测薄圆板中的热传导过程保持为稳恒态。 2.测出稳恒态时的。 1．建立稳恒态 为了实现稳恒态，在试验中将待测薄圆板B置于两个直径与B相同的铝圆柱A,C 之间，且紧密接触，（见图2）。 图二测量装置 C内有加热用的电阻丝和用作温度传感器的热敏电阻，前者被用来做热源。首先，
可由EH-3数字化热学实验仪将C内的电阻丝加热，并将其温度稳定在设定的数值上。B的热导率尽管很小，但并不为零，固有热量通过B传递给A，使A的温度T A逐渐升高。当T A高于周围空气的温度时，A将向四周空气中散发热量。由于C的温度恒定，随着A的温度升高，一方面通过C通过B流向A的热流速率不断减小，另一方面A向周围空气中散热的速率则不断增加。当单位时间内A 从B 获得的热量等于它向周围空气中散发的热量时，A的温度就稳定不变了。 2.测量稳恒态时的 因为流过B的热流速率就是A从B获的热量的速率，而稳恒态时流入A的热流速率与它散发的热流速率相等，所以，可以通过测A在稳恒态时散热的热流速率来测。当A单独存在时，它在稳恒温度下向周围空气中散热的速率为 （3） 式中，为A的比热容；为A的质量；n=T=T2成为在稳恒温度T2时的冷却速度。 A的冷却速度可通过做冷却曲线的方法求得。具体测法是：当A、C已达稳恒态后，记下他们各自的稳恒温度T2,T1后，再断电并将B移开。使A，C接触数秒钟，将A 的温度上升到比T2高至某一个温度，再移开C，任A自然冷却，当TA降到比T2约高To（℃）时开始计时读数。以后每隔一分钟测一次TA,直到TA 低于T2约To（℃）时止。测的数据后，以时间t为横坐标，以TA为纵坐标做A 的冷却曲线，过曲线上纵坐标为T2的点做此曲线的切线，则斜率就是A在TA 的自然冷却速度，即 （4） 于是有（5） 但要注意，A自然冷却时所测出的与试验中稳恒态时A散热是的热流速率是不同的。因为A在自然冷却时，它的所有外表面都暴漏在空气中，都可以 散热，而在实验中的稳恒态时，A的上表面是与B接触的，故上表面是不散热的。由传热定律：物体因空气对流而散热的热流速率与物体暴露空气中的表面积成正比。设A的上下底面直径为d，高为h，则有 （6）
油水相对渗透率测定 稳态法 【实验目的】 （1）加深对相对渗透率概念的理解，掌握测定油水相对渗透率曲线的方法及数据处理方法。 （2）使学生综合运用已掌握的油藏物理实验基本知识，基本原理和实验技能，设计实验具体方案，独立完成实验并能够对实验结果进行分析。 【实验原理】 油水以一定的流速同时注入岩心，在岩心两端产生压差，当油水流速恒定以后，岩心中的油水饱和度不再变化，根据达西定律，计算某一饱和度下油水相的渗透率，改变油水流速比，可计算不同饱和度下油水相的渗透率。 稳态法测定油水相对渗透率是将油水按一定流量比例同时恒速注入岩样，当进口、出口压力及油、水流量稳定时，岩样含水饱和度分布也已稳定，此时油、水在岩样孔隙内的分布是平衡的，岩样对油田水的有效渗透率值是常数。因此，可利用测定岩样进口、出口压力及油、水流量，由达西定律直接计算出岩样的油、水有效渗透率及相对渗透率值，用称重法或物质平衡法计算出岩样相应的平均饱和度值，改变油水注入流量比例，就可得到—系列不同含水饱和度时的油，水相对渗透率值，并可绘制岩样的油、水相对渗透率曲线 【实验装置】 油水相对渗透率测定仪 图5-1 稳定流油水相对渗透率实验流程示意图 1—过滤铭；2—储油罐；3—储水罐；4．—油泵；5—水泵；6—环压；7—岩心：8—压力传感器； 9—计量分离器。
【实验步骤】 1、实验准备 （1）岩样的清洗 根据油藏的原始润湿性，选择清洗溶剂。如果油藏原始润湿性为水湿，则用苯加酒精清洗岩样；如果油藏原始润湿性为油湿，则用四氯化碳、高标号(120号)溶剂汽油清洗岩样。使用这些溶剂清洗后的岩样不用再恢复润湿性。 （2）实验用油水配制 实验用油采用精制油或用新鲜脱气原油加中性煤油配制的模拟油。对新鲜岩样采用精制油，对非新鲜岩样(恢复润湿性岩样)采用模拟油。 实验用的注入水或地层水(束缚水)均使用实际注入水、地层水或人工配制的注入水，地层水。 （3）岩心称干重，抽空饱和地层水，将饱和模拟地层水后的岩样称重，即可按下式求得有效孔隙体积和孔隙度。 w p m m V ρ0 1-= 100?=t p V V φ 式中：0m ——干岩样质量，g ；1m ——岩样饱和模拟地层水后的质量，g ； w ρ——在测定温度下饱和岩样的模拟地层水的密度，g ／cm 3； p V ——岩样有效孔隙体积，cm 3； t V ——岩样总体积，cm 3； φ——岩样孔隙度，％。 岩样饱和程度的判定：判定方法是检查岩样抽空饱和是否严格符合要求，或按以下方法进行，即将岩样抽空饱和地层水后得到的有效孔隙度与气测孔隙度对比，二者数据应满足以下关系： %1≤-g φφ 式中：g φ——气测孔隙度，％。 （4）建立束缚水饱和度 油驱水造束缚水，驱替10倍孔隙体积，记录驱出水量，测量油相渗透率。
岩石气体渗透率的测定 一、实验目的 1.巩固渗透率的概念，掌握气测渗透率原理； 2.掌握气体渗透率仪的流程和实验步骤。 二、实验原理 渗透率的大小表示岩石允许流体通过能力的大小。根据达西公式，气体渗透率的计算公式为： 3222 122100(10)() o o P Q L K m A P P μμ-= ?- 令22122000() o P C P P μ= -，200or w Q h Q o =，则： 200or w CQ h L K A = 式中： g k —气体渗透率，2m μ; A —岩样截面积，2cm L —岩样长度，cm ; 12,P P —岩心入口及出口压力， 0.1MPa ； 0 P —大气压力，0.1MPa ; μ—气体的粘度 0Q —大气压力下气体的流量,2/cm s ; or Q —孔板流量计常数，3/cm s w h —孔板压差计高度，mm ; C —与压力1P 有关的常数；
三、实验流程 图1 测试流程图 四、实验操作步骤 1.测量岩样的长度和直径，将岩样装入岩心夹持器，把转向阀指向环压，关闭放空阀，缓慢打开气源阀，使环压表指针到达1.2-1.4MPa; 2.低渗透岩心渗透率的测定 低渗样品需要较高压力，C 值由C 表的刻度读取。 （1）关闭汞柱阀及中间水柱阀，打开孔板放空阀；把换向阀转向供气，调节减压阀，控制供气压力0.2MPa ； （2）选取数值最大的孔板，插入岩心出口端的胶皮管上。 （3）缓慢调节供压阀，建立适当的C 值（15-6最佳），缓慢关闭孔板放空阀，同时观察孔板压差计上液面，不要使水喷出。如果在C=30时，孔板水柱高度超过200mm ，则换一个较大的孔板，直到孔板水柱在100-200 mm 之间为止； （4）待孔板压差计液面稳定后，记录孔板水柱高度、C 值和孔板流量计常数； （5）调节供压阀，改变岩心两端压差，测量三个不同压差下的渗透率值； （6）调节供压阀，将C 表压力降至零，打开孔板放空阀，取下孔板，关闭气源阀，打开环压放空阀，取出岩心。
薄膜渗透率的测定 摘要 根据问题的要求，我们对题目进行恰当的分析，通过合理的假设，们建立微积分数学模型和数据拟合数学模型，求出不同关系量之间的关系。 对于问题，我们运用高等数学和高中物理和生物学的相关知识，同时也用MATLAB进行求解，得出A=0.00006985525148 B=-0.00002994067803 K=0.10117070586401 关键词：数据拟合，渗透率，质量守恒 一、问题的重述 某种医用薄膜有允许一种物质的分子穿透它，从高浓度的溶液向低浓度的溶液扩散的功能，在试制时，需要测定薄膜被这种分子穿透的能力。测定方法如下： 用面积S的薄膜将容器分成体积分别为V A，V B的两部分，在两部分中分别注满该物质的两种不同浓度的溶液。此时该物质分子就会从高浓度溶液穿过薄膜向低浓度溶液中扩散。通过单位面积膜分子扩散的速度与膜两侧溶液的浓度差成正比，比例系数K表示薄膜被该 物质分子穿透的能力，称为渗透率。 的值。 V A=V B=1000cm3,S=10cm2,求容器的B部分溶液浓度V A 的测试结果如下表（其中C j的单位为毫克/cm3） S V B 二、模型的假设 1、薄膜两侧的溶液始终是均匀的，即在任何的时刻膜两侧的每一处溶液的浓度都相同。 2、物质从膜的任何一侧向另一侧渗透的性能是相同的。 三、符号说明： t: 时间 CA（t）：t时刻A侧溶液的浓度。 CB（t）：t时刻B侧溶液的浓度。 aA：A侧初始时刻的浓度 aB:：B侧初始时刻的浓度 Cj:：B侧在j时刻测得的浓度 V：体积
SK：物质质量的增加 四、问题的分析 渗透率和浓度差是本文所要求的关系量，我们先用质量守恒建立溶质间的渗透关系，用微分方程，建立微分数学模型来求t时刻薄膜两侧的浓度，体积差。最后通过数据拟合，得出K的值。 四、模型的建立与求解 令时刻t，膜两侧溶液的浓度分别为CA（t）和CB(t), 初始时刻两侧的浓度分别为aA和aB,单位为mg/cm3. 又设B侧在tj时刻测得的浓度为cj(j=1,2,3……n). 在A侧经△t 物质质量增加为：V ACA(t+△t)-V ACA(t) 从B侧渗透到A侧的物质质量为：SK(CB-CA)△t. 由质量守恒： V(CA(t+△t)-CA(t))=SK(CB-CA)△t 两边同除V A△t得： dCA/dt=SK(CB-CA)/V A (1) 在B侧，经△t 物质增加为： VBCB(t+△t)-VBCB(t) 从A侧渗透到B侧的物质质量为： SK(CA-CB)△t 由质量守恒定律得： VB(CB(t+△t)-CB(t))=SK(CA-CB)△t dCB/dt=SK(CA-CB)/VB (2) 得到薄膜两侧溶液满足微分方程组的初值问题： dCA/dt=SK(CB-CA)/V A (1) dCB/dt=SK(CA-CB)/VB (2) CA（0）=Aa，CB(0)=aB 又能有整个容器的溶液中含有该物质的质量不变，即成立 V ACA(t)+VBCB(t)=常数=V AaA+VbaB (3) 即：CA(t)=Aa+VB*Ab/V A-VB*CB(t)/V A (4) 将（4）式代入（2 ）式；根据积分中值定理： dCB/dt=SK(Aa+VB*Ab/V A-VB*CB(t)/VA -CB)/VB (5) dCB/dt=a-bCB CB(0)=aB 其中a= SK(Aa/VB+Ab/V A) b=SK(1/V A+1/VB); 解得： CB(t)=(aA V A+aBVB)/(V A+VB)+(V A(aB-aA)/(VA+VB))*e.^(-sk(1/VA+1/VB)*t 令 A=(aA V A+aBVB)/(V A+VB)=0.2 B=V A(aB-aA)/(V A+VB)=0.05 CB(t)=A+B*E.^(-SK(1/V A+1/VB)*t 将已知数据代入,通过数据拟合求参数k ： s=10,V A==VB=1000
第四节储层岩75中的想对滲透率 ? *-*相对冰遑率和流夂比 ? k 有败渗it 率：务多相渝体拱存对，岩石对其中 备一相浇体的通2L 能力。 例： 70%的饱和盐於，r 水的枯度为icp), 30%的饱和油， C 油的粘度为3cp), △ p=2at ,Qw=0.3cmVs,Qo=0.02cmVs, 计#水的有效券遗率Kw,油的有欢涣it 率Ko 心==0.225(“制 Ko + Kw =0.27 ( pm2 ) < K 绘=0.375 ( pm^ ) -两相渗透率之和小于绝对渗透率 ?这是为什么老？ ? (})站水同对浇动对，诂水发生干扰。 ? r2)毛管阻力对凑it 卑的彩响。 -(3) t?Ao ? (4)静止從滝或球泡所，生的附加阻力。 宿对海車 A=2cm* -解: 心=塔存° (血)
- 走义：多向流体共存肘，每一相流体的有效湊透率与一个基准渗选率的比值 K,,=KJK J=KJK Kro+Krw <100 % 3、渝度与渝盛比 水的流度一_ Kw Av = Av ?流度比： M=^ 几o Qw 二KwAAP/“詁a K/AP/“昇_ Kw / /Av K o / Po
二相对渗透率曲线 Jt 乂：相对凑it 率与他和废之同的关**筑，森％ 三相对渗透率的影响因素 ? 1?彩石孔僚轴构的彩响 K“S 」4?M \Kn> K“SM JW O d 2 4^?w ? Km 100 ES 3- -31 ? a ■ W 64 co 8C % JU5 (b> 孔 W 人小以MA 通性好杯対矽好曲水*曲谗彫和 K,w Sw %
5 图 3-90嵐水&密石油水相対*遗特(￡ 2?君石湄邊性的影响 ① *木岩石： 普券点含水他和度丸 于 50%； ② 富诂岩石： 等凑点舍水他和废小 于 50%。 St 按雜角增如，诂 相相对込卑很次酷低， 水^肩对*込*碱^次升 嵩。 AM 傀 O' 4T" 90 ' Bft* ITO" 湘耳^?.点Hfit ?请車(岩心渗透率的测定实验
岩心渗透率的测定实验 【实验目的】 1、加深渗透率的概念和达西定律的应用，学会推导气测渗透率的公式； 2、掌握气测渗透率的原理和方法、以及实验装置的正确连接与使用； 3、进一步认识油气层的渗流特性。 【实验装置】 QTS—2气体渗透率仪如图所示主要有下列部件： 1．环压表。用采指示橡皮筒外部所加的压力值。 2．真空阀。接真空泵。 3．放空阀．打开此阀放掉环压，使橡皮筒内的压力达到常压。 4．环压阀。打开此阀，使高压气体进入岩心夹持器与橡皮筒之间的环形空间。使橡皮筒紧贴住岩样，也紧贴住岩心夹持器的上下端塞。 5．气源阀。供给渗透率仪调节器低于1MPa的气体，再通过调节器的调节产生适当的上流压力。 6．压力调节器．用来调节气源进入的气体，并减压，控制岩心上流所需要的操作压力值。7．干燥器。使进入岩样前的气体进行干燥，然后再进入岩样。 8. 上流压力表．用来指示岩心的上流压力。 9. 装岩心用的岩心夹持器。 10．流量计。用来计量岩样出口端气体的流量。： 图1-1 QTS—2型气体渗透率仪操作面板图
1．环压表 2.真空阀 3.放空阀 4.环压阀 5.气源阀 6.减压阀 7.干燥器 8.上流压力表 9.岩心夹持器 10.浮子流量计 图1-2 气体渗透率仪流程图 【实验方法与步骤】 1) 用游标卡尺测量岩心的长度和直径，计算出横截面积A ； 2) 检查仪器面板上各阀门与夹持器上的手轮是否关闭（参照渗透率仪操作面板图）； 3) 拧松岩心夹持器两边固定托架的手轮，下滑托架，滑出夹持器内的加压钢柱塞； 4) 将测量过几何尺寸的岩样装入岩心夹持器的胶皮筒内，用加压钢柱塞将岩心向上顶紧，拧紧手轮； 5) 开、关一下放空阀。 6) 打开高压气瓶减压阀，将气瓶的输出压力调节到1MPa ，打开环压阀，使环压表显示为1MPa ，关闭环压阀（参照渗透率仪操作面板图）； 7) 打开气源阀，调节减压阀，此时上流压力表开始显示压力，压力应由小至大调节； 8) 选择其中一个浮子流量计，读出与之上流压力对应的流量（流量计的选择与使用见附录），要求每块岩芯测量4次不同压差下的流量； 9) 当岩心测试完毕后，调节减压阀，使上流压力恢复至零，关闭气源阀、打开环压阀和放空阀，使环压降至零，取出岩心。 10) 在富铤式压力计上读取室内大气压。 附录1 浮子流量计的校正与使用 气体渗透率仪上安装有四支不同量程的微型浮子流量计。在计量时应根据流量大小不同，选择适当量程的流量计。在满足要求的情况下尽量选用小量程的浮子流量计。 由于使用的流量计是在标准状况(0.1MPa 、293K)下标定的，而实际测定时的压力、温度与标准状况有差异，加之气体的压缩性和热膨胀性较大，所以有必要对所测得的流量进行校正。其校正公式为： 10 )273(1 2853.0' 0?+=t P Q Q a 式中： Q 0 校正后的实际流量，ml/s ； Q 0’ 流量计读数，ml/min ； P a 当时大气压（绝对），MPa ；
