岩石的吸水性试验方法
岩石的坚固性系数
岩石的坚固性系数 由俄罗斯学者于1926年提出的岩石坚固性系数（又称普氏系数）至今仍在矿山开采业和勘探掘进中得到广范应用。岩石的坚固性区别于岩石的强度，强度值必定与某种变形方式（单轴压缩、拉伸、剪切）相联系，而坚固性反映的是岩石在几种变形方式的组合作用下抵抗破坏的能力。因为在钻掘施工中往往不是采用纯压入或纯回转的方法破碎岩石，因此这种反映在组合作用下岩石破碎难易程度的指标比较贴近生产实际情况。岩石坚固性系数 f表征的是岩石抵抗破碎的相对值。因为岩石的抗压能力最强，故把岩石单轴抗压强度极限的1/10作为岩石的坚固性系数，即 / =耳口0（ 1-19） 式中：--岩石的单轴抗压强度，MPa f是个无量纲的值，它表明某种岩石的坚固性比致密的粘土坚固多少倍，因为致密粘土的抗压强度为 10MPa岩石坚固性系数的计算公式简洁明了，f 值可用于预计岩石抵抗破碎的能力及其钻掘以后的稳定性。根据岩石的坚固性系数（f）可把岩石分成10级（表1-9），等级越高的岩石越容易破碎。为了方便使用又在第川，叽V, W ,叫级的中间加了半级。考虑到生产中不会大量遇到抗压强度大于200MPa勺岩石，故把凡是抗压强度大于 200MPa勺岩石都归入I级。 这种方法比较简单，而且在一定程度上反映了岩石的客观性质。但它也还存在着一些缺点： （1）岩石的坚固性虽概括了岩石的各种属性（如岩石的凿岩性、爆破性，稳定性等），但在有些情况下这些属性并不是完全一致的。 （2）普氏分级法采用实验室测定来代替现场测定，这就不可避免 地带来因应力状态的改变而造成的坚固程度上的误差。
表1-9按坚固性系数对岩石可钻性分级表
中国石油大学华东-润湿性
中国石油大学 渗流物理 实验报告 实验日期: 2017.9.12 成绩: 班级: 石工1504 学号: 1502010404 姓名: 张蕾 教师: 张俨彬 同组者: 宋学玲 岩石润湿性测定实验 一．实验目的 1．了解光学投影法测定岩石润湿角的原理及方法； 2．了解界面张力的测定原理及方法； 3．加深对岩石润湿性、界面张力的认识。 二．实验原理 1．光学投影法测定岩石润湿角 液体对固体表面的润湿情况可以通过直接测定接触角来确定。将待测矿物磨成光面，浸入油(或水)中，如图1所示，在矿物光面上滴一滴水(或油)，直径约1～2mm ，然后通过光学系统将一组光线投射到液滴上，将液滴放大、投影到屏幕上，直接测出润湿角，或测量液滴的高度h 和它与岩石接触处的长度D ，按下式计算接触角θ： D h tg 22= θ 式中， θ—润湿角，°； h —液滴高度，mm ； D —液滴和固体表面接触的弦长，mm 。 图1 投影法润湿角示意图 2．悬滴法测定液滴界面张力 悬滴法适用于密度差较大的测定液-液或气-液之间的界面张力，测量范围为 10-1～10-2 mN/m 。 液体自管口滴落时，当液滴接近最大直径时，用光学设备记录下液滴图像。测量液滴的相关参数，利用下式计算界面张力： ， 21ρρρ-=Δ ， e sn n d d S = 式中，σ—界面张力，mN/m ； 2 e gd H ρσ?=
21ρρ、—待测两相流体的密度，g/cm3； ρ?—两相待测试样的密度差，g/cm3； e d —实际液滴的最大水平直径，cm ； sn d —从液滴底部算起，高度为e d n 10高度处液滴的直径，cm ； n S —液滴e d n 10高度处的直径与最大直径的比值； H —液滴形态的修正值，由n S 查表得到。 a ）烧杯中气泡或液滴形状 （ b ） 气泡或液滴放大图 图2 悬滴法测界面张力示意图 三．实验仪器 图3 HARKE-SPCA 接触角测定仪器
岩石物理试验实施细则
土工作业指导书岩石物理试验实施细则 文件编号： 版本号： 编制： 批准： 生效日期：
岩石物理试验实施细则 一、含水率试验 1.试验方法 岩石含水率试验应采用烘干法，并适用于不含结晶水矿物的岩石。 2. 试件应符合下列要求： 2.1保持天然含水率的试件应在现场采取，不得采用爆破或湿钻法。试件在采取、运输、储存和制备过程中，含水率的变化不应超过1％。 2.2每个试件的尺寸应大于组成岩石最大颗粒的10倍。 2.3每个试件的质量不得小于40ｇ。 2.4每组试验试件的数量不宜少于5个。 3.试件描述应包括下列内容： 3.1岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程度、胶结物性质等。 3.2为保持试件含水状态所采取的措施。 4. 主要仪器和设备应包括下列各项： 4.1烘箱和干燥器。 4.2天平。 5. 试验应按下列步骤进行： 5.1称制备好的试件质量。 5.2将试件置于烘箱内，在105～110℃的恒温下烘干试件。 5.3将试件从烘箱中取出，放入干燥器内冷却至室温，称试件质量。 5.4重复本条5.2、5.3程序，直到将试件烘干至恒量为止，即相邻24ｈ两次称量之差不超过后一次称量的0.1％。 5.5称量精确至0.01ｇ。 6. 试验成果整理应符合下列要求：
6.1按下列公式计算岩石含水率： 0100s s m m m ω-= ? 式中ω-----岩石含水率（%）； 0m -----试样烘干前的质量（g ）； s m -----干试样的质量。 6.2计算值精确至0.1。 6.3含水率试验记录应包括工程名称、试件编号、试件描述、试件烘干前后的质量。 二、颗粒密度试验 1.试验方法 岩石颗粒密度试验应采用比重瓶法，并适用于各类岩石。 2.试件应符合下列要求： 2.1将岩石用粉碎机粉碎成岩粉，使之全部通过0.25mm 筛孔，用磁铁吸去铁屑。 2.2对含有磁性矿物的岩石，ω应采用瓷研钵或玛瑙研钵粉碎岩石，使全部通过0.25mm 筛孔。 3.试件描述应包括下列内容： 3.1粉碎前应描述岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程度、胶结物性质等。 3.2岩石的粉碎方法。 4. 主要仪器和设备应包括下列各项： 4.1粉碎机、瓷研钵或玛瑙研钵、磁铁块和孔径为0.25mm 的筛。 4.2天平。 4.3烘箱和干燥器。 4.4真空抽气设备和煮沸设备。 4.5恒温水槽。
第二章岩石物性分析方法2
第二章
第二章 储层岩石物性参数的确定 及应用
第三节
特殊岩心分析
1、油水界面张力
研究内容
第一节 取心及分析方法 第二节 常规岩心分析 第三节 特殊岩心分析
2、岩石润湿性 3、岩石毛管力曲线 4、岩石相对渗透率曲线
第三节 特殊岩心分析
第二章
第三节 特殊岩心分析
第二章
1、油水界面张力测定
1)界面张力定义
1、油水界面张力测定
σ
a
(1)吊板法：
吊板平衡时受到的拉力为：
定义1：界面单位面积上所具有的界面能的大 小。 U σ = s 焦耳= 1牛? m = 牛 m A m2 m2
b
F = σ1.2COS ? L θ
L——吊板的周长；
定义2： 作用于单位界面长度上的
收缩力，亦称为界面张力。 注：吊板为亲水的表 面光滑的人造或天然 材料；所用油、水及 温度应保持与油藏条 件相同。
2)界面张力测定
界面张力的测定方法很多，如液滴(气泡)最大压力法、 吊板法,悬滴法等。
第三节 特殊岩心分析
第二章
第三节 特殊岩心分析
第二章
(2)最大气泡法原理：
2、岩石润湿性测定 (1)吊板法测润湿角 Pc = 2 δ cos θ r (2)光学投影法测润湿角
Pc max =
2δ r
P max = ρghamx c
Pcmax－液滴形成过程中的最大压差，达因/厘米2 测量时控制分液漏斗的开关，控制气泡或液珠形成的速 度，记录压差计的最大压力。 如何设计测定高温高压下的界面张力？
tg
θ
2
=
2h D
?矿物表面要求十分光滑、洁净，液体必须模拟油藏条件；常用 石英代表砂岩；用方解石表面代表碳酸岩。 ?液滴要有一定的稳定时间(几天，甚至数月),否则润湿角相差很 大。
1
岩石硬度分级标准
岩石硬度分级标准 岩石级别坚固程度代表性岩石 Ⅰ最坚固最坚固、致密、有韧性的石英岩、玄武岩和其他 各种特别坚固的岩石。(f=20) Ⅱ很坚固很坚固的花岗岩、石英斑岩、硅质片岩，较坚固 的石英岩，最坚固的砂岩和石灰岩.(f=15) Ⅲ坚固致密的花岗岩，很坚固的砂岩和石灰岩，石英矿 脉，坚固的砾岩，很坚固的铁矿石.(f=10) Ⅲa坚固坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁 矿，不坚固的花岗岩。(f=8) Ⅳ比较坚固一般的砂岩、铁矿石(f=6) Ⅳa比较坚固砂质页岩，页岩质砂岩。(f=5) Ⅴ中等坚固坚固的泥质页岩，不坚固的砂岩和石灰岩，软砾 石。(f=4) Ⅴa中等坚固各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩.(f=3) Ⅵ比较软软弱页岩，很软的石灰岩，白垩，盐岩，石膏， 无烟煤，破碎的砂岩和石质土壤.(f=2) Ⅵa比较软碎石质土壤，破碎的页岩，粘结成块的砾石、碎 石，坚固的煤，硬化的粘土。(f=1.5) Ⅶ软软致密粘土，较软的烟煤，坚固的冲击土层，粘土质土壤。(f=1) Ⅶa软软砂质粘土、砾石，黄土。(f=0.8) Ⅷ土状腐殖土，泥煤，软砂质土壤，湿砂。(f=0.6)
Ⅸ松散状砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采下来的煤. (f=0.5) Ⅹ流沙状流沙，沼泽土壤，含水黄土及其他含水土壤. (f=0.3) A 表示矿岩的坚固性的量化指标. 人们在长期的实践中认识到，有些岩石不容易破坏，有一些则难于破碎。难于破碎的岩石一般也难于凿岩，难于爆破，则它们的硬度也比较大，概括的说就是比较坚固。因此，人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。 坚固性的大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数f值）。 坚固性系数f=R/100 (R单位 kg/cm2) 式中R——为岩石标准试样的单向极限抗压强度值。 通常用的普氏岩石分及法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的。 如： ① 极坚固岩石 f=15～20（坚固的花岗岩，石灰岩，石英岩等） ② 坚硬岩石 f=8 ～10（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩等） ③ 中等坚固岩石 f=4 ～6 （如普通砂岩，铁矿等） ④ 不坚固岩石 f=0.8～3 （如黄土、仅为0.3） 矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。 强度是指矿岩抵抗压缩，拉伸，弯曲及剪切等单向作用的性能。而坚固性所抵抗的外力却是一种综合的外力。（如抵抗锹，稿，机械碎破，炸药的综合作用力）。
岩石软硬界定
岩石按岩体分级标准GB50218-94是如何进行工程分类的? 岩石级别坚固程度代表性岩石 Ⅰ最坚固最坚固、致密、有韧性的石英岩、玄武岩和其他 各种特别坚固的岩石。(f=20) Ⅱ很坚固很坚固的花岗岩、石英斑岩、硅质片岩，较坚固 的石英岩，最坚固的砂岩和石灰岩.(f=15) Ⅲ坚固致密的花岗岩，很坚固的砂岩和石灰岩，石英矿 脉，坚固的砾岩，很坚固的铁矿石.(f=10) Ⅲa 坚固坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁 矿，不坚固的花岗岩。(f=8) Ⅳ比较坚固一般的砂岩、铁矿石(f=6) Ⅳa 比较坚固砂质页岩，页岩质砂岩。(f=5) Ⅴ中等坚固坚固的泥质页岩，不坚固的砂岩和石灰岩，软砾 石。(f=4) Ⅴa 中等坚固各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩.(f=3) Ⅵ比较软软弱页岩，很软的石灰岩，白垩，盐岩，石膏， 无烟煤，破碎的砂岩和石质土壤.(f=2) Ⅵa 比较软碎石质土壤，破碎的页岩，粘结成块的砾石、碎 石，坚固的煤，硬化的粘土。(f=1.5) Ⅶ软软致密粘土，较软的烟煤，坚固的冲击土层，粘土质土壤。(f=1) Ⅶa 软软砂质粘土、砾石，黄土。(f=0.8) Ⅷ土状腐殖土，泥煤，软砂质土壤，湿砂。(f=0.6) Ⅸ松散状砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采下来的煤. (f=0.5) Ⅹ流沙状流沙，沼泽土壤，含水黄土及其他含水土壤. (f=0.3) A 表示矿岩的坚固性的量化指标. 人们在长期的实践中认识到，有些岩石不容易破坏，有一些则难于破碎。难于破碎的岩石一般也难于凿岩，难于爆破，则它们的硬度也比较大，概括的说就是比较坚固。因此，人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。坚固性的大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数f值）。 坚固性系数f=R/100 (R单位kg/cm2) 式中R——为岩石标准试样的单向极限抗压强度值。 通常用的普氏岩石分及法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的。 如： ①极坚固岩石f=15～20（坚固的花岗岩，石灰岩，石英岩等） ②坚硬岩石f=8 ～10（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩等） ③中等坚固岩石f=4 ～6 （如普通砂岩，铁矿等） ④不坚固岩石f=0.8～3 （如黄土、仅为0.3） 矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。
岩石的吸水性试验作业指导书
岩石的吸水性试验作业指导书 1依据标准：《公路工程岩石试验规程》JTG E41-2005； 2试验目的及试验范围： 2.1吸水性用吸水率和饱水率来表示。岩石的吸水率和饱水率能有效地反映岩石微裂隙的发育程度，可以用判断岩石的抗冻和抗风化性能。 2.2岩石的吸水率采用自由吸水法测定，饱和吸水率采用煮沸法或真空抽气法测定。 2.3本试验适用于遇水不崩解，不溶解或不干缩湿胀的岩石。3试验环境：进入试验室内先检查温湿度仪，并在记录中注明试验时室内的温湿度。 4试验准备： 4.1试验仪器
4.2试样制备 4.2.1规则试样制备 4.2.1.1建筑地基的岩石试验，采用圆柱体作为标准试件，直径为50mm±2mm、高径比为2：1。每组试件共6个。 4.2.1.2桥梁工程用的石料试验，采用立方体作为标准试件，直径为70mm±2mm、每组试件共6个。 4.2.1.3路面工程用的石料试验，采用圆柱体或立方体作为标准试件，直径或边长均为50mm±2mm、每组试件共6个。 4.2.2不规则试样宜采用边长或直径为40mm—50mm的浑圆形岩块。 5.试验步骤：依据《公路工程岩石试验规程JTG E41-2005》T0205-2005试验方法进行试验。 6.试验结果整理： 6.1岩石的吸水率和饱水率分别按公式(T0205-1)、(T0205-2)计算：精确到0.1% m1-m
w a= ————×100 (T0205-1) m m2-m w sa= ————×100 (T0205-2) m 式中w a—岩石吸水率，%； W sa—岩石饱和吸水率，%； m1—烘至恒量时的试件质量，g； m2—强制饱和后的试件质量，g； m—烘至恒量时的试件质量，g； 冻融后岩石的质量损失率取3个试件试验结果的算术平均值。 6.2岩石的饱水系数按公式(T0205-3)计算：精确到0.01% w a K w= ————(T0205-3) W sa 式中K w—饱水系数； 7.试验记录及报告：吸水性试验记录应包括岩石名称、试验编号、试件编号、试件描述、试验方法、干试件质量、试件浸水后质量、试件强制饱水后质量。 8.试验注意事项： 9.1试件形状可采用规则的或不规则的，如是不规则的要近似立方体。 9.2吸水时间是本试验的关键。试验证明，浸水12小时，一般可达到绝对吸水率的85%，浸水48小时，一般可达到绝
岩石分类及硬度级别
岩石分类及硬度级别 岩石级别坚固程度代表性岩石 Ⅰ最坚固最坚固、致密、有韧性的石英岩、玄武岩和其他 各种特别坚固的岩石。(f=20) Ⅱ很坚固很坚固的花岗岩、石英斑岩、硅质片岩，较坚固 的石英岩，最坚固的砂岩和石灰岩.(f=15) Ⅲ坚固致密的花岗岩，很坚固的砂岩和石灰岩，石英矿 脉，坚固的砾岩，很坚固的铁矿石.(f=10) Ⅲa 坚固坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁 矿，不坚固的花岗岩。(f=8) Ⅳ比较坚固一般的砂岩、铁矿石(f=6) Ⅳa 比较坚固砂质页岩，页岩质砂岩。(f=5) Ⅴ中等坚固坚固的泥质页岩，不坚固的砂岩和石灰岩，软砾 石。(f=4) Ⅴa 中等坚固各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩.(f=3) Ⅵ比较软软弱页岩，很软的石灰岩，白垩，盐岩，石膏， 无烟煤，破碎的砂岩和石质土壤.(f=2) Ⅵa 比较软碎石质土壤，破碎的页岩，粘结成块的砾石、碎 石，坚固的煤，硬化的粘土。(f=1.5) Ⅶ软软致密粘土，较软的烟煤，坚固的冲击土层，粘土质土壤。(f=1) Ⅶa 软软砂质粘土、砾石，黄土。(f=0.8) Ⅷ土状腐殖土，泥煤，软砂质土壤，湿砂。(f=0.6) Ⅸ松散状砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采下来的煤. (f=0.5) Ⅹ流沙状流沙，沼泽土壤，含水黄土及其他含水土壤. (f=0.3) A
表示矿岩的坚固性的量化指标. 人们在长期的实践中认识到，有些岩石不容易破坏，有一些则难于破碎。难于破碎的岩石一般也难于凿岩，难于爆破，则它们的硬度也比较大，概括的说就是比较坚固。因此，人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。坚固性的大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数f值）。 坚固性系数f=R/100 (R单位kg/cm2) 式中R——为岩石标准试样的单向极限抗压强度值。 通常用的普氏岩石分及法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的。 如： ①极坚固岩石f=15～20（坚固的花岗岩，石灰岩，石英岩等） ②坚硬岩石f=8 ～10（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩等） ③中等坚固岩石f=4 ～6 （如普通砂岩，铁矿等） ④不坚固岩石f=0.8～3 （如黄土、仅为0.3） 矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。强度是指矿岩抵抗压缩，拉伸，弯曲及剪切等单向作用的性能。而坚固性所抵抗的外力却是一种综合的外力。（如抵抗锹，稿，机械碎破，炸药的综合作用力）。
吸水率试验
吸水率试验（T 0205-2005） 4.5.1 目的与适用范围 4.5.1.1 岩石的吸水性用吸水率和饱和吸水率表示。岩石的吸水率和饱和吸水率能有效地放放映岩石微裂隙的发育程度，可用来判断岩石的抗冻和抗风化等性能。 4.5.1.2 岩石吸水率采用自由吸水法测定，饱和吸水率采用沸煮法或真空抽气法测定。 4.5.1.3 本试验适用于遇水不崩解、不溶解或不干缩湿胀的岩石。 4.5.2 仪器设备 切石机、钻石机、磨石机等岩石试件加工设备。 天平、烘箱、抽气设备、沸煮水槽 4.5.3 试件步骤 4.5.3.1 将试件放入温度为105℃~110℃的烘箱内烘至恒重，烘干时间为12h~24h，取出置于干燥器内冷却至室温（20℃±2℃），称其质量，精确至0.01g （后同） 4.5.3.2 将称量后的试件置于盛水容器内，先注水至试件高度的1/4处，以后每隔2h分别注水至试件高度的1/2和3/4处，6h后将水加至高出试件顶面20mm，以利试件内空气逸出。试件全部被水淹没后再自由吸水48h.。 4.5.3.3 取出浸水试件，用纱布擦去试件表面水分，立即称其质量。 4.5.3.4 试件强制饱和，任选如下一种方法： 用沸煮法饱和试件：将称量后的试件放入水槽中，注水至试件高度的一半，静置2h，再加水使试件浸没，煮沸6h以上，并保持水的深度不变。煮沸停止后静置水槽，待其冷却，取出试件，用湿纱布擦去表面水分，立即称其质量。 用真空抽气法饱和试件：将称量后的试件置于真空干燥器中，注入洁净水，睡眠高出试件顶面20mm，开动抽气机，抽气时真空压力需达100kPa，保持此真空状态直至无气泡发生为止（不小于4h）。经真空抽气的试件应放置在原容器中，在大气压力下静置4h，取出试件，用湿纱布擦去表面水分，立即称其质量。
润湿性的测量方法
润湿性的测量方法 测量润湿性的方法很多，按测量目的的不同可分为两大类，即定性方法和定量方法。其中定量方法主要有接触角法、渗吸与排驱法（Amott方法）和USBM（美国矿物局）方法。定性测量方法种类很多，包括渗吸率、显微镜检测、浮选法、玻璃滑动法、相对渗透率曲线法、渗透率与饱和度关系曲线、毛管压力曲线、毛细测量法、排驱毛管压力、油藏测井曲线、核磁共振法以及染色吸附法。 一润湿性的定量测量方法 一般定量测量常用以下三种方法：（1）接触角法；（2）Amott方法（渗吸和排驱）；（3）USBM 方法。 1．接触角法： 接触角法测量的是一个特定表面的润湿性。在油水系统中就是测量光滑矿物表面上油和水的润湿性。 石油工业中一般用悬滴法测量接触角，第一步要全部彻底的清洗仪器，因为即使微量的杂质也能改变润湿性。当用纯净流体和人造岩心时接触角法是最好的测量方法。此法也用来检验实验条件对润湿性的影响，如压力、温度和水的化学性质。 润湿角测量的一个问题是滞后现象。测量的接触角有前进角和后退角两种，前进角是向前推液滴边缘测得的，而后退角是向后拉测得的，二者之差就是接触角滞后。引起滞后的原因有三种：a、表面粗糙度；b、表面非均质性；c、大分子水垢的表面固定性。 将接触角用于油藏岩石的第二个问题是它仅仅反映岩石局部的润湿性，不能考虑岩石表面的非均质性。第三个限制是得不到有关岩石上是否存在永久连接有机覆盖物的信息。2．Amott方法 USBM方法和Amott方法测量的是岩心的平均润湿性。当测量天然状态岩心或恢复原态岩心时，这两种方法要好于接触角法。确定岩心是否清洗完全必须用USBM方法或Amott方法。USBM方法有时要优于Amott方法，因为后者在中性润湿附近不敏感。改进的USBM 方法可以进行USBM和Amott两种方法的指数计算。 Amott方法是把渗吸和驱替结合起来测量岩石的平均润湿性。测量之前，所用的岩心先要在水中通过离心作用直至达到残余油饱和度（ROS），然后才可进行Amott方法实验。 Amott方法主要由以下四步组成： ①将岩心浸入油中，20小时后测量被油的自发吸入所排出的水的体积； ②岩心在油中离心达到束缚水饱和度（IWS），测量排出的水的总量； ③将岩心浸入水中，20小时后测量被水的自吸排出的油的体积； ④在水中离心直至达到残余油饱和度，测量排出的油的总量。 注意：岩心可能是通过流动而不是离心达到ROS和IWS，尤其对于不能用离心机的非固态物质必须如此。 分别引入油驱比和水驱比的定义如下： 油驱比： 水驱比： 其中δo--- 油驱比 δw--- 水驱比 Vwsp--- 通过油的自吸所排出的水的体积 V osp--- 通过水的自吸所排出的油的体积
中国石油大学(华东)岩石润湿性测定实验
岩石润湿性测定实验 一、实验目的 1、了解光学投影法测定岩石润湿角的原理和方法； 2、了解界面张力的测定原理和方法； 3、加深对岩石润湿性、界面张力的认识。 二．实验原理 1．光学投影法测定岩石润湿角 液体对固体表面的润湿情况可以通过直接测定接触角来确定。将待测矿物磨成光面，浸入油(或水)中，如图1所示，在矿物光面上滴一滴水(或油)，直径约1～2mm，然后通过光学系统将一组光线投射到液滴上，将液滴放大、投影到屏幕上，直接测出润湿角，或测量液滴的高度h和它与岩石接触处的长度D，按下式计算接触角θ： 2h tg= 2D 式中，θ—润湿角，°； h—液滴高度，mm； D—液滴和固体表面接触的弦长，mm。 图1 投影法润湿角示意图 2．悬滴法测定液滴界面张力 悬滴法适用于密度差较大的测定液-液或气-液之间的界面张力，测量范围为10-1～10-2mN m。
液体自管口滴落时，当液滴接近最大直径时，用光学设备记录下液滴图像。测量液滴的相关参数，利用下式计算界面张力： 2 gd =H ερσ? ，12=ρρρ?- ，sn n d =d S ε 式中，σ—界面张力，mN m ； 12ρρ、 —待测两相流体的密度，3 g cm ； ρ?—两相待测试样的密度差，3g cm ； d ε—实际液滴的最大水平直径，cm ； sn d —从液滴底部算起，高度为n d 10 ε高度处液滴的直径，cm ； n S —液滴 n d 10 ε高度处的直径与最大直径的比值； H —液滴形态的修正值，由n S 查表得到。 （a ）烧杯中气泡或液滴形状 （b ）气泡或液滴放大图 图2 悬滴法测界面张力示意图 三、实验仪器
岩石的基本物理力学性质及其试验方法
第一讲岩石的基本物理力学性质及其试验方法(之一) 一、内容提要： 本讲主要讲述岩石的物理力学性能等指标及其试验方法，岩石的强度特性。 二、重点、难点： 岩石的强度特性，对岩石的物理力学性能等指标及其试验方法作一般了解。 一、概述 岩体力学是研究岩石和岩体力学性能的理论和应用的科学，是探讨岩石和岩体对其周围物理环境(力场)的变化作出反应的一门力学分支。 所谓的岩石是指由矿物和岩屑在长期的地质作用下，按一定规律聚集而成的自然体。由于成因的不同，岩石可分成火成岩、沉积岩、变质岩三大类。岩体是指在一定工程范围内的自然地质体。通常认为岩体是由岩石和结构面组成。所谓的结构面是指没有或者具有极低抗拉强度的力学不连续面，它包括一切地质分离面。这些地质分离面大到延伸几公里的断层，小到岩石矿物中的片理和解理等。从结构面的力学来看，它往往是岩体中相对比较薄弱的环节。因此，结构面的力学特性在一定的条件下将控制岩体的力学特性，控制岩体的强度和变形。 【例题1】岩石按其成因可分为( )三大类。 A.火成岩、沉积岩、变质岩 B.花岗岩、砂页岩、片麻岩 C.火成岩、深成岩、浅成岩 D.坚硬岩、硬岩、软岩答案：A 【例题2】片麻岩属于( )。 A.火成岩 B. 沉积岩 C. 变质岩 答案：C 【例题3】在一定的条件下控制岩体的力学特性，控制岩体的强度和变形的是( )。 A.岩石的种类 B.岩石的矿物组成 C.结构面的力学特性 D.岩石的体积大小答案：C 二、岩石的基本物理力学性质及其试验方法 (一)岩石的质量指标 与岩石的质量有关的指标是岩石的最基本的，也是在岩石工程中最常用的指标。 1岩石的颗粒密度(原称为比重) 岩石的颗粒密度是指岩石的固体物质的质量与其体积之比值。岩石颗粒密度通常采用比重瓶法来求得。其试验方法见相关的国家标准。岩石颗粒密度可按下式计算 2岩石的块体密度 岩石的块体密度是指单位体积岩块的质量。按照岩块含水率的不同，可分成干密度、饱和密度和湿密度。 (1)岩石的干密度 岩石的干密度通常是指在烘干状态下岩块单位体积的质量。该指标一般都采用量积法求得。即将岩块加工成标准试件(所谓的标准试件是指满足圆柱体直径为48～54mm，高径比为2.0～2.5，含大颗粒的岩石，其试件直径应大于岩石最大颗粒直径的10倍；并对试件加工具有以下的要求；沿试件高度，直径或边长的误差不得大于0.3mm；试件两端面的不平整度误差不得大于0.05mm；端面垂直于试件轴线，最大偏差不得大于0.25。)。测量试件直径或边长以及高度后，将试件置于烘箱中，在105～110℃的恒温下烘24h，再将试件放入干燥器内冷却至重温，最后称试件的质量。岩块干
岩石硬度分级
也难以凿岩，难以爆破，则它们的硬度也比较大，概括地说就是比较坚固。因此人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。 坚固性大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数（f值）。 坚固性系数f=R/100(R单位 Kg/cm2) R-岩石标准试样的单向极限抗压强度值。如： ①极坚固岩石f=15~20（坚固的花岗岩、石英岩、石灰岩等） ②坚固岩石f=8~10（不坚固的花岗岩，坚固的砂岩等） ③中等坚固岩石f=4~6（普通砂岩，铁矿等） ④不坚固岩石f=~3（如黄土，仅为） 矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。强度是指矿岩 抗压缩、拉伸、弯曲及剪切等单向作用的性能，而坚固性所抵抗的外力却是一种综合的外力（如抵抗锹、镐、机械破碎，炸药的综合作用力）。 莫氏硬度 陶瓷及矿物材料常用的划痕硬度叫做莫氏硬度，它只表示硬度由小到大的顺序，不表示软硬的程度。后面的矿物可以划破前面矿物的表面。一般莫氏硬度按10级标准的莫氏硬度计确定，后来因为出现了一些人工合成的硬度大的材料，又将莫氏硬度分为15级。 维氏硬度 在陶瓷材料的研究中，精确测定材料的硬度，通常在维氏显微硬度计上进行。 岩石分级
岩石可分三大类：1、岩浆岩（喷出岩）2、沉积岩 3、变质岩 1、岩浆岩主要有：花岗岩、安山岩、闪长岩、流纹岩、玄武岩、辉长岩等。 2、沉积岩主要有：石英砂岩、石灰砾岩、泥铁岩、白云岩、泥岩、石膏等。 3、变质岩主要有：片麻岩、绿泥石片岩、千枚岩、大理岩、云母片岩等。 虽然岩石的面貌是千变万化的，但是从它们的形成环境，也就是从成因上来划分，可以把岩石分为三大类：沉积岩、岩浆岩和变质岩 1、沉积岩：沉积岩是在地表或近地表不太深的地方形成的一种岩石类型，它是由风化产物、火山 物质、有机物质等碎屑物质在常温常压下经过搬运、沉积和石化作用，最后形成的岩石。不论哪种方式形成的碎屑物质都要经过搬运过程，然后在合适的环境中沉积下来，经过漫长的压实作用，石化成坚硬的沉积岩。沉积岩依照沉积物颗粒的大小又分砾岩、砂岩、页岩、石灰岩。 沉积岩的形成：1、风化侵蚀：在河流上的大石头，经年累月被侵蚀风华，逐渐崩解成小的泥沙、碎屑。2、搬运：这些碎屑被水流从上游搬运到下游。3、堆积：下游流速减缓，搬运力减小，岩石碎屑便沉积下来。4、压密：新的沉积物压在旧的沉积物上，时间久了，底下的沉积物被压得较紧实。5、胶结：地下水经过沉积物的孔隙，带来的矿物质填满孔隙，使岩石碎屑颗粒紧紧胶结在一起，形成沉积岩。6、露出：沉积在海底的沉积岩层在板块运动的推挤下拱出海面，露出地表。 2、岩浆岩：岩浆岩也叫火成岩，是在地壳深处或上地幔中形成的岩浆，在侵入到地壳上部或者喷 出地表冷却凝固并经过结晶作用形成的岩石。因为它形成的条件和沉积岩差别很大，因此它的特点也与沉积岩明显不同。岩浆岩又分安山岩、玄武岩、花岗岩。有地底岩浆冷却凝固形成。 由于岩浆成分和冷却方式不同，便形成不同的火成岩。岩浆岩的形成：1、安山岩：岩浆由火山口喷出地面，快速冷却形成。2、玄武岩：岩浆经由缓和喷发漫流而出，逐渐冷凝形成的。3、花岗岩：岩浆并不喷出地面，而是在地下慢慢冷却形成的。 3、变质岩：在地壳形成和发展过程中，早先形成的岩石，包括沉积岩、岩浆岩，由于后来地质环 境和物理化学条件的变化，在固态情况下发生了矿物组成调整、结构构造改变甚至化学成分的变化，从而形成一种新的岩石，这种岩石被称为变质岩。变质岩是大陆地壳中最主要的岩石类型之一。变质岩又分板岩、片岩、片麻岩、大理石。变质岩的形成：1、为变质前的岩层：由于沉积或火山作用，堆积出一层层岩层。2、挤压岩层：在强大压力和摩擦力作用下，产生温度和压力，使得深埋在地下岩石发生变质作用。3、变质成新岩石：岩石里分散排布的矿物结晶会呈规矩排列，或生出新矿物来，而变成各种新的变质岩。 在全球陆地表面，沉积岩覆盖了75%，岩浆岩和变质岩占陆地面积1/4。但是到了地下深处，沉积岩逐渐变成了少数民族。在整个地壳中，沉积岩只占地壳体积的8%，变质岩占了27%，剩下的65%都是岩浆岩。
岩石力学实验-煤和岩石吸水性测定实验
实验八、岩石吸水性测定 一、实验目的 煤和岩石吸水率分为强制吸水率和自然吸水率，煤和岩石自然吸水率是指煤和岩石在标准大气压力和室温条件下吸入水的质量与试件固体质量的比值，煤和岩石强制吸水率是指煤和岩石在强制状态下最大吸入水的质量与试件固体质量的比值。通过本实验，要了解煤（岩石）自然吸水率测试程序及测试仪器设备，掌握煤（岩石）自然吸水率测试过程及计算方法。 二、实验仪器及工具 1、干燥器 2、天平 3、水盆 三、实验原理 实验的自然吸水率应按照下式计算： ?1)×100% ωz=(M1 M 式中 ωz—煤或岩石的自然吸水率； M—试件烘干后的质量，g； M1—试件自然饱和吸水后的质量，g。 四、实验步骤 自然吸水率的测定 （1）将试件放在105~110°C的烘箱中干燥24h，取出试件，放在干燥器中冷却至室温，称重得M。 （2）在盛水容器中放置几根直径相同的玻璃棒，每根玻璃棒间距 1~2cm，将岩块架在玻璃棒上，每个试件间距1~2cm。 （3）向容器中注水至试件的四分之一高度，以后每隔2h注水一次，每次注水量为使容器液面升高数值等于试件高度的四分之一，直至最后液面高出试件1~2cm为止。 （4）24h后将试件取出，用湿毛巾擦去表面水分，第一次称重。称重后仍放回盛水容器中，以后每隔24h称重一次，直至前后两次质量差不超过0.01g为止。最后一次的称重即为试件吸水后的质量M1。 五、实验现象及数据记录
六、实验结果及数据分析 将实验数据带入上述公式得： ?1)×100% ωz=(M1 M =1.56% 即所测试件的自然饱和吸水率为1.56%。 七、心得体会 通过本次实验，我学会了如何测定煤和岩石的含水率，并对所得数据进行处理，且了解到自然吸水率与强制吸水率的不同之处。煤岩物理性质的研究对于井下环境的判断有重大影响，做好基础研究是矿山安全的重要保障。
岩石单轴抗压试验记录表
岩石单轴抗压试验记录表 表格编号： 工程名称：钻孔或探坑编号：取样地点： 环境条件：样品特性描述：试验日期：年月日仪器设备名称及编号：依据标准名称或代号： 其它信息： 岩石名称试验编号受力方向含水状态 试样尺寸破坏最大 载荷 (kN) 单轴抗压 强度 (MPa) 备注平均直径 (cm) 平均高度 (cm) 横截面积 (cm2) 试验：记录：计算：校核： 1
2 岩石变形试验计录表 表格编号： 工程名称： 试验直径： Eso=： (MPa) 试验日期： 年 月 日 岩石名称： 试样高度： μ ： 试样编号： 试样面积： R ： (MPa) 依据标准名称或代号： 仪器设备名称及编号： 其它信息： 时间 加载 纵向应变 横向应变 体积应变 备注 h min sec 载荷 (kN) 轴向应力 (MPa) 测量值 平均 测量值 平均 1 2 3 1 2 3 试验： 记录： 计算： 校核：
岩石劈裂法试验记录表 表格编号： 工程名称：钻孔或探坑编号：取样地点： 环境条件：样品特性描述：试验日期：年月日依据标准名称或代号：仪器设备名称及编号：其它信息： 岩石名称试样编号受力方向含水状态 试样尺寸破坏最大 荷载 (kN) 岩石抗拉 强度 (MPa) 备注平均直径 （cm） 平均高度 (cm) 横截面积 (cm2) 试样描述 试验：记录：计算：校核： 3
岩石容重试验记录表（容积法） 表格编号： 工程名称：样品特性描述：钻孔或探坑编号： 取样地点：环境条件：试验日期：年月日仪器设备名称及编号：依据标准名称或代号： 其它信息： 岩石名称试样编号 试样尺寸(cm) 试样体积 (cm３) 烘干试样 (g) 岩石容重 (g/cm３) 备注直径或边长高度 测定值平均值测定值平均值 试验：记录：计算：校核： 4
岩石润湿性的测定实验报告
中国石油大学 油层物理 实验报告 实验日期： 2010.12.17 成绩： 班级： 石工10-15班 学号： 10131504 姓名： 于秀玲 教师： 王玉靖 同组者： 秘荣冉 宋文辉 岩石润湿性的测定 一．实验目的 1．了解光学投影法测定岩石润湿角的原理及方法； 2．加深对岩石润湿性的认识。 二．实验原理 液体对固体表面的润湿情况可以通过直接测定接触角来确定。将待测矿物磨成光面，浸入油(或水)中，如图1所示，在矿物光面上滴一滴水(或油)，直径约1～2mm ，然后通过光学系统将一组光线投射到液滴上，将液滴放大、投影到屏幕上，直接测出润湿角，或测量液 滴的高度h 和它与岩石接触处的长度D ，按下式计算接触角θ： D h tg 22 = θ 式中， θ—润湿角，°； h —液滴高度，mm ； D —液滴和固体表面接触的弦长，mm 。
三．实验仪器 HARKE-SPCA接触角测定仪如图2所示 四．实验步骤 1．将直流电源的插头一端插入接线板内另一端插入仪器后面的电源插座内。 2．将通讯线连接主机与计算机COM2通讯口。 3．打开接线板的电源开关。 4．旋转仪器后面的光源旋钮，顺时针旋转，看到光源亮度逐渐增强。 5．打开接触角软件图标。 6．开启视频。 7．调整滴液针头。初次使用接触角测定仪对焦比较繁琐，首先向下移动滴液针头，停在变倍显微镜水平线以下的位置，然后旋转固定在上下移动器上的水平移动旋钮，左右调整针头，当软件图像显示窗口出现针头虚影时停止。 8．调整调焦手轮，直到图像清晰。 9．将显微镜放大倍数调整到1.5倍。 10．将吸液管吸满液体安装在固定夹上。旋转测微头，液体将缓缓流出，形成液滴。11．用脱脂巾擦干针头上的液体，再在工作台上放置被测的固体试样。最好是长条的20×60mm左右。 12．点击配置栏，在试验设置对话框，在相关栏添入相关数值。 13．上升移动工作台至界面上红色水平线的下方（1mm左右），见图3。 14．旋转测微头，当针头流出大约3-5ul左右的液体时停止。 15．旋转工作台升降手轮，使试样表面接触液滴，然后下降一点。液滴显示在视窗内，见图4。 16．点击开始试验绿色三角形图标，试验将按照设置的时间间隔自动拍摄图像，直至完毕。17．关闭视频，点击软件界面下面的电影图片任意一张，图片将显示在大窗口中，见图5。 图3 图4 图5五．接触角分析方法 1. 切线法
油层物理-岩石润湿性测定实验-中国石油大学
中国石油大学油层物理实验报告 实验日期: 201４、1０、10成绩: 班级：石工学号: 姓名:教师: 同组者： 岩石润湿性测定实验 一、实验目得 1.了解光学投影法测定岩石润湿角得原理及方法; 2.了解界面张力得测定原理及方法; 3.加深对岩石润湿性、界面张力得认识。 二、实验原理 1.光学投影法测定岩石润湿角 液体对固体表面得润湿情况可以通过直接测定接触角来确定。将待测矿物磨成光面,浸入油(或水）中,如图1所示,在矿物光面上滴一滴水（或油),直径约１～2mm,然后通过光学系统将一组光线投射到液滴上,将液滴放大、投影到屏幕上,直接测出润湿角,或测量液滴得高度ｈ与它与岩石接触处得长度D,按下式计算接触角θ: 式中θ—润湿角，()； h—液滴高度，ｍm; Ｄ—液滴与固体表面接触得弦长，mｍ。 图1 投影法测润湿角示意图 2.悬滴法测定液滴界面张力 悬滴法适用于密度差较大得测定液－液或气－液之间得界面张力,测量范围为10-1～1０-2 mＮ／m。 液体自管口滴落时,当液滴接近最大直径时，用光学设备记录下液滴图像。测量液滴得相关参数,利用下式计算界面张力: 式中—界面张力,mN/ｍ; 、—待测两相流体得密度,g/cm3; —两相待测试样得密度差，g／cm3; —实际液滴得最大水平直径,ｃm; —从液滴底部算起,高度为高度处液滴得直径，cm; —液滴高度处得直径与最大直径得比值; —液滴形态得修正值,由查表得到。
(a)烧杯中气泡或液滴形状（b)气泡或液滴放大图 图2 悬滴法测界面张力示意图 三、实验流程 图3接触角测定仪 四、实验操作步骤 １、打开接线板得电源开关。 2、顺时针旋转仪器后面得光源旋钮,光源亮度逐渐增强。 3、打开接触角软件图标,开启视频。 4、调整滴液针头:先向下移动滴液针头,停在变倍显微镜水平线以上得位置，然后旋转固定在上下移动器上得水平移动旋钮,左右调整针头,当软件图像显示窗口出现针头虚影时停止。 5、调整调焦手轮，直到图像清晰。 ６、将显微镜放大倍数调整到１、5倍。 7、将吸液管吸满液体安装在固定夹上。旋转测微头，液体将缓缓流出,形成液滴。 8、用脱脂巾擦干针头上得液体,再在工作台上放置被测得固体试样。 ９、上升移动工作台至界面上红色水平线得下方(１ｍm左右),见图4。
岩石润湿性的测定
中国石油大学油层物理实验报告 实验日期： 2014.9.24 成绩： 班级： 石工12-7班 学号： 12021307 姓名： 李东杰 教师： 张俨彬 同组者： 董希鹏 岩石润湿性测定实验 一．实验目的 1．了解光学投影法测定岩石润湿角的原理及方法； 2．了解界面张力的测定原理及方法； 3．加深对岩石润湿性、界面张力的认识。 二．实验原理 1．光学投影法测定岩石润湿角 液体对固体表面的润湿情况可以通过直接测定接触角来确定。将待测矿物磨成光面，浸入油(或水)中，如图1所示，在矿物光面上滴一滴水(或油)，直径约1～2mm ，然后通过光学系统将一组光线投射到液滴上，将液滴放大、投影到屏幕上，直接测出润湿角，或测量液滴的高度h 和它与岩石接触处的长度D ，按下式计算接触角θ： D h tg 22 = θ 式中， θ—润湿角，°； h —液滴高度，mm ； D —液滴和固体表面接触的弦长，mm 。 图 1 投影法润湿角示意图 2．悬滴法测定液滴界面张力 悬滴法适用于密度差较大的测定液-液或气-液之间的界面张力，测量范 围为10-1～10-2 mN/m 。 液体自管口滴落时，当液滴接近最大直径时，用光学设备记录下液滴图像。测量液滴的相关参数，利用下式计算界面张力： ， 21ρρρ-=Δ ， e sn n d d S = 式中，σ—界面张力，mN/m ； 21ρρ、—待测两相流体的密度，g/cm 3； 2 e gd H ρσ?=
ρ?—两相待测试样的密度差，g/cm 3 ； e d —实际液滴的最大水平直径，cm ； sn d —从液滴底部算起，高度为e d n 10 高度处液滴的直径，cm ； n S —液滴e d n 10 高度处的直径与最大直径的比值； H —液滴形态的修正值，由n S 查表得到。 （a ）烧杯中气泡或液滴形状 （b ） 气泡或液滴放大图 图2 悬滴法测界面张力示意图 三．实验仪器 图3 HARKE-SPCA 接触角测定仪 四．实验步骤 1．打开电源开关。 2．顺时针旋转仪器后面的光源旋钮，看到光源亮度逐渐增强。
[建筑]岩石毛管压力曲线的测定编制说明
油藏岩石润湿性测定(征求意见稿) 修订说明 一.任务来源 本标准根据石油工业标准化技术委员会秘书处文件油标委字[2005]5号转发《关于下发2005年石油天然气行业标准制修订项目计划的通知》的通知修订本标准，序号为。（有待确定）二. 修订本标准的目的意义 油藏岩石的表面形式即润湿性是岩石与流体综合特性的体现，是油藏描述的重要内容之一，它影响油藏的原始油水分布、束缚水及残余油饱和度的大小，同时也对相对渗透率曲线、毛管压力曲线、油藏电性和三次采油具有一定的影响。因此准确测量油藏岩石的润湿性对于油田开发动态模拟和选择提高采收率方法具有重要意义。国内现行的油藏岩石润湿性测定行业标准为SY/T 5153-1999。该标准至今已使用6年，随着技术的发展，取芯方式不断改进，实验方法不断完善。 原标准已经不能适应当前生产和科研的需要，部分内容需要修改和增加，为了保持标准的综合性、完整性，将该标准进行修订是非常有必要的。 三. 起草工作的简要过程 中国石化胜利油田分公司地质科学研究院承担了原标准的修订工作，200 年月申请立项修订该行业标准。由于长期从事油藏岩石物理性质和渗流特性的测试与研究工作，了解掌握国内外本行业的现状和发展方向，从年月起到2006年6月，先后多次到油田、石油院校调研，向有关专家征求意见，收集资料。在原标准的基础上修订了油藏岩石润湿性测定行业标准，并完成了征求意见稿。于2006年7月13日分别给个标准化委员和有关专家寄去了标准的征求意见稿。 四.修订本标准的依据 本标准在原标准的基础上，根据油层物理学的基本概念和基本理论及国内同行业生产研究中对润湿性测定的要求，参考了美国岩心公司关于该参数测定的操作规程和质量控制方法进行修改。 五.新旧标准的比较 本标准与修订前的标准相比，新标准主要做了如下重要修订： 1.增加了弱胶结或未胶结油藏岩石类型的取样、样品制备及保存方式；