毛管力曲线
毛管压力曲线与J函数
9
r
• 当曲面为柱面时 • ①当珠泡处于停止状态时，球形曲面产生的毛管力
方向指向油相内
• 柱面产生的毛管力
• 方向也指向油相内 • 故油柱或液泡静态的毛管力效应PⅠ为
PI
= P′ P′′= 2σ R
σ r
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= 2σ (cos θ 0.5)
10
r
• ②当珠泡运动到喉道时，所需阻力就更大 P P 2
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七 毛管压力曲线的分析及应用
教学目的 掌握利用毛管压力曲线来直接或者间接确定 储层参数。
教学重点、难点 利用毛管压力曲线来确定饱和度随油水过渡 带高度之间关系
教法说明 课堂讲授
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• （一）毛管压力曲线的分析
Pc
Pc50
b
a
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0 Swi
50 湿相饱和度
•即
2 Pc • k
c • cos
•令
2 J (Sw)
c
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33
则
由于θ值很难用储油物性测出，因此忽略掉：
• б—达因/cm 界面张力
• K—渗透率 cm²
• θ—接触角 °
• —孔隙度 %
• Pc—毛管力 达因/cm²
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34
•
9、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定 。21.8.1521.8.15Sunday, August 15, 2021
•
10、低头要有勇气，抬头要有低气。14:10:3014:10:3014:108/15/2021 2:10:30 PM
•
11、人总是珍惜为得到。21.8.1514:10: 3014:1 0Aug -2115-Aug -21
油层物理实验报告压汞毛管力曲线测定.doc
百度文库- 让每个人平等地提升自我中国石油大学油层物理实验报告实验日期：成绩：班级：石工11-1学号：姓名：李悦静教师：张俨彬同组者：周璇武诗琪徐睿智压汞毛管力曲线测定一、实验目的1．了解压汞仪的工作原理及仪器结构；2．掌握毛管力曲线的测定方法及实验数据处理方法。
二、实验原理岩石的孔隙结构极其复杂，可以看作一系列相互连通的毛细管网络。
汞不润湿岩石孔隙，在外加压力作用下，汞克服毛管力可进入岩石孔隙。
随压力增加，汞依次由大到小进入岩石孔隙，岩心中的汞饱和度不断增加。
注入压力与岩心中汞饱和度的关系曲线即为毛管力曲线，如图4-1 所示。
图 1 典型毛管压力曲线三．实验设备图 2压汞仪流程图( 岩心尺寸：φ25× 20--25mm，系统最高压力50MPa) 全套仪器由高压岩心室，汞体积计量系统，压力计量系统，补汞装置，高压动力系统，真空系统六大部分组成。
1、高压岩心室：该仪器设有一个岩心室，岩心室采用不锈钢材质，对称半螺纹密封，密封可靠，使用便捷；样品参数：φ25×20--25mm 岩样；可测孔隙直径范围： ~750 μm 。
2、汞体积计量系统：采用高精度差压传感器配合特制汞体积计量管进行计量，精度高、稳定性好；汞体积分辨率：≤30 μl；最低退出压力：≤。
3、压力计量系统：采用串联阶梯式计量的方法，主要由四个不同量程的压力表串联连接，由压力控制阀自动选择不同量程的压力表计量不同压力段的压力值，提高了测量的准确性；压力表量程：、1、6、60MPa 各一支；可测定压力点数目：≥ 100个。
4、补汞装置：主要由调节系统，汞面探测系统及汞杯组成，并由指示灯显示汞面位置。
图3压汞仪设备图5、高压动力系统：由高压计量泵组成；工作压力：~50MPa ；压力平衡时间：≥ 60s。
6、真空系统：主要有真空泵以及相关的管路阀件组成；真空度：≤；真空维持时间：≥ 5min 。
四、实验步骤1．装岩心、抽真空：将岩样放入岩心室并关紧岩心室，关岩心室阀，开抽空阀关真空泵放空阀；开真空泵抽空15~20 分钟；2．充汞：开岩心室阀，开补汞阀，调整汞杯高度，使汞杯液面至抽空阀的距离 H与当前大气压力下的汞柱高度（约760mm ）相符；开隔离阀，重新调整汞杯高度，此时压差传感器输出值为~之间；关抽空阀，关真空泵，打开真空泵放空阀，关闭补汞阀；3．进汞、退汞实验：关高压计量泵进液阀，调整计量泵，使最小量程压力表为零；按设定压力逐级进泵，稳定后记录压力及汞体积测量管中汞柱高度，直至达到实验最高设定压力；按设定压力逐级退泵，稳定后记录压力及汞体积测量管中汞柱高度，直至达到实验最低设定压力；4．结束实验：开高压计量泵进液阀，关隔离阀；开补汞阀，开抽空阀；打开岩心室，取出废岩心，关紧岩心室，清理台面汞珠。
毛管压力曲线特征参数计算
Po
cos
1000
ASWBD
K
K Og rg
S
0.93752
1
O
Swi
4
1
S O
Swi
SOrg SOrg
2
改为：
(2-49)
K Og ro
0.93752
1
S O
Swi
4
1
S O
Swi
SOrg SOrg
2
(2-49)
（2）饱和度中值压力Pc50：饱和度中值压力是指饱 和度为50%时对应的注入曲线的毛管压力，这个数 值反映了两相流体各占一半时的特定条件。当孔隙 中充满油、水两相时，可以用 Pc50的值来衡量油的 产能大小。
一、什么是毛管压力曲线？
毛管压力曲线就是毛细管压力与湿相饱和度 的关系曲线。
二、压汞法的基本原理
必须对非湿相流体施压，才能将它注入到 岩芯的孔隙中去。所加的压力就是附加的毛管 压力。……随着注入压力的不断增加，水银就 不断进入较小的孔隙。
毛管压力是在多孔介质的微细毛管中，跨越两 种非混相流体弯曲界面的压力差，其数学表达式 为：
100%
2 正态分布特征值
在压汞资料的正态频率曲线上，可以对孔喉大 小分布的资料进行统计处理，引用其特征值供对 比、分析及数学处理之用。这些量度包括：
主要倾向量度
（1）中值（D50），即孔隙分布处于最中间的孔 隙直径，它可以反映岩石的渗透性。显然其值越 大，渗透性能越好。
（2）均值（Dm），是孔隙大小总平均的量度，可 以用下面两式之一进行计算：
Dm D5 D15 D25 D85 D95 /10
Dm D16 D50 D84 / 3
（3）峰值（dm），是最常出现的孔隙直径， 即频率曲线的峰。
(3-4)毛管压力曲线
（二）毛管压力曲线的定量特征
Pc ， × 0.1MPa rc ， μ m
P1
100 B
1 0 Pc50 1 PT
0.01 100 S min
0.075
0.75
A α
r max 7.5
S AB
50
0
S HG ， %
图9—30 毛管压力曲线的定量特征
描述毛
管压力曲线的 定量指标主要 有：排驱压力
或阈压PT、饱
A、中间平缓段越长，表明岩石孔隙孔道的分布越集中， 分选性越好。
B、平缓段位置越靠下，说明岩石喉道半径越大。
3、末端上翘段
曲线的最后陡翘段表明非湿相进入岩心孔隙的量越来越 小，毛管压力急剧升高，最后只有很少的孔隙还存在湿相流 体，非湿相流体已不能把这些小孔隙中的湿相流体驱替出来。 因而再增加压力，非湿相饱和度已不再继续增加。
7.81 17.81
8
260
1.225
0.1
0.14
l0.7
6.25 10.00
9
390
1.235
0.01
0.08
6.3
0.63 3.75
10
＞390
1.285
0.05
0.08
6.3
3.12 3.12
半渗透隔板
岩心的毛管力曲线 隔板的毛管力曲线
PT（ 隔 板 ）
c
PT（ 岩 样 ）
0
Sw ,%
100
曲线不宜直接用于油田。 2）水银有毒，对人体有害。 3）试验结束时，岩样充满水银，不宜再做其它试验。
3、离心机法
（1）基本原理 利用离心作用产生的强大驱替压力达到非湿相从多孔介质中把湿相驱替出来的 目的。根据普通物理学知识得，沿转动轴转动的物体所产生的离心力F应为：
实际油藏条件下毛管力曲线测定方法
实际油藏条件下毛管力曲线测定方法李爱芬;付帅师;张环环;王桂娟【摘要】研发高温高压毛管力曲线测定仪,使用地层水和含有溶解气的地层油,模拟油藏温度和压力条件,测定渗透率不同的3块岩心的地下毛管力曲线,并与压汞法得到的地下毛管力曲线进行对比.结果表明:由压汞毛管力曲线按照常规转换方法得到的地下毛管力曲线均比实测毛管力曲线低,两种曲线在曲线平缓段有较大差别,渗透率为(0.3～1.3)×10-3 μm2的岩心,润湿相饱和度70％时毛管力差值为0.08 ～0.12 MPa;通过压汞毛管力曲线与实际毛管力曲线拟合,渗透率为(0.3～1.3)×10-3 μm2的岩心实际转换系数为4～5(常规转换系数为7.26),渗透率越高的岩心拟合系数越低.【期刊名称】《中国石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(040)003【总页数】5页(P102-106)【关键词】毛管力曲线;油藏条件;半渗隔板法;油驱水;转换方法【作者】李爱芬;付帅师;张环环;王桂娟【作者单位】中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580;中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580;中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580;中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】TE344引用格式:李爱芬，付帅师，张环环，等. 实际油藏条件下毛管力曲线测定方法[J].中国石油大学学报(自然科学版)，2016,40(3)：102-106.毛管力曲线应用广泛[1-5],是油藏开发方案设计的重要基础资料。
目前常用的测定方法有压汞法、半渗隔板法和离心法等。
这些方法是将岩心中饱和润湿相流体用非润湿相流体驱替得到毛管力曲线[6-11]。
地层条件下毛管力曲线是将室内测试条件及油藏条件下岩石的润湿角及流体界面张力代入转换公式得到[1,12]。
近几年虽然很多学者对毛管力曲线的测试方法进行了大量研究,但都不是在油藏条件下直接测试的。
毛管力曲线及其应用
V进 0
优点:测定速度快；测量范围大(20-30MPa)。
四、岩石毛管力曲线的测定方法
压汞仪
4.3 离心法
Pc
特点：测定速度快，所采用的流体又接近 油藏实际。
5
四、岩石毛管力曲线的测定方法
5、毛管力曲线的分析 5.1毛管力曲线的基本特征
进汞曲线退汞曲线来自四、岩石毛管力曲线的测定方法
曲线特点:
(1)进汞毛管力>退汞毛管力; (2)SHg退>SHg进
18605461123
8
1界面能依存于两相界任何界面都趋于缩小2面界面能分布于整个界面层3界面能的大小与两相分子的极性有关两相极性相近的分子间引力大界面张力越小h1h2界面层内分子比相内部分子多具有的那部分能量
李爱芬 中国石油大学（华东）石油工程学院
2010年3月
内 容：
一、界面张力 二、岩石的润湿性 三、岩石孔隙的毛管力 四、毛管力曲线的测定 五、毛管力曲线的应用
WE—相当于强亲水油藏 的水驱采收率。
裂缝油藏毛管力曲线特征
6、毛管力曲线的应用
6.1 评价孔隙的均匀程度
毛管力曲线的形状主要 受喉道的分选性和大小
控制。
•平缓段越长， 孔隙越均匀； •曲线位置越 低，渗透性越好。
6.2 研究岩石的孔隙结构
(1)可以确定岩石的最大孔隙半径
rmax
=
2σ cosθ PT
5.2 毛管力曲线的特征参数
(1)阈压PT： 非湿相开始进入岩心最大喉道 的压力。 (2)中值压力Pc50： 饱和度50% 所对应的毛管压力。
(3) 最 小 湿 相 饱 和 度 Smin ： 随 驱替压力升高，湿相饱和度 也不再减小时的饱和度 。
用驱替曲线研究岩石孔隙结构
压汞毛管力曲线的测定实验报告
中国石油大学（油层物理）实验报告实验日期：2012.12.24 成绩：班级：石工10-15班学号：10131504 姓名：于秀玲教师：张俨彬同组者：宋文辉秘荣冉压汞毛管力曲线测定一．实验目的1．了解压汞仪的工作原理及仪器结构；2．掌握毛管力曲线的测定方法及实验数据处理方法。
二．实验原理岩石的孔隙结构极其复杂，可以看作一系列相互连通的毛细管网络。
汞不润湿岩石孔隙，在外加压力作用下，汞克服毛管力可进入岩石孔隙。
随压力增加，汞依次由大到小进入岩石孔隙，岩心中的汞饱和度不断增加。
注入压力与岩心中汞饱和度的关系曲线即为毛管力曲线，如图4-1所示。
图1 典型毛管压力曲线三．实验设备图2 压汞仪流程图(岩心尺寸：φ25×20--25mm，系统最高压力50MPa) 全套仪器由高压岩心室，汞体积计量系统，压力计量系统，补汞装置，高压动力系统，真空系统六大部分组成。
1、高压岩心室：该仪器设有一个岩心室，岩心室采用不锈钢材质，对称半螺纹密封，密封可靠，使用便捷；样品参数：φ25×20--25mm岩样；可测孔隙直径范围：0.03~750μm。
2、汞体积计量系统：采用高精度差压传感器配合特制汞体积计量管进行计量，精度高、稳定性好；汞体积分辨率：≤30μl；最低退出压力：≤0.3Psi(0.002MPa)。
3、压力计量系统：采用串联阶梯式计量的方法，主要由四个不同量程的压力表串联连接，由压力控制阀自动选择不同量程的压力表计量不同压力段的压力值，提高了测量的准确性；压力表量程：0.1、1、6、60MPa各一支；可测定压力点数目：≥100个。
4、补汞装置：主要由调节系统，汞面探测系统及汞杯组成，并由指示灯显示汞面位置。
图3 压汞仪设备图5、高压动力系统：由高压计量泵组成；工作压力：0.002~50MPa；压力平衡时间：≥60s。
6、真空系统：主要有真空泵以及相关的管路阀件组成；真空度：≤0.005mmHg；真空维持时间：≥5min。
毛管压力曲线实验
第二节储层岩石的毛管压力曲线（8学时）一、教学目的会计算任意曲面的附加压力，了解毛管压力曲线的测定与换算；了解毛管压力的滞后现象；分析毛管压力曲线；了解毛管压力曲线的应用。
二、教学重点、难点教学重点：1、任意曲面的附加压力的计算；2、毛管压力曲线的测定与换算；3、毛管压力的滞后现象；4、毛管压力曲线的分析及应用。
教学难点1、任意曲面的附加压力的计算；2、毛管压力曲线的测定与换算；3、毛管压力曲线的分析及应用。
三、教法说明课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表四、教学内容本节主要介绍五个方面的问题：一、任意曲面的附加压力二、毛管中液体的上升(与下降)三、毛管压力曲线的测定与换算四、毛管压力的滞后现象五、毛管压力曲线的分析及应用（一）、任意曲面的附加压力一、任意曲面的附加压力拉普拉斯方程：讨论: (1).毛管中弯液面为球面时毛管压力Pc:毛管中弯液面两侧非湿相压力与湿相压力之差 大小: 方向:指向弯液面内侧 分析讨论:Pc 与r 成反比, r 越小,Pc 越大Pc 与б成正比, б越大,Pc 越大Pc 与cos θ成正比, θ→0°或θ→180°,Pc 越大(2).毛管中弯液面为平面时)11(21R R P +=∆σrR P P c θσσcos 22==∆=rP c θσcos 2=(3).毛管中弯液面为柱面时(4).毛管断面渐变时(5).裂缝中的毛管压力（二）、毛管中液体的上升(与下降)气-液系统:式中：A ——附着张力=σcos θ，达因/cmr ——毛管半径，cmρ——液体密度，g/cm 3g ——重力加速度，cm/s 2σ——液体的表面张力，达因/cm=∆P rP P c σ=∆=rP P c )cos(2βθσ±=∆=WP P c θσcos 2=∆=gr h w ρθσcos 2=θ——接触角h ——液体上升高度，cm油-水系统:根据毛细管公式我们可以看到：1、毛管压力c P 和θcos 成正比，090 θ，极性大的那一相为润湿相，θcos 为正，c P 为正，此时润湿相沿毛管自发吸入上升。
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实验六压汞毛管力曲线测定
一、实验目的
1. 了解压汞仪的工作愿意及仪器结构；
2.掌握毛管力曲线的测定方法及实验数据处理方法。
二、实验原理
岩石的孔隙结构极其复杂，可看做一系列相互连通的毛细管网络。
汞不润湿岩石空隙，在外加压力作用下，汞克服毛管力可进入岩石空隙。
随压力增加，汞依次由大到小进入岩石孔隙，岩心中的汞饱和度不断增加。
注入压力与岩心中汞饱和度的关系曲线即为毛管力曲线，如图6-1所示。
图 6-1 典型毛管力曲线
三、仪器流程与设备
图6-2 压汞仪流程图
全套仪器由高压岩心室，汞体积计量系统，压力计量系统，补汞装置，高压动力系统，真空系统六大部分组成。
1、高压岩心室：该仪器设有一个岩心室，岩心室采用不锈钢材质，对称半
螺旋密封，密封可靠，使用便捷：样品参数Φ25×20-25mm岩样；可测
μ。
孔隙直径范围：0.03～750m
2、汞体积计量系统:采用高精度差压传感器配合特制汞体积计量管进行计
量，精度高、稳定性好；汞体积分辨率：≤ 30lμ；最低退出压力：≤
0.3Psi（0.002Mpa）。
3、压力计量系统；采用串联阶梯式计量的方法，主要由四个不同量程的压
力表串联连接，由压力控制阀自动选择不同量程的压力表计量不同压力
段的压力值，提高了测量的准确性；压力表量程：0.1、1、6、60Mpa
各一支；可测定压力点数目：≥100个。
4、补汞装置：主要由调节系统，汞面探测系统及汞杯组成，并由指示灯显
示汞面位置。
5、高压动力系统：由高压计量汞组成；工作压力：0.002~50Mpa；压力平
衡时间：≥60s。
6、真空系统：主要有真空泵以及相关的管路阀件组成；真空度：≤
0.005mmHg；真空维持时间：≥5min。
四、实验步骤
1.打开岩心室
2.装入岩心，关紧岩心室
3.关闭岩心室阀
4.关闭真空泵放空阀
5.打开真空泵电源
6.抽真空15min
7.打开岩心室阀
8.打开隔离阀
9.调节泵杯的高度为760mmHg柱
10.关闭抽空阀
11.关闭补汞阀
12.关闭真空泵电源
13.缓慢打开真空泵放空阀
14.关闭泵进液阀
15.将最小压力表调至零
16.进行进汞实验
17.记录压力以及汞柱高度
18.退汞实验
19.记录压力和汞柱的高度
20.打开泵进液阀
21.关闭隔离阀
22.打开补汞阀
23.打开抽空阀
24.打开岩心室
25.取出废岩心
26.清扫实验台上的汞珠
27.关紧岩心室
28.清扫实验装置
（注意：进汞时，压力由小到大，当压力达到压力表量程的2/3时，关闭相应的压力表；退泵是，压力降到高压表量程的1/3一下并在下一级压力表的量程范围内时，才能将下一级压力表打开。
）
五、实验结果处理
表1 毛管力曲线测定原始记录
1、计算岩心含汞饱和度，绘制毛管力曲线（举例说明计算过程，并将含汞饱和度填入原始记录表中）
()
%100%1000⨯-=
⨯=
P
i P
Hg Hg V h h A V V S 式中：0h -进汞压力为零时对应的计量管汞柱高度，cm ； i h -某一设定压力的计量管汞柱高度，3cm ； A -计量管横截面积,A=0.35762cm
P V -岩心中的空隙体积，
2
224872.22184.0320.2500.24
1
41V cm L d p =⨯⨯⨯==πφπ d -岩心直径，2.500cm ；
L -岩心长度，2.320 cm ； φ-岩心孔隙度，21.84%；
当Pc=0.5MPa 时，i h h -0=0.16求得：
()%300.2%1004872
.216
.03576.0%100%1000=⨯⨯=⨯-=
⨯=
P i P
Hg Hg V h h A V V S 2、根据毛管力公式计算不同压力对应的毛管半径，并绘制孔隙大小分布柱
状图（举例说明计算过程，并将毛管半径填入原始记录表）； 由2cos c P r
σθ
=
则 ()2cos 2480cos1400.7354
c c c
r m P P P σθμ-⨯⨯︒=
== 式中，c P -毛管力，Mpa ；
σ-汞与空气的界面张力，480/mN m ; θ-润湿角，140︒； r -毛管半径，m μ。
当Pc=0.5MPa 时， r=0.7354/0.5=1.47m μ
3、求取岩石的最大孔喉半径max r 、饱和度中值压力50c P 、退汞效率e W 等有关物性参数，并说明求取方法，在图上标明： (1)岩石的最大孔喉半径：()max 0.7354
T
r m P μ=
式中，T P -阈压，Mpa 。
由图求T P 的求法：将压汞曲线的中间平缓线段延伸与纵坐标的交点的读数即为阈压T P ，结果如下：
T P =0.17MPa ，求得
()max 0.7354
T
r m P μ=
=4.326m μ
（2）毛管力曲线上含汞饱和度为50%时相应的毛管压力定为50c P ，它越小反映岩石渗透率性越好，产能越高；
（3）在限定的压力范围内，从最大注入压力降到压力接近零时，从岩心内退出的汞体积与降压前注入的汞总体积的百分比。
它反映了非湿相毛管管效应采收率。
计算公式如下：
max min
max
100%Hg Hg e Hg S S W S -=
⨯
式中，e W -退汞效率，%
max Hg S -压汞曲线上，最高压力对应的岩心中的含汞饱和度，%； min Hg S -退汞曲线上，压力接近零时岩心中的含汞饱和度，%。
计算举例：
由图中读出 max Hg S =35.80%，min Hg S =19.50%
max min
max
100%Hg Hg e Hg S S W S -=
⨯=（0.3580-0.1950）/0.3580=42.33%
六. 实验总结
通过本实验我初步了解了压汞仪的工作原理及其构造，进一步掌握了压汞曲线的生成及退汞曲线的生成，还有其意义。
通过做这几个油层物理实验，对课上所学知识有了进一步的了解，认识。
本学期通过使用电子版的实验报告，更是练习和熟悉了这种方法，为以后打下了基础。
感谢老师每次试验前都提前为我们做好实验前的准备，感谢老师的悉心指导。