油层物理-岩石润湿性测定实验

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：

2tan

=

2

h

D

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：

2

=

e gd

H

ρσ∆ 12=ρρρ∆- S =

sn

n e

d d 式中 σ—界面张力，mN/m ；

1ρ、2ρ—待测两相流体的密度，g/cm 3；

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

10

e n

d 高度处液滴的直径，cm ；

n S —液滴

10

e n

d 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、实验流程

图3 接触角测定仪

四、实验操作步骤

1.打开接线板的电源开关。

2.顺时针旋转仪器后面的光源旋钮，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。

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的液体，再在工作台上放置被测的固体试样。

9.上升移动工作台至界面上红色水平线的下方（1mm左右），见图4。

10.旋转测微头，当针头流出液体形成小液滴（大约3-5ul左右的液体）时停止。

11.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5。

12.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。

13.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6。

图4 图5 图6

14.接触角分析方法

（1）切线法

选择一张拍摄图像在测量屏内进行测量。选择切线法图标，在液滴的一端左键点击一下松开，拉向另一端点点击一下，沿液体外轮廓做液体的切线，数值自动显示在图像的左上角上。点击右键将结果可以保存在图片上。

（2）高宽法

选取此方法图标，在液体一端点击一下，然后拉向另一端点击，液滴地平线中点有一个小竖线，鼠标移动到地平线中点点击一下，竖向拉向液体的最高点，接触角值自动显示出来。点击右键将结果保存在图片上。

（3）圆环法

选取此方法图标，按提示在液滴一端点击一下，再在圆环上选择第二点，最后在液滴的另一端点点击一下。拖动鼠标返回到第一端点点击鼠标，松开后拉向另一端点，接触角自动显示。点击右键将结果保存在图片上。

（4）基线圆环法

选取此方法图标，显示一条水平线，将其移动到液体的底面。在液体轮廓上点击两点，包括液体外线，点击一下。接触角值自动显示。点击右键保存测量值即可。

五、实验数据处理

图片处理方法

润湿角/()

切线法43.452

高宽法45.086

圆环法43.498

基线圆环法43.731 测量

方法固体性质

液滴与固体

接触时间/s

液滴高度

h/mm

弦长D/mm

润湿角/()

计算值切线法值

座滴法亲水性—11 53 45.086 43.452

图7 切线法测量结果

图8 高宽法测量结果

图9 圆环法测量结果

图10 基线圆环法测量结果六、小结

通过本次实验，我学习了光学投影法测定润湿角的原理，了解了界面张力的测定原理，学会了运用计算机软件通过不同的方法测量润湿角的方法，加深了对岩石润湿性和界面张力的认识。实验中应注意液滴不宜过大，否则重力会对实验结果产生一定的影响，导致实验结果存在误差。

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