油層物理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

《油層物理學(xué)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書單鈺銘編成都理工大學(xué)石油系石油工程實(shí)驗(yàn)室2001．12前言為了適應(yīng)石油工程、資源勘查工程專業(yè)學(xué)科建設(shè)以及現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求和開展的需要，編寫了這本油層物理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，供本科生教學(xué)實(shí)驗(yàn)使用。本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書是在王允誠教授主編的《油層物理學(xué)》教材之附錄—油層物理根本實(shí)驗(yàn)的根底上，結(jié)合目前實(shí)驗(yàn)室建設(shè)現(xiàn)狀，并參考了目前國內(nèi)其它油層物理實(shí)驗(yàn)教材編寫而成。油層物理實(shí)驗(yàn)是油層物理學(xué)的重要組成局部，油層物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，目的是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力和具有實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度；熟練掌握油層物理實(shí)驗(yàn)的根本技能；培養(yǎng)觀察、分析現(xiàn)象并解決實(shí)際問題的能力，學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，靈活運(yùn)用理論知識(shí)指導(dǎo)科學(xué)實(shí)踐，提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書密切配合理論教學(xué)的根本要求，著重實(shí)驗(yàn)根底和實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)等內(nèi)容的介紹。由于編者水平所限，書中存在的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，熱情希望使用者給予批評指正。編者2001年12月目錄一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵蟆?〕二、油層物理根本實(shí)驗(yàn)……………〔3〕Ⅰ巖石樣品的準(zhǔn)備…………〔3〕Ⅱ根本實(shí)驗(yàn)…………………〔7〕實(shí)驗(yàn)一飽和煤油法測定巖石連通孔隙度………………〔7〕實(shí)驗(yàn)二氣體法測定巖石孔隙度…………〔10〕實(shí)驗(yàn)三巖石氣體滲透率的測定…………〔16〕實(shí)驗(yàn)四巖石油、氣、水飽和度測定〔溶劑抽提法〕…〔19〕實(shí)驗(yàn)五巖石油、氣、水飽和度測定〔常壓干餾法〕…〔22〕實(shí)驗(yàn)六液體外表張力測定………………〔25〕實(shí)驗(yàn)七儲(chǔ)油巖石的潤濕性測定…………〔29〕實(shí)驗(yàn)八半滲透隔板法測定巖石孔喉大小分布…………〔32〕實(shí)驗(yàn)九壓汞法測定巖樣的孔喉大小分布………………〔34〕實(shí)驗(yàn)十相對滲透率的測定………………〔37〕一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笥蛯游锢韺?shí)驗(yàn)是油層物理學(xué)的重要的組成局部，油層物理根本研究方法中，最主要和直接的方法便是實(shí)驗(yàn)室分析方法，它通過各種實(shí)驗(yàn)手段直接分析井下巖芯和地層流體樣以獲取儲(chǔ)油氣巖石及地層流體的根本物理性質(zhì)。因此，油層物理實(shí)驗(yàn)包括了油層物理學(xué)的根本研究工具和方法。油層物理實(shí)驗(yàn)的主要目的是使學(xué)生掌握油層物理實(shí)驗(yàn)的根本方法和技能，從而能夠根據(jù)所學(xué)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，正確選擇和使用儀器；其二是鍛煉學(xué)生觀察現(xiàn)象、正確記錄數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力，培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和作風(fēng)；其三是驗(yàn)證所學(xué)的原理，穩(wěn)固、加深對油層物理學(xué)理論原理的理解，提高學(xué)生對油層物理知識(shí)靈活運(yùn)用的能力。為了到達(dá)上述目的，必須對學(xué)生進(jìn)行正確的嚴(yán)格的根本操作訓(xùn)練和提出明確的要求。實(shí)驗(yàn)過程的根本要求如下：1．實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)前必須充分預(yù)習(xí)，了解所要作實(shí)驗(yàn)的目的，掌握實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的根本理論，明確要求進(jìn)行的測量、記錄的數(shù)據(jù)，了解所用儀器的構(gòu)造和操作規(guī)程，做到心中有數(shù)。2．實(shí)驗(yàn)過程①進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后到指定的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，先按儀器使用登記本檢查核對儀器。②不了解儀器使用方法時(shí)，不得亂試；不得擅自拆卸儀器，儀器裝置安裝好后，必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員檢查無誤后，方能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。③遇有儀器損壞，應(yīng)立即報(bào)告，檢查原因，并登記損壞情況。④嚴(yán)格按實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不得隨意改動(dòng)，假設(shè)確有改動(dòng)的必要，事先應(yīng)取得實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的同意。⑤記錄數(shù)據(jù)要求完全、準(zhǔn)確、整齊清楚。所有數(shù)據(jù)均應(yīng)記錄，不要只記認(rèn)為合理的數(shù)據(jù)；盡量采用表格形式記錄數(shù)據(jù)。應(yīng)注意養(yǎng)成良好的記錄習(xí)慣。⑥充分利用實(shí)驗(yàn)時(shí)間，觀察現(xiàn)象，記錄數(shù)據(jù)，分析和思考問題，提高學(xué)習(xí)效率。⑦實(shí)驗(yàn)完畢，應(yīng)將實(shí)驗(yàn)原始記錄數(shù)據(jù)交指導(dǎo)教師審查合格后，方能結(jié)束實(shí)驗(yàn)；如不合格，需補(bǔ)做或重做。⑧整理好儀器，在儀器使用登記本上寫明儀器使用情況并簽名，經(jīng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員檢查前方可離開實(shí)驗(yàn)室。3．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和實(shí)驗(yàn)報(bào)告①搞清數(shù)據(jù)處理的原理、方法、步驟及數(shù)據(jù)應(yīng)用的單位，仔細(xì)地進(jìn)行計(jì)算，正確表達(dá)數(shù)據(jù)結(jié)果。處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)每人獨(dú)立進(jìn)行。②認(rèn)真寫作實(shí)驗(yàn)報(bào)告，內(nèi)容可分：目的、簡單原理、儀器裝置示意圖、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、結(jié)果處理、作圖及討論等項(xiàng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)盡可能采用表格形式，數(shù)據(jù)處理和作圖的要求應(yīng)按“誤差及數(shù)據(jù)處理”的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。討論內(nèi)容包括：對實(shí)驗(yàn)過程中特殊現(xiàn)象的分析和解釋、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差分析、對實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步改良的意見和想法以及實(shí)驗(yàn)后的心得和體會(huì)等。實(shí)驗(yàn)報(bào)告是整個(gè)油層物理實(shí)驗(yàn)中重要的一項(xiàng)工作。在寫報(bào)告過程中要善于思考、鉆研問題、耐心計(jì)算、認(rèn)真寫作，反對粗枝大葉、錯(cuò)誤百出、字跡潦草，使每份報(bào)告都符合要求。二、油層物理根本實(shí)驗(yàn)Ⅰ巖石樣品的準(zhǔn)備1．巖心的選取為了取得具有代表性的巖心，必須根據(jù)分析目的和分析要求，在井場選取巖心。這項(xiàng)工作應(yīng)由專門的工程技術(shù)人員及地質(zhì)人員負(fù)責(zé)。對于巖性比擬均勻的地層，選擇較簡單，但對于巖性不均勻的礫石、硅質(zhì)灰?guī)r、溶洞或裂縫性碳酸鹽巖及泥砂互層的巖石，由于巖性變化很大，巖石孔隙類型又各不相同，選取具有代表性巖樣就比擬困難，必須格外注意。巖心筒提到地面后，為了防止由于毛管力作用使泥漿滲入巖心內(nèi)部，應(yīng)立刻將巖心取出。如因某些原因未能及時(shí)取出時(shí)，應(yīng)在記錄表中注明原因。由巖心筒向外取巖心時(shí)，為了減少巖心的損壞及所含液體的變化，應(yīng)盡量防止在巖心筒一端猛敲亂打〔最好將巖心筒一端抬高，使巖心依靠重力由筒內(nèi)慢慢滑出〕，以防巖心破碎或產(chǎn)生裂縫。巖心從巖心筒中取出后，應(yīng)迅速擦掉或用小刀刮掉泥餅，最好是用濕布擦掉，不能用水或其它液體沖洗?？傊瑤r心從巖心筒中取出、檢查、排列次序、選擇均應(yīng)在最短時(shí)間內(nèi)完成，因?yàn)閹r心長時(shí)間暴露于泥漿或大氣中，均會(huì)影響以后的分析結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果指出，巖心在大氣條件下即使暴露了幾分鐘，也可能導(dǎo)致所含水分及輕質(zhì)烴的損失，在空氣中暴露半小時(shí)左右，巖心中所含水分將損失10~25%。對于不同類型的巖石和不同的分析工程，合理選取巖樣的數(shù)量也是很重要的。在選擇測定巖石孔隙度、滲透率和飽和度的樣品時(shí)要嚴(yán)格地等間距取樣，如果認(rèn)為取樣密度缺乏以代表這類參數(shù)的平均值時(shí)，可以加密取樣，但不要任意移動(dòng)取樣點(diǎn)的位置，以免所得結(jié)果失去對整個(gè)油藏的平均代表性。一般情況下每米巖心取三個(gè)樣品就可以滿足要求。2．鉆切巖樣在鉆切巖樣時(shí)，保存巖心的容器不要一下子全部翻開，而是每次只翻開一個(gè)，由0.3m長巖心上鉆切下來一塊代表性巖樣，用它測定巖心的飽和度，孔隙度和滲透率。對于用來測定飽和度的巖樣，在翻開包裝之后，立即用斧子、小錘子、鏨子或刀子把巖樣外面泥漿污染局部除掉。針對不同巖性、巖樣大小及取心方法，盡快選用不同飽和度測定方法進(jìn)行分析。如果過早地將巖心鉆切下來，鉆切過程中使用的任何冷卻液體都會(huì)導(dǎo)致巖樣總液體含量及液體分布的變化，測孔隙度和滲透率的圓柱狀巖樣或立方體巖樣可用金剛石鉆頭或金剛石鋸片鉆切下來〔圓柱狀巖樣的外徑一般為25.4~38mm，巖樣的最小長度應(yīng)等于其直徑；立方體巖樣的邊長為20mm〕。通常沿平行于層面的方向鉆切，有時(shí)也取垂直層面的方向，但必須注明方向，以便解釋垂直或水平方向的滲透率。對于易破碎的巖心，可用小刀切成具有一定形狀的巖樣。在鉆切圓柱狀巖樣時(shí)，為了防止細(xì)巖屑堵塞巖樣孔隙，在鉆切時(shí)應(yīng)使巖樣溫度不要過高。采用冷卻液體時(shí)，最好使用煤油或柴油或乳化液而不要用水。防止巖心中粘土膨脹，導(dǎo)致巖樣破碎或散開。對于要求分析原始潤濕性的巖樣，盡可能把巖樣保存在具有中性飽和鹽水內(nèi)鉆切，防止其它液體對巖心外表污染而改變潤濕性。3．巖樣的清洗用來測定孔隙度、滲透率和粒度的巖樣，必須先將巖心中的液體清洗干凈，清洗巖心用的溶劑種類很多，經(jīng)常使用的有氯仿、四氯化碳、甲苯、酒精-苯、二甲苯、丙酮等。清洗巖樣用溶劑的選擇，應(yīng)以清洗效果好而又不損壞和改變巖樣原始結(jié)構(gòu)為準(zhǔn)那么。例如甲苯適用于抽提瀝青基石油，但甲苯的沸點(diǎn)為110℃，這樣高的溫度將使巖石粘土礦物中的結(jié)晶水脫掉，造成孔隙結(jié)構(gòu)變化，導(dǎo)致孔隙度、滲透率測定結(jié)果的誤差。又如四氯化碳在抽提過程中因水解而構(gòu)成酸類化合物，遇到高溫時(shí)釋放出光氣而將不溶解的物質(zhì)殘留于巖樣中。經(jīng)過清洗，烘干后的巖樣，地層水中鹽分必將析出而影響孔隙度和滲透率的測定。因此，對于含有高礦化度地層水的巖樣，在用溶劑洗凈后，需再用甲醇或其它能溶解鹽分的溶劑補(bǔ)充清洗。抽提清洗巖樣的工藝方法很多，下面就常用的溶劑抽提法和較先進(jìn)的方法作簡要介紹。3．1溶劑抽提法巖心抽提器主要是依靠溶劑逐漸洗去樣品中的油和水。溶劑可用甲苯或酒精和苯的混合液。目前常用的是1∶4的酒精-苯混合液。巖心抽提器由燒瓶、巖心室〔帶有蒸氣上升管和虹吸管〕、冷凝管三局部組成。其裝置如圖1所示。抽提時(shí)，將相當(dāng)于燒瓶容積的1/3~2/3的溶劑注入燒瓶內(nèi)，接上冷凝器，接通循環(huán)水，使水在冷凝器中循環(huán)，再加熱盛有溶劑的燒瓶，逐漸升溫使溶劑沸騰，并一直維持該溫度。溶劑蒸氣由燒瓶經(jīng)連通管上升，自抽提器巖心室的頂部進(jìn)入冷凝器，經(jīng)過冷凝，并逐漸會(huì)聚在巖心室底部浸沒巖樣，溶解巖樣中的原油。當(dāng)溶劑液面高于虹吸管的高度時(shí)，巖心室中的全部溶劑經(jīng)虹吸管流回到燒瓶中。如此屢次循環(huán)，直到巖心室的溶液呈無色透明為止。盡管如此，尚不能肯定巖樣中圖1巖心抽提器1-冷凝器2-抽提器巖心室圖1巖心抽提器1-冷凝器2-抽提器巖心室3-巖樣4-燒瓶5-電爐3．2高壓溶劑清洗法將巖樣裝在巖心夾持器中，在室溫條件下，將一種溶劑或多種溶劑在高壓下注入巖樣內(nèi)，除去巖樣中的烴類物質(zhì)和鹽分，注入壓力取決于巖樣的滲透能力，一般為0.07~7.03MPa。巖心內(nèi)全部烴類清洗干凈所需要的溶劑量取決于巖樣中所含的烴類性質(zhì)和所用溶劑的類型。當(dāng)由巖樣流出的溶劑已無色透明時(shí)，即可認(rèn)為巖樣已被洗凈。3．3離心清洗法在離心力的作用下，將干凈熱溶劑噴灑到裝在離心機(jī)轉(zhuǎn)盤上的巖樣上，并流過巖樣將油和水驅(qū)替出來。根據(jù)巖樣滲透性和膠結(jié)程度來選擇離心機(jī)轉(zhuǎn)速，由每分鐘幾百轉(zhuǎn)到幾千轉(zhuǎn)。這種方法已成功地使用各類溶劑清洗巖樣。在清洗時(shí)一般同時(shí)可以清洗幾塊到幾十塊巖樣，清洗時(shí)間通常為半小時(shí)，個(gè)別情況下到達(dá)兩小時(shí)，就能滿足任何實(shí)驗(yàn)要求，因此，這種方法具有速度快，清洗效果好的優(yōu)點(diǎn)。但對于膠結(jié)程度差或結(jié)構(gòu)強(qiáng)度小的巖心就不適用了。3．4含氣溶劑驅(qū)替清洗法這種方法是將一定壓力的溶有氣體的溶劑注入巖心中，與巖心中的油和水互相混合，當(dāng)壓力逐漸下降時(shí)，溶劑中的氣體由混合物中別離出來并產(chǎn)生膨脹，把一局部溶劑和石油、水從巖心中驅(qū)替出來。向巖心中反復(fù)注入高壓含氣溶劑，循環(huán)驅(qū)替就能將巖心中石油清洗干凈。然后，通過烘干的方法將巖心中的溶劑及水除掉。這種方法適用于各類膠結(jié)性好的巖心〔包括砂巖和裂縫性灰?guī)r〕，而且還能將巖心內(nèi)“死孔隙”中的油清洗出來。這種方法不適用于膠結(jié)性差的巖心。在此圖2含氣溶劑清洗巖心設(shè)備流程圖1-CO2氣瓶；2-壓力調(diào)節(jié)器；3-混合器；4-溶劑；5-巖心；6-巖心室；7-泵；8-量筒方法中二氧化碳是一種最理想的氣體，它能大量地溶解于各類溶劑與油中，常用的溶劑為甲苯、石腦油或某些溶劑混合物。在洗巖心時(shí)，溶劑中二氧化碳的壓力約為1圖2含氣溶劑清洗巖心設(shè)備流程圖1-CO2氣瓶；2-壓力調(diào)節(jié)器；3-混合器；4-溶劑；5-巖心；6-巖心室；7-泵；8-量筒4．巖樣的烘干〔1〕放在能控制溫度的烘箱中，在115℃條件下至少烘2小時(shí)；〔2〕放在真空枯燥箱中，在最高溫度為90℃條件下，至少烘2小時(shí)；〔3〕在恒溫恒濕箱中，濕度為45%，溫度為62~93℃烘48小時(shí)。巖樣烘干的標(biāo)準(zhǔn)是巖樣為恒重。5．考前須知在常規(guī)巖心分析中，巖樣準(zhǔn)備工作應(yīng)遵守以下各點(diǎn)：〔1〕對于含有粘土或石膏的巖樣，在烘干時(shí)不允許巖樣中的上述礦物脫水，因此巖樣烘干溫度應(yīng)低于前面所規(guī)定的數(shù)值；〔2〕在使用抽提器抽提清洗巖樣時(shí)，應(yīng)防止下滴溶劑侵蝕巖樣；〔3〕對于膠結(jié)程度差的巖樣，一定要仔細(xì)選擇不會(huì)破壞巖樣物理性質(zhì)的抽提方法。通常認(rèn)為巖心抽提器是一種較為適宜的儀器；〔4〕一般是按抽提過溶劑的純度來判斷巖樣是否抽提干凈。但應(yīng)當(dāng)指出，對于每一種類型的原油，尚無一種最完善的溶劑?！?〕對于含有重瀝青質(zhì)原油的巖樣，一般用兩種或兩種以上的溶劑循環(huán)清洗。Ⅱ.根本實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一飽和煤油法測定巖石連通孔隙度一、原理巖樣的孔隙體積可用下式表示，即VP=〔G2-G1〕/γ0式中G2——巖石飽和煤油后的重量，克；G1——抽提后的干巖樣重量，克；γ0——煤油的密度，克/立方厘米；VP——巖樣的孔隙體積，立方厘米。根據(jù)阿基米德原理，物體在液體中所失去的重量等于該物體所排開的同體積液體之重量，那么巖石的總體積為VT=〔G2-G3〕/γ0式中G3——巖樣飽和煤油后在煤油中的重量，克；VT——巖石的總體積，立方厘米。因此，孔隙度φ等于二、儀器飽和煤油法測定巖樣連通孔隙度的儀器如圖3所示。包括：1真空泵；2三通；3緩沖瓶；4真空容器；5盛巖心容器；6巖樣；7三通；8真空壓力表；9盛煤油瓶；10煤油；11通大氣二通閥。圖3飽和煤油法測定巖樣連通孔隙度的裝置圖4巖樣在液體中稱重的示意圖除此而外，還需要萬分之一克感量的精密分析天平一臺(tái)；為吊稱巖樣用的細(xì)銅絲及天平的架橋、燒杯等設(shè)備。巖樣在液體中稱重時(shí)如圖4所示。三、操作步驟〔1〕稱好細(xì)銅絲重量并將巖樣捆好，再將帶銅絲的巖樣在天平鉤上稱得干巖樣重量G1。在捆銅絲時(shí)，銅絲的一端將巖樣捆緊，另一端留出長約15厘米的自由端以便掛在天平鉤上?！?〕將此巖樣放入盛巖心容器5中，再將其放入真空容器，在真空容器的密封磨口上涂上凡士林后，將巖樣密封好?！?〕將盛煤油三角瓶9中裝半瓶煤油〔事先測定煤油的密度〕，并將瓶塞涂上真空脂密封。〔4〕將真空三通7置于三面都連通的位置，將真空二通11關(guān)閉?！?〕檢查真空泵及緩沖瓶系統(tǒng)是否漏氣。如在抽真空時(shí)不能到達(dá)真空，那么應(yīng)在各閥門及管線接頭處涂上少量凡士林?！?〕啟動(dòng)真空泵，將儀器的每一局部都抽成真空?！?〕抽真空的時(shí)間取決于巖樣的致密程度。對極致密巖樣，需抽空4-8小時(shí)，對一般砂巖，需抽空1-2小時(shí)。并觀察煤油是否起泡，當(dāng)煤油中已不再有氣泡時(shí)，此時(shí)說明煤油中已抽成真空?！?〕抽空結(jié)束后，先將三通2關(guān)閉，觀察真空表是否有變化，如真空穩(wěn)定，那么迅速將三通7轉(zhuǎn)動(dòng)，切斷和緩沖瓶及真空表的聯(lián)系，再翻開閥門11，由大氣壓將已抽真空的煤油壓入真空容器4中的盛巖心容器5內(nèi)，并將巖樣淹沒。〔9〕轉(zhuǎn)動(dòng)三通閥7，使真空容器與真空泵連通，并切斷盛煤油瓶系統(tǒng)。再抽真空約半到一小時(shí)，此時(shí)飽和煤油結(jié)束?！?0〕停泵，將三通2轉(zhuǎn)動(dòng)通向大氣，閥門要慢慢翻開。〔11〕取出巖樣，在紗布或?yàn)V紙上擦去巖樣外表的煤油，之后稱得飽和煤油在空氣中的重量G2。〔12〕在天平稱盤上搭一鐵橋，鐵橋上放一小杯煤油，將飽和煤油的巖樣懸吊在煤油中再稱重，得到飽和煤油的巖樣在煤油中的重量G3?！?3〕將以上數(shù)據(jù)填入表格，即可計(jì)算出連通孔隙度。記錄表格如表1所示。表1煤油法測定連通孔隙度記錄表構(gòu)造井號巖石定名煤油密度克/厘米3序號巖樣編號干巖樣重G1〔克〕飽和煤油的巖樣在空氣中重G2〔克〕飽和煤油的巖樣在煤油中重G3〔克〕孔隙體積〔厘米3〕巖樣體積〔厘米3〕孔隙度〔%〕備注1234分析人審核人日期實(shí)驗(yàn)二氣體法測定巖石孔隙度一、原理1．氣體孔隙度儀的工作原理該儀器是一種測定巖樣的顆粒體積和孔隙體積的儀器。它是利用氣體膨脹原理，即玻義爾〔Boyle〕定律來測定的。體積〔標(biāo)準(zhǔn)室體積〕的氣體，在確定的壓力下向未知室作等溫膨脹，狀態(tài)穩(wěn)定后可測定最終的平衡壓力，平衡壓力的大小，取決于未知室體積的大小，而未知體積的大小可由玻義爾定律求得。圖5氣測孔隙度原理圖1-室；2-閥門；3-未知室；4-壓力計(jì)該儀器可用兩種氣體測定，即氦氣和氮?dú)狻Ｒ话愕纳皫r可用氮?dú)鉁y定，對于較為致密的灰?guī)r和孔隙較小的巖樣可用氦氣測定。用氦氣的理由是：〔1〕微小的氦氣分子〔分子半徑r=0.9?圖5氣測孔隙度原理圖1-室；2-閥門；3-未知室；4-壓力計(jì)根據(jù)玻義爾定律，如圖5所示。氣體在體積Vk和測試壓力pk下等溫膨脹到未知室〔體積為V〕中，膨脹后測量最終平衡壓力p，這個(gè)平衡壓力取決于未知體積量，未知體積可以用玻義定律求得：Vkpk=V·p+Vk·p〔1〕V=Vk(pk-p)/p〔2〕對于低壓真實(shí)氣體，在彈性容器中作等溫膨脹，考慮到器壁的壓變性，忽略一此次要因素，由下式計(jì)算未知體積：〔3〕式中：V——未知室空間體積，cm3；Vk——室空間體積，cm3；pk——室的初始壓力，MPa；p——平衡壓力，MPa；pa——當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)的大氣壓，MPa；G——體系的壓變系數(shù)，cm3/MPa。由此可知，在體系一定時(shí)，即Vk、pk、G一定時(shí)，待測體積只是平衡壓力p的函數(shù)，“氣體孔隙度儀”就是測定平衡壓力p。2．標(biāo)準(zhǔn)巖樣顆粒體積確實(shí)定由上述所知，我們只要用同樣的方法進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)就可以確定出巖樣的顆粒體積。假設(shè)未知室不裝巖樣時(shí)得到的平衡壓力為p1，那么未知室空間體積為V1：〔4〕假設(shè)未知室里裝進(jìn)巖樣時(shí)得到的平衡壓力為p，那么未知室的空間〔包括巖心中的孔隙體積〕體積為V2；〔5〕最后得到巖樣顆粒體積為：〔6〕巖石外表體積可按下式求得：式中D——巖樣直徑，cm；L——巖樣長度，cm。此方法也適用于小巖屑顆粒體積的測定，只是用的巖樣杯不同，而且VT不能用幾何尺寸法確定，只能用總體積儀或其它方法測定。3．用Hassler巖心夾持器測定孔隙體積將氣體孔隙度儀與Hassler巖心夾持器連接就可以測定巖樣的孔隙體積。Hassler巖心夾持器如圖6所示。操作方法是，首先用一不滲透的鋼柱塞代替巖心裝在巖心夾持器中，用高壓氣體向巖心夾持器的環(huán)形空間加壓，使橡皮套筒緊貼鋼柱塞以便密封。然后翻開閥門使室的氣體膨脹到夾持器中，獲得平衡壓力p1，即得到一個(gè)空間〔包括通往加壓柱塞管線的空間〕體積V1。然后用標(biāo)準(zhǔn)圓柱形巖樣替換夾持器中的鋼柱塞，用同樣的方法獲得平衡壓力p，又得到一個(gè)空間〔包括巖樣內(nèi)孔隙體積+V1〕體積V。巖樣的孔隙體積就可用下式計(jì)算：Vp=V-V1〔7〕圖6Hassler巖心夾持器1—下流頭；2—空室；3—手輪；4—套筒螺絲；5—架子；6—空氣進(jìn)口；7—上流頭；8—夾持器閥；9—真空閥；10—夾持器出口；11—巖心；12—套筒；13—壓力表；14—橡皮套筒；15—墊圈；16—空氣出口4．Vk和G確實(shí)定其方法是在同一初始壓力pk下測定以下參數(shù)：〔1〕巖樣杯中裝入Ⅰ、Ⅱ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊時(shí)的平衡壓力p1；〔2〕從杯中取出第Ⅰ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊時(shí)的平衡壓力p2；〔3〕從杯中取出第Ⅱ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊，裝入第Ⅰ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊時(shí)的平衡壓力p3。將上面所測參量代入式3，聯(lián)立求解：令：整理后得：〔8〕〔9〕式中〔V2-V1〕——第一次取出的Ⅰ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊體積，cm3；〔V3-V1〕——第二次取出的Ⅱ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊體積，cm3；p1——巖樣杯中裝入Ⅰ、Ⅱ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊時(shí)的平衡壓力，MPa；p2——取出Ⅰ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊時(shí)的平衡壓力，MPa；p3——取出Ⅱ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊放入Ⅰ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊時(shí)的平衡壓力，MPapa——當(dāng)天大氣壓，MPa。二、儀器和藥品〔1〕氣體孔隙度儀一臺(tái)，儀器流程見圖7?！?〕氦氣或氮?dú)庖黄浚弧?〕游標(biāo)卡尺一把；〔4〕盒式氣壓計(jì)一只；圖7氣體孔隙度儀流程圖1圖7氣體孔隙度儀流程圖1—壓力表；2—巖心夾持器；3—調(diào)壓器；4—?dú)庠撮y；5—供氣閥；6—測量閥；7—放空閥；8-標(biāo)準(zhǔn)室三、實(shí)驗(yàn)步驟〔1〕接通儀器電源，預(yù)熱30分鐘?！?〕測量各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)鋼塊和巖樣的外表尺寸，分別計(jì)算出鋼塊的體積。由于巖樣的外表不是很規(guī)那么，所以在測量外表尺寸時(shí)應(yīng)注意：用千分卡尺在三個(gè)不同位置上測量其長度和直徑，取其算術(shù)平均值作為計(jì)算長度和直徑?！?〕檢查所有閥門是否都處于關(guān)閉狀態(tài)〔關(guān)好所有閥門，包括巖心夾持器上蓋〕。〔4〕開高壓氣瓶閥門，將氣瓶上的減壓器出口壓力調(diào)到0.8~1MPa?！?〕開氣源閥，開供氣閥及測量閥，用調(diào)壓器將壓力調(diào)到初始壓力pk〔要求pk在0.5~0.7MPa〕?！?〕關(guān)閉供氣閥，使壓力保持一分鐘，如不下降，開放空閥排氣后即可進(jìn)行以下各項(xiàng)。〔7〕關(guān)閉測試閥，開巖樣杯上蓋，將Ⅰ號和Ⅱ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊放入樣品杯，并將樣品杯上蓋旋緊密封。〔8〕翻開供氣閥，待標(biāo)準(zhǔn)室壓力穩(wěn)定〔0.7MPa〕后，關(guān)閉供氣閥，然后記錄標(biāo)準(zhǔn)室初始壓力值pk?！?〕翻開測量閥，氣體膨脹到巖樣杯，壓力讀數(shù)下降，待壓力穩(wěn)定后記錄此時(shí)的平衡壓力p1?！?0〕開放空閥，關(guān)測試閥，開巖樣杯取出Ⅰ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊，讓樣品杯內(nèi)只有Ⅱ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊，然后密封巖樣杯，關(guān)閉放空閥，重復(fù)步驟〔8〕、〔9〕，記錄平衡壓力p2?！?1〕開放空閥，關(guān)測量閥，開巖樣杯取出Ⅱ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊，放入Ⅰ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊，然后密封巖樣杯，關(guān)放空閥，重復(fù)步驟〔8〕、〔9〕，記錄平衡壓力p3?！?2〕開放空閥，關(guān)測量閥，開巖樣杯取出Ⅰ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊，讓巖樣杯內(nèi)沒有任何標(biāo)準(zhǔn)塊，密封巖樣杯，關(guān)放空閥，重復(fù)步驟〔8〕、〔9〕，記錄其平衡壓力p4?！?3〕開放空閥，關(guān)測量閥，開巖樣杯放入待測巖樣，密封巖樣杯，關(guān)放空閥，重復(fù)步驟〔8〕、〔9〕，記錄裝上巖樣后的平衡壓力p5。至此，一塊巖樣測定完畢，如果要繼續(xù)測定多塊巖樣，只要重復(fù)步驟〔13〕就可以了?！?4〕測試完成后，關(guān)閉高壓氣瓶閥，放空系統(tǒng)內(nèi)所有壓力，然后關(guān)閉所有閥門。切斷電源，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。四、數(shù)據(jù)處理1．將測量的參數(shù)填入表2。2．根據(jù)表中數(shù)據(jù)先計(jì)算A、B、C、D，然后按式8~式9計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)室體積Vk與系統(tǒng)壓變系數(shù)G。3．計(jì)算巖樣室空間體積V44．計(jì)算裝入巖樣后巖樣室空間〔包括了巖心中的孔隙體積〕體積V55．計(jì)算巖樣的顆粒體積VgVg=V4-V56．根據(jù)測量的巖樣長度和直徑〔取不同測量位置的平均值〕計(jì)算巖樣的總體積VT。7．計(jì)算孔隙度φ表2氣體法巖石孔隙度測定測量參數(shù)記錄表序號項(xiàng)目符號測量值1巖樣編號N02大氣壓，MPapa3巖樣長度，cmL4巖樣直徑，cmD5初始壓力，MPapk6巖樣杯中裝入Ⅰ、Ⅱ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊時(shí)的平衡壓力，MPap17取出Ⅰ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊時(shí)的平衡壓力，MPap28Ⅰ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊的體積，cm3V019取出Ⅱ號放入Ⅰ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊時(shí)的平衡壓力，MPap310Ⅱ號標(biāo)準(zhǔn)鋼塊的體積，cm3V0211巖樣杯中無標(biāo)準(zhǔn)鋼塊時(shí)的平衡壓力，MPap412巖樣杯裝入巖樣時(shí)的平衡壓力，MPap5實(shí)驗(yàn)三巖石氣體滲透率的測定一、原理所謂巖石的絕對滲透率就是在均質(zhì)流體和多孔介質(zhì)不發(fā)生任何物理化學(xué)作用，且完全飽和巖石孔隙空間時(shí)，均質(zhì)流體在多孔介質(zhì)中的滲透率?？紤]到儲(chǔ)油巖的孔道較氣體分子大，而吸附在顆粒外表上的一層氣體較薄，因此，用氣體〔空氣或氮?dú)狻硿y定的巖石滲透率實(shí)際上就十分接近于巖石的絕對滲透率。在實(shí)驗(yàn)室中用氣體測定巖石的滲透率時(shí)，通常使用如下的計(jì)算式式中：A——巖樣的橫截面積，平方厘米；L——巖樣長度，厘米；μg——?dú)怏w粘度，厘泊；p1——?dú)怏w通過巖樣前的壓力，0.1兆帕；p2——?dú)怏w通過巖樣后的壓力，0.1兆帕；——?dú)怏w的平均流量，即厘米3/秒；p0=大氣壓力，0.1兆帕；Q0——在大氣壓力下測定的氣體流量，厘米3/秒。必須指出，上面所求得的是指實(shí)驗(yàn)室條件下的數(shù)值，為了統(tǒng)一起見，要換算成標(biāo)準(zhǔn)溫度、壓力下的平均流量，此時(shí)可按下式計(jì)算式中T0——實(shí)驗(yàn)室測定巖樣時(shí)的溫度，K。二、儀器巖石氣體滲透率測定儀如圖8所示。包括：1氣瓶；2減壓閥；3枯燥過濾器；4溫度計(jì)；5微調(diào)壓穩(wěn)壓閥；6進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)壓力表；7巖樣；8巖心夾持器；9出口標(biāo)準(zhǔn)壓力表；10出口控制閥；11氣體流量計(jì)。除此而外，還需要計(jì)時(shí)秒表，測量巖樣直徑和長度的千分卡尺。三、操作步驟〔1〕將已鉆成圓柱形的巖樣7抽提干凈并烘干后，用千分卡尺測定其直徑和長度。注意觀察巖樣外表是否有溶洞或裂縫，如有那么不宜使用該巖樣進(jìn)行測定。〔2〕將準(zhǔn)備好的巖樣緊夾于巖心夾持器8中。一般使用橡皮套密封巖樣周圍空間。但在測定很疏松的巖樣時(shí)，巖樣周圍的空間應(yīng)使用伍德合金密封。伍德合金的成分為鉍50%，鉛25%，錫13%，鎘12%，合成后的熔點(diǎn)很低約66℃即可熔化?！?〕關(guān)閉減壓閥2及微調(diào)壓穩(wěn)壓閥5，翻開氣瓶閥門，然后將減壓閥慢慢翻開調(diào)到壓力為0.2兆帕，再慢慢調(diào)節(jié)微調(diào)壓穩(wěn)壓閥，使巖樣進(jìn)口壓力值大約在0.05兆帕左右。根據(jù)巖樣滲透率的大小不同，進(jìn)口壓力值亦不同。高滲透率巖樣可為0.01、0.03、0.05兆帕，低滲透率巖樣那么可定為0.1、0.15兆帕。當(dāng)進(jìn)口壓力大于0.2兆帕?xí)r氣體流量計(jì)無顯示，那么該巖樣的滲透率小于0.01×10-3μm2?！?〕在流量過大時(shí)，需要建立回壓，此時(shí)逐漸關(guān)小出口控制閥10，使氣體流量不要過大。〔5〕每建立一個(gè)壓差時(shí)，分別要讀出進(jìn)、出口壓力值以及相應(yīng)的流量值。在讀壓力值時(shí)，需將表壓值轉(zhuǎn)換成絕對壓力值。每建立一個(gè)壓力差，待氣體流動(dòng)穩(wěn)定后，需連續(xù)記錄三次流量和時(shí)間，取其平均值進(jìn)行計(jì)算。圖8巖石氣體滲透率測定儀〔6〕在建立三種壓力差后，將三種壓力差的平方與流量在座標(biāo)紙上點(diǎn)出，檢驗(yàn)其是否呈直線滲濾。如果是呈直線，此時(shí)證明該巖樣測試正確，可以結(jié)束測定工作。如果不呈直線，那么說明測試中氣流可能呈非線性流動(dòng)，需要改變壓差重新測試?！?〕測試完畢后，將氣瓶關(guān)閉，然后慢慢關(guān)閉減壓閥放空氣體，待系統(tǒng)壓力降為0時(shí)，此時(shí)可將巖樣取出。氣體滲透率測試時(shí)的記錄表格如表3所示。表3巖樣氣體滲透率測試記錄及計(jì)算表序號工程名稱符號巖樣編號NO1NO2NO31巖樣直徑，厘米d2巖樣長度，厘米L3巖樣橫截面積，厘米2A4室溫，℃T05氣體粘度，厘泊μg6大氣壓力，0.1兆帕p07巖樣進(jìn)口壓力，0.1兆帕(p1)1(p1)2(p1)38巖樣出口壓力，0.1兆帕(p2)1(p2)2(p2)39室溫及大氣壓力下的氣體流量，厘米3/秒(Q0)1(Q0)2(Q0)310室溫及大氣壓力下的氣體平均流量，厘米3/秒〔〕1〔〕2〔〕311標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下的氣體平均流量，厘米3/秒〔〕1〔〕2〔〕31計(jì)算滲透率，×10-3μm2K1KK313巖樣平均滲透率，×10-3μm2分析人審核人日期實(shí)驗(yàn)四巖石油、氣、水飽和度測定〔溶劑抽提法〕一、原理油、氣、水在巖石孔隙中所占據(jù)的體積與該巖石總孔隙體積之比稱為油、氣、水飽和度，以百分?jǐn)?shù)或小數(shù)表示，即式中：Sg、Sw、S0——分別表示氣、水、油飽和度；Vg、Vw、V0——分別表示氣、水、油在巖石孔隙所占據(jù)的體積；Vp——該巖石的總孔隙體積。因?yàn)镾g+Sw+S0=1，因此只要求得油水及巖石孔隙的體積，就可以求出油、氣、水的飽和度。巖石的孔隙體積Vp可以根據(jù)孔隙度、巖石的密度及該巖石的重量算出，即Vp=G2φ/γ，厘米3式中：G2——干巖樣的重量，用萬分之一分析天平稱得，克；γ——干巖石的密度，克/厘米3〔其它試驗(yàn)方法求得〕；φ——孔隙度，用小數(shù)表示，孔隙度可使用平行樣品的數(shù)值。當(dāng)測定飽和度的巖樣其孔隙度值時(shí)，此時(shí)可直接使用該巖樣所求得的總孔隙體積的數(shù)據(jù)。圖9油水飽和度測定儀1—內(nèi)注甲苯的長頸燒瓶；2圖9油水飽和度測定儀1—內(nèi)注甲苯的長頸燒瓶；2—放置巖心的過濾多孔漏斗；3—冷凝管；4—捕水的刻度管油在巖石中所占之體積V0，可用下式計(jì)算出：〔厘米3〕式中——原油的密度，由送樣單位提供，克/厘米3；G1——樣品的原始重量，即飽和油、氣、水時(shí)的重量，克；G2——巖石中油水都已蒸發(fā)抽提干凈并烘干后的干巖樣重量，克；——水的密度，由送樣單位提供，克/厘米3。二、儀器測定巖石中水的體積的儀器如圖9所示。由燒瓶1，水捕集器〔附有精度為0.02厘米3刻度〕4，冷凝器3以及過濾多孔漏斗2構(gòu)成。過濾漏斗放在燒瓶之頸部，漏斗頂端有二個(gè)小孔，用以系上銅絲便于放入或取出巖樣。儀器底部有電爐，用以加熱使溶劑蒸發(fā)。溶劑那么注于燒瓶內(nèi)。除此而外，需要萬分之一的分析天平一臺(tái)以及約500厘米3的溶劑。三、操作步驟〔1〕將漏斗2在烘箱中烘干〔102-103℃〕后稱出重量，然后將需要測定的巖樣放在其中，再稱得一重量，此兩重量的差值，即為飽和油、氣、水的原始重量G1。巖樣的大小需要作估算，即要保證所抽出冷凝后的水量至少為0.4厘米3，但亦不能超過2厘米3，以保證讀數(shù)之精確性?！?〕將甲苯注入燒瓶中，注入甲苯的數(shù)量視燒瓶大小而定，一般需到達(dá)燒瓶容積的三分之二?！?〕將裝好巖心的漏斗裝入燒瓶頸部，并在各磨口接頭處涂上很薄一層凡士林，按圖所示將儀器裝好?！?〕翻開水源閥門，使水開始循環(huán)，然后翻開電爐維持甲苯沸騰。當(dāng)甲苯開始沸騰時(shí)要注意觀察甲苯蒸汽上升以及到達(dá)冷凝器后回流的情況，在冷凝器上部不能有甲苯蒸汽逸出，否那么既不平安，也影響實(shí)驗(yàn)精度。〔5〕控制電爐的溫度，使巖樣一直全部漂浮在甲苯溶劑中，此時(shí)甲苯開始清洗巖樣?！?〕巖樣中的水與甲苯蒸汽一起蒸發(fā)，水蒸汽上升到冷凝管后即凝聚成水滴，并落入水捕集器4中，逐漸積累。巖樣中的油那么與甲苯互溶，與甲苯溶液一起回流到燒瓶1中?！?〕加熱維持甲苯沸騰4-8小時(shí)左右，當(dāng)捕集器中的水量不再增加，同時(shí)漏斗中甲苯溶液呈透明狀態(tài)時(shí)，說明巖樣中的油和水已清洗蒸發(fā)完畢，此時(shí)關(guān)閉電爐。待燒瓶內(nèi)溶劑不再沸騰，再停止循環(huán)水?！?〕待儀器冷卻后，觀察冷凝管中是否有水滴，如有水滴那么用細(xì)鐵絲將水滴撥入捕集器中。然后取出漏斗，放在烘箱內(nèi)烘干〔102-105℃〕后稱其重量，稱得的重量減去漏斗重量，那么得干巖樣重量G2。〔9〕記錄在水捕集器中的水體積。當(dāng)水沾附在水捕集器管壁時(shí)，需用鐵絲將水滴全部撥入捕集器的底部，以保證讀數(shù)之精確?！?0〕按公式算出油、氣、水飽和度。注：本試驗(yàn)所需的孔隙度、巖石密度、油水密度等資料，均由教師提供。測定巖石油氣水飽和度的實(shí)驗(yàn)記錄見表4。表4測定巖石油氣水飽和度的實(shí)驗(yàn)記錄序號巖樣編號巖樣孔隙度%巖石密度克/厘米3飽和油氣水的巖樣重G1克干巖樣重G2克水捕集器中的讀數(shù)厘米3飽和度%油氣水123實(shí)驗(yàn)五巖石油、氣、水飽和度測定〔常壓干餾法〕一、原理干餾儀的工作原理是，巖樣裝進(jìn)一個(gè)不銹鋼制的巖心筒內(nèi)，上端用帶有螺紋的密封蓋密封，巖樣筒裝入一個(gè)絕緣的筒式電爐中加熱，巖心筒下端排液口與冷凝器密封連接，巖樣被加熱后，干餾蒸出的油、水由排液口經(jīng)冷凝管流出收集于量筒中。根據(jù)記錄的油、水體積按一定的計(jì)算方法便可獲得飽和度。2．儀器常壓干餾儀〔如圖10所示〕，儀器主要由可密封的鋼制巖心筒1，管狀立式電爐2，冷凝器3，溫度傳感器等組成。巖心筒放置巖心，巖心筒下端的排液口與冷凝器座靠重力密封連接〔接觸密封〕。冷凝器內(nèi)有循環(huán)水流動(dòng)。巖樣加熱后，油水從巖心筒下部排液口流出經(jīng)冷凝中心的冷凝管流入下邊的量筒內(nèi)。另需萬分之一天平一臺(tái)，10ml量筒一支。3．操作步驟〔1〕水量校正。根據(jù)干餾水量的溫度〔或時(shí)間〕作出水量校正曲線，其方法如下：①稱100-125g巖樣放入巖心筒中，擰緊上蓋并把巖心筒放入筒式電爐內(nèi)；②接通電源并循環(huán)冷卻水；③核對電壓表、電流表示值及指示燈以判斷儀器是否工作正常；④將溫控儀設(shè)定值調(diào)到500℃，在升溫過程中，記錄溫度與蒸出的相應(yīng)水量，作出蒸出水量與干餾溫度的關(guān)系曲線〔見圖11〕。找出曲線上第一個(gè)平緩段的起始溫度，此溫度即是巖樣中束縛水被全部蒸出時(shí)的溫度，高于此溫度那么干餾出的水量中包括礦物的結(jié)晶水。選取略高于曲線上第一臺(tái)階的溫度作為適宜的蒸水溫度。〔2〕巖樣實(shí)測①稱100-125g巖樣，立刻裝入巖心筒中，擰緊上蓋并把巖心筒放入筒式電爐內(nèi)。②將溫控儀的溫度設(shè)定值調(diào)到根據(jù)校正曲線選取確定的溫度值進(jìn)行加熱。每隔2分鐘從集液量筒中讀取一次蒸出的水量。當(dāng)連讀3次以上水體積讀數(shù)不變時(shí)，認(rèn)為巖樣中非結(jié)晶水已完全蒸出〔此段時(shí)間蒸餾出原油中的輕質(zhì)局部的體積也應(yīng)加以記錄，并隨后記入油的總體積中〕。④每隔2分鐘讀取1次油體積，連讀3次以上讀數(shù)不變時(shí)認(rèn)為原油已全部蒸出。停止加熱后讀出干餾出的原油體積。⑤為了校正在干餾過程中因蒸發(fā)損失、結(jié)焦或裂解而導(dǎo)致的原油體積讀值減少，應(yīng)通過原油體積校正曲線對干餾出的原油體積進(jìn)行校正。校正曲線是事先根據(jù)不同類型原油通過干餾試驗(yàn)做出的，如圖12所示。⑥待溫度降低后，從電爐中取出巖心筒，翻開上蓋，倒出其中的干巖樣稱重并記錄。注意：爐體、巖心筒在加熱時(shí)及停止加熱一段時(shí)間后溫度較高，操作人員應(yīng)小心操作并防止他人觸模。圖10巖心飽和度干餾儀1-巖心杯；2-筒式電爐；3-冷凝器；4-固定法蘭；5-量筒；6-循環(huán)水；7-電源線；8-溫度傳感器圖11蒸出水量與干餾溫度關(guān)系曲線圖12原油體積校正曲線4．?dāng)?shù)據(jù)處理〔1〕在測定飽和度之前，首先要確定巖樣的密度ρa(bǔ)和孔隙度φ。因此必須在同一塊巖樣中取出一局部來測定ρa(bǔ)和φ，以此作為所分析巖樣的密度和孔隙度?！?〕將測定的參數(shù)和計(jì)算的結(jié)果填于表5中。表5巖石含流體飽和度測定計(jì)算表測定參數(shù)及其單位參數(shù)符號及計(jì)算公式記錄及計(jì)算結(jié)果干餾前巖樣重量，gW1校正后巖樣中含油體積，cm3V0巖樣中含水體積，cm3VW巖樣的密度，g/cm3ρa(bǔ)原油的密度，g/cm3ρO水的密度，g/cm3ρW巖樣的孔隙度，%φ干餾后巖樣重，gW2=W1-〔V0ρ0+VWρW〕巖樣總體積，cm3VT=W2/ρa(bǔ)巖樣孔隙體積，cm3VP=φ·VT含油飽和度，%S0=V0/VP·100含水飽和度，%SW=VW/VP·100含氣飽和度，%Sg=100-SO-SW實(shí)驗(yàn)六液體外表張力測定一、圈環(huán)法圖13環(huán)法測外表張力原理此方法可測定純液體及溶液外表張力；也可用來測定界面張力。其優(yōu)點(diǎn)是快速。缺點(diǎn)是難于恒溫控制。圖13環(huán)法測外表張力原理1．原理一個(gè)金屬環(huán)〔如鉑絲環(huán)〕同潤濕該金屬環(huán)的液體接觸，那么把金屬從該液體拉出所需的力f是由液體外表張力、環(huán)的內(nèi)徑及環(huán)的外徑所決定〔見圖13〕。如果環(huán)拉起時(shí)帶出液體重量為mg，那么平衡時(shí)f=mg=2πR′σ+2πσ(R′+2r)(1)式中：f為平衡條件下環(huán)拉離液體所需力；m為環(huán)拉離液體前瞬間懸掛在環(huán)上液體質(zhì)量；g為重力加速度；R′為環(huán)的內(nèi)半徑；r為環(huán)絲半徑；σ為液體外表張力。事實(shí)上，〔1〕式是一個(gè)簡化公式。實(shí)驗(yàn)證明，該式必須乘上一個(gè)校正因子F才得到正確結(jié)果。F值列于表6中。表中v是環(huán)離開液體前瞬間懸掛在環(huán)上液體的體積，可從下式求得：表6環(huán)法校正因子〔F〕R3/vFR/r=32R/r=42R/r=500.31.0181.0421.0540.50.9460.9730.98761.00.8800.9100.9292.00.8200.8600.87983.00.7830.8280.8521因此，從〔1〕式可得到校正方程為〔2〕〔2〕2．儀器扭力天平〔如圖14所示〕；R′及r的鉑絲環(huán)。3．實(shí)驗(yàn)步驟圖14環(huán)法外表張力測定儀1．用熱的鉻酸混合液洗凈鉑環(huán)，再用蒸餾水沖洗干凈。再將其放在濾紙上沾干或用酒精燈火灼燒。鉑環(huán)應(yīng)十分平整，洗凈后不能用手觸摩。圖14環(huán)法外表張力測定儀2．儀器的校正。檢查儀器水平位置后，將鉑環(huán)掛在懸臂勾C上〔圖14〕。轉(zhuǎn)動(dòng)A使標(biāo)尺B指示零位。松動(dòng)D，轉(zhuǎn)動(dòng)E，使懸臂處于水平位置，然后扭緊D。取0.5克砝碼置鉑環(huán)上，轉(zhuǎn)動(dòng)A使懸臂恢復(fù)水平位置，記下刻度讀數(shù)。反復(fù)測定至各次讀數(shù)相差不到一格為止，求取平均值〔如果鉑環(huán)不便置放砝碼，可先放小片濾紙于鉑環(huán)上，調(diào)整懸臂水平后，再于其上放砝碼〕。由此可算得每轉(zhuǎn)一格所需之力為。圖15滴重法測定外表張力儀器圖3．測定未知液體外表張力時(shí)，先調(diào)好刻度零位及懸臂水平位置，將盛液樣的結(jié)晶皿H置于鉑環(huán)下的臺(tái)上，調(diào)整F及G，至液面剛好與鉑環(huán)接觸，然后同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)A及G以保持懸臂的水平位置。直到鉑環(huán)離開液面，記下此時(shí)的刻度讀數(shù)。此讀數(shù)就是f圖15滴重法測定外表張力儀器圖4．根據(jù)刻度盤上讀數(shù)求得拉力f，并根據(jù)環(huán)的內(nèi)半徑R′及環(huán)絲半徑r計(jì)算R3/V及R/r，從校正表6查出校正因子F，然后根據(jù)公式〔2〕可求出外表張力σ。二、滴重法1．原理從圖15中可看出，當(dāng)?shù)竭_(dá)平衡時(shí)，從外半徑為r的毛細(xì)管滴下的液體重量應(yīng)等于毛細(xì)管周邊乘以外表張力〔或界面張力〕，即〔3〕式中：m為液滴質(zhì)量；r為毛細(xì)管外半徑；σ為外表張力；g為重力加速度。事實(shí)上，滴下來的僅僅是液滴的一部份。因此〔3〕式中給出的液滴是理想液滴。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，滴下來的液滴大小是v/r3的函數(shù)，即由f(v/r3)所決定〔其中v是液滴體積〕?！?〕式可變?yōu)閙g=2πrσf(v/r3)〔4〕〔5〕式〔5〕中的F稱校正因子。表7給出校正因子F的數(shù)據(jù)。如果測得滴下來液滴體積及毛細(xì)管外半徑，就可從表7查出校正因子F的數(shù)值。表7滴重法校正因子Fv/r3Fv/r3F∞0.1593.4330.258750000.1722.9950.26072500.1982.09290.264558.10.2151.55450.265724.60.22561.0480.261717.70.23050.8160.255013.280.23520.7290.251710.290.23980.5410.24308.1900.24400.5120.24416.6620.24790.4550.24915.5220.25140.4030.25594.6530.25422．儀器毛細(xì)管〔末端磨平〕；稱量瓶；讀數(shù)顯微鏡。3．實(shí)驗(yàn)步驟〔1〕按圖15裝好儀器，把待測液體充滿毛細(xì)管，并調(diào)節(jié)液位使液滴按一定時(shí)間間隔滴下。在保證液滴不受震動(dòng)的條件下用稱量瓶搜集25—30滴稱重〔對于揮發(fā)性液體最好把滴下的液體加以冷卻〕?！?〕用讀數(shù)顯微鏡測量毛細(xì)管的外徑?！?〕從液滴重量及液體密度計(jì)算滴下液滴體積。然后求出v/r3數(shù)值，再從表7查出校正因子F數(shù)值。根據(jù)式〔5〕算出外表張力。三、旋轉(zhuǎn)滴法1．根本原理當(dāng)把較低密度相的液滴放入較高密度相液體中并一起在水平管中高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，該液滴在離心力的作用下沿水平管軸線方向被拉長，在該液滴的某一拉長長度下，離心力與界面張力平衡，此時(shí)即可求得界面張力。改變轉(zhuǎn)速，使該液滴的長度與直徑之比大于4，這時(shí)可以把液滴視為兩端為半球形的圓柱體，并在該轉(zhuǎn)速下測定液滴的直徑，然后用下式計(jì)算液滴與周圍介質(zhì)的界面張力?！?〕式中：σ——界面張力，mN/m；e——儀器常數(shù)，用標(biāo)準(zhǔn)體系測得，mN·cm3·min2/m·g·mm3·r2d——液滴直徑，mm；n——轉(zhuǎn)速，r/min；Δρ——兩相密度差，g/cm3。2．測量范圍該方法適用于測定較高密度相為透明相的兩液相之間的超低界面張力。測量范圍為10-6~1mN/m。注：該實(shí)驗(yàn)暫無儀器，故相關(guān)的實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)裝置流程等從略。圖16接觸角測定原理示意圖實(shí)驗(yàn)七儲(chǔ)油巖石的潤濕性測定圖16接觸角測定原理示意圖一、潤濕接觸角的測定1．測量范圍本方法適用于測定光滑固體外表的潤濕性。2．原理一液滴〔油〕附著在浸泡于另一液體〔水〕中的平滑且無孔隙的均質(zhì)固體外表上，與固體外表形成一個(gè)接觸角〔如圖16所示〕。等油—水、油—固、水—固之間的界面張力相互作用并到達(dá)平衡時(shí)形成一個(gè)穩(wěn)定的接觸角，它滿足以下關(guān)系：式中At是附著張力。At是正值，那么意味著接觸角小于90°，這說明該固體外表是優(yōu)先水潤濕的；At為0，那么接觸角為90°，該固體外表是中性潤濕的；At為負(fù)值，意味著接觸角大于90°，固體外表是優(yōu)先油潤濕的。測潤濕性用的巖樣可以保存在抽空的鹽水中，也可以用塑料布、錫箔和蠟密封保存。上述儲(chǔ)存方法的最根本考慮是為防止巖樣中的原油被氧化，從而保證取心后巖樣的潤濕性不會(huì)發(fā)生變化。3．儀器潤濕接觸角測量儀4．實(shí)驗(yàn)步驟〔1〕選取能代表油藏巖石主要成分的礦物作為固體，通常選用石英或硅質(zhì)礦物來代表砂巖儲(chǔ)集層，用方解石代表碳酸鹽或者礁灰?guī)r儲(chǔ)集層。測定的固體外表要光滑清潔?！?〕測定所用流體應(yīng)采用該儲(chǔ)集層的流體。油樣：最好采用井底不含水的油樣，沒有井底油樣時(shí)也可采用井口油樣，但最好不要用經(jīng)過儲(chǔ)罐的和處理過的油樣。要盡量防止測量過程中原油氧化。水樣：最好采用地層水，如沒有時(shí)也可采用人工配制的與該層地層水礦化度相同的水樣?！?〕接觸角測定裝置的清洗要嚴(yán)格，保證裝置絕對干凈。〔4〕通常是在常溫常壓下測定接觸角，但近期也見到用含氣原油和水在油藏條件下測定潤濕性的報(bào)導(dǎo)?！?〕固體外表與第一種液體接觸必須首先到達(dá)平衡，通常需24h以上。然后令第二種液體進(jìn)入固體外表，待平衡后再測定。然而到達(dá)平衡時(shí)間是較長的，一般要幾百個(gè)小時(shí)以上，有的甚至更長?！?〕將固體巖石片傾斜10-15度時(shí)，可測油滴或水滴的前進(jìn)角和后退角?！?〕角度測量?？捎玫捅讹@微鏡中裝有量角器測量，也可將液滴圖像投影到屏幕上或拍攝圖象再用量角儀測量；目前較為先進(jìn)的測量方法是采用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)、光學(xué)系統(tǒng)和CCD攝像頭結(jié)合，使液滴的錄像清晰地顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，可在瞬時(shí)將圖像存儲(chǔ)下供測量使用，防止因液體蒸發(fā)造成測量失敗。二、吸入法〔Amott〕測定巖石潤濕性圖17Amott圖17Amott潤濕性指數(shù)的測定該方法通過測定潤濕相在毛管力的作用下自發(fā)吸入的速度及非潤濕相被驅(qū)替出的量來確定油藏巖樣的潤濕性。吸入實(shí)驗(yàn)通常在室溫下進(jìn)行，也可在油藏溫度下進(jìn)行。2．儀器儀器裝置見圖17所示。3．測量步驟〔1〕用與取心液類似的液體做鉆取液鉆取油層巖樣，例如水基泥漿用鹽水做鉆取液，油基泥漿用無活性物質(zhì)的煤油做鉆取液。〔2〕把巖心放入盛有鹽水的容器內(nèi)抽空以除去巖心中的大局部空氣?！?〕把抽空后的巖心放入巖心夾持器內(nèi)，以水驅(qū)替巖樣中的氣和油，使其到達(dá)剩余狀態(tài)。〔4〕從夾持器中取出巖樣放在裝滿油的吸入室內(nèi)，使之自發(fā)吸油排水?！?〕定時(shí)計(jì)量排出的水量，該水量即等于吸入的油量。實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行到排出水量不再增加，記下排出的總水量Vwd，此時(shí)油的吸入已達(dá)平衡。這一步驟一般需要假設(shè)干天才能結(jié)束?！?〕把巖樣放在巖心夾持器內(nèi)進(jìn)行油驅(qū)水，使巖樣內(nèi)的水到達(dá)束縛狀態(tài)。記錄驅(qū)出的總水量Vwt。〔7〕從夾持器中取出巖樣放入存有水的吸入器中，定時(shí)記錄排出的油量，直到排出的油量不變，吸水到達(dá)平衡為止。記錄累計(jì)排出的油量Vod?！?〕再把巖心裝入夾持器進(jìn)行水驅(qū)油，直到剩余油狀態(tài)，記錄排出的油量Vot。4．計(jì)算方法Amott建立了以潤濕指數(shù)定量確定巖樣潤濕性的方法，他把潤濕指數(shù)定義為：油潤濕指數(shù)=Vwd/(Vwd+Vwt)水潤濕指數(shù)=Vod/(Vod+Vot)在油層條件下進(jìn)行吸入試驗(yàn)是一個(gè)很復(fù)雜的過程，困難比擬多、需要用含氣原油沖刷巖心以建立束縛水飽和度，而且試驗(yàn)要在油層溫度和壓力下進(jìn)行，因而一般情況下多用常溫常壓的試驗(yàn)方法。研究說明，吸入速度不影響巖樣潤濕性的測定結(jié)果，但吸入速度卻與巖樣孔隙度、滲透率、孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙大小的分布、流體粘度、界面張力等因素有關(guān)，因而從吸入速度的大小可以研究巖樣的上述特性。實(shí)驗(yàn)八半滲透隔板法測定巖石孔喉大小分布一、原理將所要求測定的巖樣抽提干凈烘干后，飽和油層水〔潤濕液〕，并置于半滲透隔板上。因?yàn)榘霛B透隔板是親水的，當(dāng)它充滿水時(shí)，油不能侵入。油可以在壓力下排驅(qū)水通過半滲透隔板到漏斗中去，而油不會(huì)滲過隔板而進(jìn)入漏斗。油排驅(qū)水時(shí)所需的壓力與孔隙喉道半徑成反比，與油水間的界面張力成正比，即：式中pc——油驅(qū)水時(shí)的壓力，即毛管壓力，達(dá)因/厘米2；r——巖樣中的孔喉半徑，厘米；σ——油水間的界面張力，達(dá)因/厘米；θ——油水和巖石的潤濕接觸角，度。實(shí)驗(yàn)時(shí)，壓力從0到0.1兆帕的范圍內(nèi)取4-6個(gè)間隔，每增加一次壓力，油就置換巖樣中的一局部水出來，就有相應(yīng)的水或油飽和度值。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，繪制出壓力—水飽和度的關(guān)系曲線，即可求出巖樣的孔喉大小分布。二、儀器半滲透隔板法測定巖石孔隙大小分布的實(shí)驗(yàn)裝置如圖18所示。包括1加壓氮?dú)猓?進(jìn)口管；3油；4橡皮塞；5彈簧；6巖樣；7濾紙；8半滲透隔板；9地層水；10刻度計(jì)量管；11潤滑油。三、實(shí)驗(yàn)步驟〔1〕將所要測定的巖樣抽提干凈，烘干后稱巖樣重量G1，然后，抽空飽和水，再稱飽和水后的巖樣重量G2，按下式計(jì)算出飽和水的體積，即巖樣的孔隙體積式中Vp——巖樣的孔隙體積，立方厘米；G2——飽和水后的巖樣重量，克；G1——干巖樣重量，克；γw——飽和水的密度，克/厘米3。〔2〕將玻璃漏斗抽真空飽和水，使半滲透隔板全部為水所充滿。半滲透隔板底下的空間亦全部充滿水。〔3〕將半滲透隔板上面及玻璃漏斗周圍用濾紙將水吸干，然后把飽和水的巖樣安放在半滲透率隔板上，在巖樣和半滲透隔板之間放一層濾紙，使巖樣緊貼隔板?！?〕向玻璃漏斗中注入油，一直到將巖樣淹沒，然后在巖樣頂部安上彈簧，并用橡皮塞壓住彈簧，固定巖樣并密封玻璃漏斗。〔5〕在刻度管中注水，一直到達(dá)刻度管上的0值，然后在水面上滴上幾滴潤滑油，防止水份蒸發(fā)?！?〕接通氮?dú)馄浚⌒牡胤_減壓閥，按照設(shè)計(jì)壓力提高系統(tǒng)的壓力，當(dāng)增加壓力后，巖樣中的水就被油驅(qū)出，在刻度管中的水面就會(huì)上升，一直等到水而穩(wěn)定不再上升為止。然后記錄下刻度管中水的增量及相應(yīng)的壓力值?！?〕提高壓力，重復(fù)步驟〔6〕，一直到最大設(shè)計(jì)壓力。四、數(shù)據(jù)處理半滲透隔板法測定巖樣孔喉大小分布的實(shí)驗(yàn)記錄如表8所示。表8半滲透隔板法測定巖樣孔喉分布記錄表序號壓力pc0.1兆帕刻度管中水的增量〔厘米3〕巖樣孔隙體積Vp(厘米3)水飽和度〔巖樣內(nèi)的〕Sw(%)孔隙喉道半徑r(微米)12345678910在資料整理時(shí)，繪出Pc-Sw以及孔喉分布曲線〔r-S0〕，孔喉分布圖使用直方圖。在計(jì)算喉道半徑時(shí)所需要的界面張力及潤濕接觸角由教師給出。在所繪制的毛管壓力曲線上可以確定排驅(qū)壓力、飽和度中值毛管壓力以及束縛水飽和度等參數(shù)。實(shí)驗(yàn)九壓汞法測定巖樣的孔喉大小分布一、原理水銀是一種很強(qiáng)的非潤濕流體，當(dāng)將水銀注入被抽空的巖樣中去時(shí)，一定要克服巖石孔隙系統(tǒng)對水銀的毛細(xì)管阻力。顯然，注入水銀的過程就是測量毛細(xì)管壓力的過程。注入水銀的每一點(diǎn)壓力就代表一個(gè)相應(yīng)的孔喉大小的毛細(xì)管壓力，在這個(gè)壓力下進(jìn)入孔隙系統(tǒng)的水銀量就代表這個(gè)相應(yīng)的孔喉大小在系統(tǒng)中所連通的孔隙體積。隨著注入壓力不斷增加，水銀將不斷進(jìn)入更小的孔隙。在每一個(gè)壓力點(diǎn)，巖樣中到達(dá)毛細(xì)管壓力平衡時(shí)，同時(shí)記錄注入壓力和注入巖樣的水銀量。將假設(shè)干壓力點(diǎn)的壓力和水銀飽和度繪成圖件，即可獲得用壓汞法所得的巖樣的毛管壓力曲線，并由此可確定巖樣的孔喉大小分布。使用壓汞法時(shí)，毛管壓力和孔喉半徑的關(guān)系為Pc=7.5/r式中Pc——水銀毛管壓力，0.1兆帕；r——巖石孔喉半徑，微米。在繪制毛管壓力曲線時(shí)，縱座標(biāo)的左側(cè)用水銀毛管壓力表示，右側(cè)那么為相應(yīng)的喉道半徑，橫座標(biāo)用水銀飽和度表示〔左側(cè)為水銀飽和度100%，右側(cè)為0〕。二、儀器壓汞法測定毛管壓力的裝置如圖19所示。整個(gè)裝置分三個(gè)局部，即水銀計(jì)量泵，巖心室和管匯。圖19壓汞法測定巖樣孔喉大小分布的裝置儀器的組成局部包括：1壓力源〔氮?dú)馄俊常?高壓壓力表；3低壓壓力表；4U形壓力計(jì)；5通大氣閥及管線；6接真空計(jì)管線；7和8為上下有機(jī)玻璃窗口；9巖心室；10水銀計(jì)量泵；11計(jì)量體積刻度尺。三、操作步驟〔1〕首先將壓汞裝置全部接好，灌好水銀，并測定儀器的空白值。該步驟由教師或?qū)嶒?yàn)員準(zhǔn)備好?！?〕翻開巖心室，并將已測好孔隙度、孔隙體積以及滲透率的巖樣放入巖心室，檢查巖心室的密封環(huán)是否良好，再密封巖心室?！?〕將水銀面調(diào)節(jié)到下窗口位置時(shí)，翻開真空系統(tǒng)，使巖樣和巖心室抽成真空，到達(dá)10-2托的真空度。抽空時(shí)間一般需要2—4小時(shí)?！?〕在真空下將水銀泵活塞向前推進(jìn)一直使水銀面到達(dá)下窗口的起點(diǎn)讀數(shù)位置。這時(shí)，調(diào)整計(jì)量泵的讀數(shù)應(yīng)為0?！?〕再推進(jìn)水銀泵，使水銀進(jìn)入巖心室并上升到上窗口，將巖心全部淹沒。此時(shí)記錄泵的讀數(shù)。將巖心室體積減去這時(shí)的體積讀數(shù)就是所測定巖樣的總體積。〔6〕再把計(jì)量泵的讀數(shù)調(diào)整為零。然后，翻開氮?dú)馄?，使系統(tǒng)及巖心室壓力提高。這時(shí)水銀開始進(jìn)入巖樣孔隙，水銀面從窗口7的標(biāo)志線上下降，等壓力穩(wěn)定后，再將水銀計(jì)量泵活塞向前推進(jìn)，使水銀面又重新回到窗口7的標(biāo)志線上。當(dāng)壓力和體積讀數(shù)不變時(shí)，同時(shí)記錄計(jì)量泵上的體積讀數(shù)和壓力，此時(shí)的體積讀數(shù)即為該壓力下進(jìn)入巖樣孔隙的體積?！?〕逐步增加壓力，一直到儀器最大壓力〔一般為10兆帕〕時(shí)為止。二個(gè)壓力間隔所得體積讀數(shù)之差，即為在該壓力間隔下進(jìn)入巖樣的水銀體積。這樣，就可以測一系列毛細(xì)管壓力和相應(yīng)的進(jìn)入巖樣的水銀體積。將每一間隔進(jìn)入巖樣的水銀量除以巖樣的總孔隙體積，即為進(jìn)入巖樣的水銀飽和度。由此，便可繪出Pc-SHg的關(guān)系曲線，也就是毛管壓力—水銀飽和度關(guān)系曲線。壓汞法測定毛管壓力和水銀飽和度的實(shí)驗(yàn)記錄如表9所示。表9壓汞原始資料記錄表測點(diǎn)水銀毛管壓力pc×0.1兆帕孔喉半徑r微米水銀飽和度SHg(%)儀器空白值〔厘米3〕計(jì)量泵讀數(shù)(厘米3)進(jìn)入巖樣的體積(厘米3)水銀飽和度SHg(%)00∞10.175.00020.237.5030.418.75040.89.37551.64.68863.22.34476.41.172812.80.586925.60.2931051.20.14711102.40.037巖樣總孔隙體積:厘米3樣品號:巖樣孔隙度:%井號:巖樣滲透率:×10-3μm2層位:樣品分析人:審核:日期:實(shí)驗(yàn)十相對滲透率的測定一、穩(wěn)態(tài)法水—油相對滲透率測定1．原理穩(wěn)態(tài)法測水-油相對滲透率是將水、油按一定流量比例同時(shí)恒速注入巖樣，當(dāng)進(jìn)出口壓力及油、水流量穩(wěn)定時(shí)，巖樣中油-水飽和度分布也已穩(wěn)定，測定進(jìn)、出口壓力及油、水流量以及相應(yīng)的油水飽和度，然后直接用達(dá)西定律計(jì)算求得水-油相對滲透率。改變注入水油比例，建立新的平衡，求得另一飽和度下的油、水相對滲透率值，最后繪制出油-水相對滲透率與巖樣飽和度的關(guān)系曲線。油水相對滲透率的計(jì)算公式：〔1〕〔2〕〔3〕〔4〕式中：Krw——水的相對滲透率〔小數(shù)〕；Kro——油的相對滲透率〔小數(shù)〕；K——巖樣絕對滲透率，×10-3μm2；Kw——水的有效滲透率，×10-3μm2；圖20穩(wěn)態(tài)水—油相對滲透率實(shí)驗(yàn)流程示意圖圖20穩(wěn)態(tài)水—油相對滲透率實(shí)驗(yàn)流程示意圖Qo和Qw——分別為油和水的流量，cm3/s；L——巖樣長度，cm；A——巖樣截面積，cm2；ΔP——巖樣進(jìn)、出口壓差，MPa。2．實(shí)驗(yàn)設(shè)備及流程實(shí)驗(yàn)設(shè)備及流程見圖20和圖21。如下圖，在穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)里巖心夾持器的進(jìn)口端和出口端均有一混合頭，注入端混合頭使注入的油和水能充分混合后注入巖心，出口端混合頭能使巖心里產(chǎn)出的油和水量計(jì)量正確〔圖21〕。圖21穩(wěn)態(tài)水—油相對滲透率測定過程示意圖〔吸入法〕3．實(shí)驗(yàn)步驟〔1〕將已飽和模擬地層水的巖樣裝入巖心夾持器，用模擬油驅(qū)水，建立巖樣的原始束縛水飽和度?！?〕選取某一油水比，用兩臺(tái)恒速泵按所選水油比同時(shí)將油水注入巖心〔選取的速度要足夠大，足以消除或降低毛細(xì)管壓力的作用〕，直到流動(dòng)穩(wěn)定〔壓差不變〕，并且出口端產(chǎn)出的水油比與注入端相同時(shí)，測定進(jìn)出口壓差及油、水流量，將數(shù)據(jù)填入原始記錄表10中?！?〕把巖心從巖心夾持器中取下，稱重以求得巖樣里的油水飽和度?！?〕把稱重后的巖樣重新裝入巖心夾持器，改變油水比，重復(fù)步驟〔2〕〔3〕，求得另一飽和度下的油、水相對滲透率值，整個(gè)實(shí)驗(yàn)一般要取10個(gè)飽和度值?！?〕實(shí)驗(yàn)至油相相對滲透率值小于0.005后，測出剩余油狀態(tài)下的水相滲透率，然后結(jié)束實(shí)驗(yàn)。說明：此實(shí)驗(yàn)可以做吸入過程〔水飽和度增加〕，也可以做驅(qū)替過程〔油飽和度增加〕的油水相對滲透率曲線。近期又開展了一些新的求巖心內(nèi)飽和度的方法，如電阻率方法、核磁共振法、CT掃描法及物質(zhì)平衡方法等，這些方法可以加快實(shí)驗(yàn)過程，提高實(shí)驗(yàn)精度。4．油水相對滲透率計(jì)算按〔1〕~〔4〕式計(jì)算油水的有效滲透率和相對滲透率，依據(jù)稱重?cái)?shù)據(jù)及油水密度數(shù)據(jù)計(jì)算油水飽和度。利用各實(shí)驗(yàn)計(jì)算點(diǎn)繪制油水相對滲透率曲線。根底數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果用表11和表12。表10穩(wěn)態(tài)法油水相對滲透率測定原始記錄表巖樣號：大氣壓：測定日期：環(huán)境溫度℃記錄時(shí)間環(huán)壓MPa進(jìn)口壓力MPa出口壓力MPa油流量水流量巖樣質(zhì)量g油水時(shí)間s體積cm3時(shí)間s體積cm3校核人：復(fù)算人：分析人：第頁表11穩(wěn)定法油水相對滲透率測定根底數(shù)據(jù)表油田/井號層位取樣深度，m巖樣號巖樣長度，cm巖樣直徑,cm巖樣總體積，cm3巖樣孔隙體積，cm3孔隙度，%絕對滲透率，μm2測定溫度，℃飽和水粘度，mPa·s飽和水礦化度，g/L飽和水密度，g/cm3水測滲透率，μm2注入油密度，g/cm3注入油粘度，mPa·s表12穩(wěn)定法油水相對滲透率數(shù)據(jù)表序號油有效滲透率μm2油相對滲透率〔小數(shù)〕水有效滲透率〔μm2〕水相對滲透率〔小數(shù)〕含水飽和度%備注二、非穩(wěn)態(tài)法油水相對滲透率測定1．原理該方法以一維兩相水驅(qū)油根本理論為出發(fā)點(diǎn)。水驅(qū)油過程中，水、油飽和度在多孔介質(zhì)中的分布是距離和時(shí)間的函數(shù)，這個(gè)過程稱非穩(wěn)定過程。按照模擬條件的要求，在油藏巖樣上進(jìn)行恒壓差或恒速度的水驅(qū)油試驗(yàn)，在巖樣出口端記錄每種流體的產(chǎn)量和巖樣兩端的壓力差隨時(shí)間的變化，用“J.B.N.”方法整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到相對滲透率，并繪制油、水相對滲透率與含水飽和度的關(guān)系曲線。2．巖樣、試驗(yàn)流體及驅(qū)動(dòng)條件〔1〕采用新鮮巖樣1〕在井場取心后，采取以下兩種包裝方式中的任意一種包裝：a.在井場用聚乙烯膜包好，外面用一層厚石蠟密封；b.在井場將巖心浸入飽和食鹽水中并密封。2〕鉆取巖樣時(shí)，用飽和食鹽水作循環(huán)液。鉆取的巖樣浸泡在抽空的原油中密閉保存?！?〕采用非新鮮巖樣1〕清洗巖樣根據(jù)巖樣的原始潤濕性，選擇清洗溶劑。原始潤濕性為水濕的巖樣，用苯加酒精清洗；原始潤濕性為油濕的巖樣，用四氯化碳、三氯甲烷或高標(biāo)號〔120號〕溶劑汽油清洗。2〕恢復(fù)潤濕性a.清洗后的巖樣烘干至恒重，飽和試驗(yàn)用水，計(jì)算孔隙體積。b.用油驅(qū)水的方法建立束縛水，束縛水飽和度根據(jù)該地區(qū)油層滲透率與束縛水飽和度的關(guān)系曲線確定。c.用末污染的原油〔或地層模擬油〕建立束縛水，當(dāng)油的粘度過低時(shí)，那么采用粘度較高的精制油建立束縛水，再用地層模擬油驅(qū)替，直至油相滲透率穩(wěn)定為止。d.將巖心放入盛有模擬油的密閉容器中，在試驗(yàn)溫度下老化，使之到達(dá)吸附平衡。老化時(shí)間取決于油藏巖石性質(zhì)和原油中極性組分。一般需要30d以上?！?〕試驗(yàn)用油1〕采用精制油，并根據(jù)各油田的實(shí)際情況選擇不同的油水粘度比。2〕使用精制油的條件巖樣必須保持或恢復(fù)原始狀態(tài)〔包括束縛水飽和度、潤濕性和原始有效滲透率〕。〔4〕試驗(yàn)用水使用與巖樣不起物理化學(xué)作用的鹽水，其礦化度與地層水接近?！?〕驅(qū)動(dòng)條件1〕恒速法按L·μw·Vw≥1〔驅(qū)動(dòng)力與毛管力的標(biāo)配系數(shù)〕確定注水速度。式中：L——巖樣長度，cm；μw——注入水粘度，mPa·s；Vw——滲流速度，cm/min。2〕對水濕和低滲透巖樣，可酌情減小滲流速度。3〕恒壓法按π1≤0.6確定初始驅(qū)動(dòng)壓差ΔP0：〔1〕式中：π1——驅(qū)動(dòng)壓差與毛管壓差之比；σo-w——油、水界面張力，mNm；Ka——巖樣的空氣滲透率，μm2；φ——巖樣的孔隙度，f；ΔP0——初始驅(qū)動(dòng)壓差，MPa。3．恒速試驗(yàn)與恒壓試驗(yàn)的主要設(shè)備和流程主要設(shè)備和流程見圖22，流程必須經(jīng)過檢驗(yàn)才能使用。圖22非穩(wěn)態(tài)法流程示意圖1—高壓巖心夾持器；2—壓力傳感器；3—高壓容器；4—閘門座；