多孔介质的压汞技术(上传)

多孔介质压汞技术提纲一、多孔介质的背景知识二、孔隙的定量表征三、孔隙表征的压汞技术四、压汞数据获取与分析一、多孔介质的背景知识1、多孔介质中的“孔”特征多孔介质中的孔包含微孔、介孔和大孔，可视作固体内的孔、通道或空腔，或者是形成床层、压制体以及团聚体的固体颗粒间的空间（如裂缝或空隙）（IOS15901）。多孔介质中的孔通常分为开孔和闭孔两大类。开孔与外表面连通流体可以渗入，闭孔与之相反（IOS15901）。流体侵入的孔隙表征中通常表征的是开孔。交联孔（开孔）闭孔通孔（开孔）盲孔（开孔）图1孔的类型（Rouquerol,1999）一、多孔介质的背景知识筒状孔2、多孔介质中的孔隙形态缝状孔锥状孔墨水瓶孔墨水瓶孔图2孔隙形态特征（Rouquerol,1999）二、孔隙的定量表征1、孔隙表征的对象比表面积孔径大小与分布孔隙体积图3孔隙表征的对象二、孔隙的定量表征2、孔隙表征的方法光学显微镜（OM）扫描电镜（SEM）扫描透视电镜（TEM）小角度中子散射（SANS）图4孔隙表征方法（据罗超，2014）压汞法N2吸附法CO2吸附法He比重法成像技术流体侵入三、孔隙表征的压汞技术1、压汞法的原理汞对一般固体不润湿，欲使汞进入孔需施加外压，外压越大，汞能进入的孔半径越小（Washborn方程：D=(4σcosθ)/P）。测量不同外压下进入孔中汞的量即可知相应孔大小的孔体积。图5液体在固体表面的润湿程度(a)润湿相(b)非润湿相润湿相：接触角＜90°，接触角越小，润湿性越好。非润湿相：接触角＞90°，接触角越大，非润湿性越好。三、孔隙表征的压汞技术2、压汞法的特点压汞法的特点：（1）类似于气体吸附；（2）仅测量开孔；（3）测量范围：3.6mm~1mm；（4）易操作、技术成熟。图6PoreMasterGT33/60系列压汞仪三、孔隙表征的压汞技术3、压汞法对气体吸附法的优点压汞法的优点：（1）原理简单；（2）试验速度快（＜1h）；（3）测量范围包括部分中孔和大孔。气体吸附法在一定的孔径范围内，吸附存在毛细管凝聚的现象，利用与该现象相关的Kelvin方程计算的孔径rk。rk与真实孔径r的误差受温度误差的影响，随孔径的增大而增大。r(nm)rk(nm)1-rk/r21.980.01109.470.0520180.105039.30.2110064.60.35表1温度误差0.05K对rk计算的影响（采用N2吸附法）（金彦任，2015）四、压汞数据获取与分析1、获取压汞数据压汞仪的测量步骤包括：抽真空、注汞、低压分析、高压分析。实验过程中,汞液被压入多孔样品中,导致毛细管中的汞柱长度发生变化,从而引起电容器的电量发生变化，电量的变化会被压汞仪通过传感器识别为汞量的变化，压汞仪通过测量汞的变化量来测量多孔材料的孔隙特征（汤永净，2015）。图7压汞实验测量原理图（汤永净，2015）四、压汞数据获取与分析迟滞现象表示汞遗留在孔中，与注汞与退汞的接触角θ有关。气体吸附法中迟滞回线的产生与毛细管凝聚与蒸发过程中的凯尔文半径（rK）有关。图8压汞实验过程四、压汞数据获取与分析图9毛细管压力曲线特征图（据大庆石油，2010）CapillaryPressure,PPore-ThroatRadius,rSmaxSminSRPdPePtPc50010050500100MercurySaturation(%)WettingPhaseSaturation(%)PapexSwanson'sDisplacementPressure,ThresholdPressure,EntryPressure,cPlateauSteepSlopeIrreducibleWaterSaturation,Swir毛细管压力Pc孔喉半径r束缚水饱和度Swir门限压力Pt入口压力Pe排驱压力Pd汞饱和度（%）润湿相饱和度（%）主要参数说明Pd排驱压力(MPa)：指非润湿相开始进入岩样最大喉道的压力。rmax最大孔喉半径(μm)：Pd对应的孔喉半径，为最大孔喉半径。P50饱和度中值压力(MPa)：非润湿相饱和度50%时相应的毛管压力，它越小反映岩石渗滤性越好，产能越高。r50孔喉半径中值(μm)：P50对应的孔喉半径为r50，可近似代表样品的平均孔喉半径。rave孔喉半径平均值(μm)：它是表示岩石平均孔喉半径大小的参数。采用半径对汞饱和度的加权平均求出。四、压汞数据获取与分析表2压汞实验数据表（据大庆石油，2010）四、压汞数据获取与分析图11压汞实验报告图（据大庆石油，2010）