运用压汞法描述孔隙结构.ppt

汇报提纲
绪言
压汞仪
压汞原理
压汞实验
恒速压汞与常规压汞的对比
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第一页，共14页。
页岩储层孔隙结构对页岩气的储集具有重要的影响，如何对页岩中的微观孔隙进行有效分析是进行页岩气勘探开发必须解决的问题。
表征非常规致密储层孔隙特征的方法：氮气吸附法、压汞法（3nm~120μm）、聚焦离子束扫描电子显微镜和核磁共振等，但不同方法获得的孔隙范围各有差异，仅利用单一方法不能全面表征页岩的孔隙特征，须利用多种方法进行联合测定。
压汞法作为研究多孔物质特性一项较好的技术，其测量大孔、中孔孔容和孔径分布的标准已被广泛接受。
1 绪言
压汞法还远远未被淘汰！
第二页，共14页。
1 绪言
压汞法简介
汞是液态金属，它不仅具有导电性，并且水银对固体表面具有不可润湿性，只有在压力作用下，水银才能挤入多孔材料的孔隙中，孔径越小，所需要的压力就越大。
样品的孔径r和压力p成反比。
样品的比表面积和孔隙率的大小与注入汞的体积有关。
最后通过压汞过程中汞进入样品孔隙中产生的电信号进行数据处理，模拟相关图谱，计算孔隙率及比表面积等数据。
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2 压汞仪
图1 全自动压汞仪 AutoPore Ⅳ
AutoPore Ⅳ 9500 全自动压汞仪，（228MPa），孔径测量范围 5nm－1000μm，有一个高压和两个低压站
AutoPore Ⅳ 9505全自动压汞仪，（228MPa），孔径测量范围 5nm－1000μm，有两个高压和四个低压站
AutoPore Ⅳ 9510全自动压汞仪，最大压力6万磅(414MPa)，孔径测量范围 3nm－1000μm，有一个高压和两个低压站
AutoPore Ⅳ 9520全自动压汞仪， 最大压力6万磅(414MPa)，孔径测量范围3nm－1000μm，有两个高压和四个低压站
第四页，共14页。
3 压汞原理
压汞法原理
在给定的压力p下，将常温下的汞压入被测物体的毛细孔中，而当汞进入毛细孔中时，毛细管与汞的接触面会产生与外界压力方向相反的毛细管力，阻碍汞进人毛细管。根据力的平衡原理，当外压力大到足以克服毛细管力时，汞就会侵人孔隙。因此，外界施加的一个压力值便可度量相应的孔径的大小。
压汞法原理可以表述为Washburn方程：
式中：r为毛细孔孔径（m）； σ为汞表面张力（mN/m）； θ是汞和毛细管表面的接触角；p为外界施加压力（ mN/m 2）
θ
pa
pb
ρw
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3 压汞原理
图2 膨胀计型号
粉末
块体
压汞仪测量原理
膨胀计是压汞仪中的一个重要元件，其分为块体和粉末两大类，容量有3cc，5cc，15cc三种。
第六页，共14页。
3 压汞原理
压汞仪测量原理
每一次分析都会从汞池中消耗掉3到15毫升的汞，当汞少了时，我们需要及时补充汞液，使汞液面低于汞的观察窗的顶部1到3厘米，不能达到观察窗口的顶部。
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3 压汞原理
压汞仪测量原理
图3 压汞实验测量原理图
原理：注汞结束后，汞液充满膨胀计样品杯和毛细管。由于汞自身是导电物质，膨胀计内的汞液和外部金属板连通，相当于电容器两端的金属板；而其毛细管相当于绝缘板。实验过程中，汞液被压入多孔样品，导致毛细管中汞柱长度发生变化，从而引起电容器电量变化，被传感器采集识别被转化为汞的变化量，来测量孔隙特征。
抽真空
注汞
低压分析
高压分析
压汞仪测量步骤
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4 压汞实验
图4 压汞曲线
常规压汞：
压汞
退汞
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4 压汞实验
恒速压汞：
恒速压汞法是在注入汞的速度极低且恒定的条件下，测定岩石毛管压力曲线的方法。恒定低速使得进汞过程可以近似为准静态过程，在准静态过程中，界面张力与接触角保持不变，汞的前缘所经历的每一处孔隙形状的变化，都会引起弯月面形状的改变，从而引起系统毛管压力的改变。
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