渗流力学实验 岩石的润湿性.doc

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1、中国石油大学渗流物理实验报告实验日期:成绩:班级: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．加深对岩石润湿性的认识。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：式中，θ—润湿角，°；h—液滴高度，mm；—液滴和固体表面接触的弦

2、长，mm。图1投影法润湿角示意图HARKE-SPCA接触角测定仪器三．实验步骤1．旋转仪器后面的光源旋钮，顺时针旋转，看到光源亮度逐渐增强。2．打开接触角软件图标。3．开启视频。4．调整滴液针头。初次使用接触角测定仪对焦比较繁琐，首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

3、试样。最好是长条的20×60mm左右。9．点击配置栏，在试验设置对话框，在相关栏添入相关数值。10．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。11．旋转测微头，当针头流出大约3-5ul左右的液体时停止。12．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。13．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。14．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6四．结果分析方法1．接触角分析方法（1）切线法将抓拍的图像在测量屏内进行测量。选择切线法，在

4、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。见图7、图8。图7图8（2）高宽法该法适应于小液滴，忽略重力影响，也叫小液滴法。点击图标，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。见图9。图9（3）圆环法圆环法，该方法较上述方法精度准确。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

5、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。见图10。图10（4）基线圆环法测定接触角。打开保存的接触角图像照片，点击方法图标，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。见图11。图11五、数据处理表1润湿角数据记录图片处理方法润湿角/(°)切线法44.170圆环法47.857基线圆环法50.153表2高宽法测量润湿角数据记录表测试方法固体性质液滴高度h/mm弦长D/mm润湿角/(°)座滴法亲水性5.525.047.499图1切线法投影结果图2高宽法投影结果图3

6、圆环法投影结果图4基线圆环法投影结果六、思考与总结1、光学法测定岩石润湿性的原理是什么？将待测矿物磨成光面，浸入油(或水)中，如图1所示，在矿物光面滴上一滴水(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：图1投影法润湿角示意图2、至少写出另外两种确定岩石润湿性的方法，并说明原理。（1）自吸法实验原理：岩石的润湿性比较复杂，有亲油的孔隙，也有亲水的孔隙。油会自动进入亲油的空隙，水会自动进入亲水的空隙。对比吸入的油水量的多少可以判断岩石的亲油亲水性

7、。若吸水量大于吸油量，则岩石亲水；若吸水量小于于吸油量，则岩石亲油；若吸水量和吸油量相近，则为中性润湿（2）自吸驱替法实验原理：岩石自吸水（或自吸油）后，用水（或油）驱至残余油饱和度（或束缚水饱和度），然后根据润湿指数半定量地判断岩石的润湿性。3、分析影响岩石润湿性的因素有哪些？由于油、水与固体界面的张力的相对大小不同，岩石的亲油性和亲水性则不同。因此，凡是影响油-固及水-固界面张力的因素都会影响岩石的润湿性。影响岩石的润湿性的因素有：岩石的矿物组成、流体的组成、石油中的极性物质和矿物表面的粗糙程度。