巖石潤濕性測定實(shí)驗(yàn)

1、中國石油大學(xué) 滲流物理 實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)日期:成績:班級:學(xué)號:姓名:教師:同組者:巖石潤濕性測定實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解光學(xué)投影法測定巖石潤濕角的原理及方法；2了解界面張力的測定原理及方法；3加深對巖石潤濕性、界面張力的認(rèn)識。二實(shí)驗(yàn)原理1光學(xué)投影法測定巖石潤濕角液體對固體表面的潤濕情況可以通過直接測定接觸角來確定。將待測礦物磨成光面，浸入油(或水)中，如圖1所示，在礦物光面上滴一滴水(或油)，直徑約12mm，然后通過光學(xué)系統(tǒng)將一組光線投射到液滴上，將液滴放大、投影到屏幕上，直接測出潤濕角，或測量液滴的高度h和它與巖石接觸處的長度D，按下式計(jì)算接觸角： 式中， 潤濕角，°； h液滴高度，mm

2、； 液滴和固體表面接觸的弦長，mm。 圖1 投影法潤濕角示意圖2懸滴法測定液滴界面張力懸滴法適用于密度差較大的測定液-液或氣-液之間的界面張力，測量范圍為10-110-2 mN/m。液體自管口滴落時，當(dāng)液滴接近最大直徑時，用光學(xué)設(shè)備記錄下液滴圖像。測量液滴的相關(guān)參數(shù)，利用下式計(jì)算界面張力：， ， 式中，界面張力，mN/m； 待測兩相流體的密度，g/cm3；兩相待測試樣的密度差，g/cm3； 實(shí)際液滴的最大水平直徑，cm；從液滴底部算起，高度為高度處液滴的直徑，cm；液滴高度處的直徑與最大直徑的比值；液滴形態(tài)的修正值，由查表得到。a）燒杯中氣泡或液滴形狀 （b） 氣泡或液滴放大圖 圖2 懸滴法測

3、界面張力示意圖三實(shí)驗(yàn)儀器圖3 HARKE-SPCA接觸角測定儀器四實(shí)驗(yàn)步驟1將直流電源的插頭一端插入接線板內(nèi)另一端插入儀器后面的電源插座內(nèi)。2將通訊線連接主機(jī)與計(jì)算機(jī)COM2通訊口。3打開接線板的電源開關(guān)。4旋轉(zhuǎn)儀器后面的光源旋鈕，順時針旋轉(zhuǎn)，看到光源亮度逐漸增強(qiáng)。5打開接觸角軟件圖標(biāo)。6開啟視頻。7調(diào)整滴液針頭。初次使用接觸角測定儀對焦比較繁瑣，首先向下移動滴液針頭，停在變倍顯微鏡水平線以上的位置，然后旋轉(zhuǎn)固定在上下移動器上的水平移動旋鈕，左右調(diào)整針頭，當(dāng)軟件圖像顯示窗口出現(xiàn)針頭虛影時停止。8調(diào)整調(diào)焦手輪，直到圖像清晰。9將顯微鏡放大倍數(shù)調(diào)整到1.5倍。10將吸液管吸滿液體安裝在固定夾上。旋

4、轉(zhuǎn)測微頭，液體將緩緩流出，形成液滴。11用脫脂巾擦干針頭上的液體，再在工作臺上放置被測的固體試樣。最好是長條的20×60mm左右。12點(diǎn)擊配置欄，在試驗(yàn)設(shè)置對話框，在相關(guān)欄添入相關(guān)數(shù)值。13上升移動工作臺至界面上紅色水平線的下方（1mm左右），見圖4。14旋轉(zhuǎn)測微頭，當(dāng)針頭流出大約3-5ul左右的液體時停止。15旋轉(zhuǎn)工作臺升降手輪，使試樣表面接觸液滴，然后下降一點(diǎn)。液滴顯示在視窗內(nèi)，見圖5。16點(diǎn)擊開始試驗(yàn)綠色三角形圖標(biāo)，試驗(yàn)將按照設(shè)置的時間間隔自動拍攝圖像，直至完畢。17關(guān)閉視頻，點(diǎn)擊軟件界面下面的電影圖片任意一張，圖片將顯示在大窗口中，見圖6。 圖4 圖5 圖6五結(jié)果分析方法1接

5、觸角分析方法（1）切線法將抓拍的圖像在測量屏內(nèi)進(jìn)行測量。選擇切線法，在液滴的一端左鍵點(diǎn)擊一下松開，拉向另一端點(diǎn)點(diǎn)擊一下，沿液體外輪廓做液體的切線，數(shù)值自動顯示在圖像的左上角上。點(diǎn)擊右鍵將結(jié)果可以保存在圖片上。見圖7、圖8。 圖7 圖8（2）高寬法該法適應(yīng)于小液滴，忽略重力影響，也叫小液滴法。點(diǎn)擊圖標(biāo)，在液體一端點(diǎn)擊一下，然后拉向另一端點(diǎn)擊，液滴地平線中點(diǎn)有一個小豎線，鼠標(biāo)移動到地平線中點(diǎn)點(diǎn)擊一下，豎向拉向液體的最高點(diǎn)，接觸角值自動顯示出來。點(diǎn)擊右鍵將結(jié)果保存在圖片上。見圖9。 圖9（3）圓環(huán)法圓環(huán)法，該方法較上述方法精度準(zhǔn)確。選取此方法圖標(biāo)，按提示在液滴一端點(diǎn)擊一下，再在圓環(huán)上選擇第二點(diǎn)，最后

6、在液滴的另一端點(diǎn)點(diǎn)擊一下。拖動鼠標(biāo)返回到第一端點(diǎn)點(diǎn)擊鼠標(biāo)，松開后拉向另一端點(diǎn)，接觸角自動顯示。點(diǎn)擊右鍵將結(jié)果保存在圖片上。見圖10。 圖10（4）基線圓環(huán)法測定接觸角。打開保存的接觸角圖像照片，點(diǎn)擊方法圖標(biāo)，顯示一條水平線，將其移動到液體的底面。在液體輪廓上點(diǎn)擊兩點(diǎn)，包括液體外線，點(diǎn)擊一下。接觸角值自動顯示。點(diǎn)擊右鍵保存測量值即可。見圖11。 圖112表面張力分析方法（1）自動懸滴法 將抓拍的液體懸滴顯示在測量屏內(nèi)。選擇橫標(biāo)定圖標(biāo)，在毛細(xì)管的一側(cè)點(diǎn)擊一下，不要松開，拉向另一側(cè)點(diǎn)擊，彈出下列對話框。填入0.7，確定。見圖12 圖12點(diǎn)擊處理欄中的計(jì)算顯示一個下拉菜單。見圖13、圖14。圖13 圖

7、14填入外向密度和液體密度。點(diǎn)擊計(jì)算、退出。結(jié)果將自動顯示。見圖15。 圖15（2）手動懸滴法點(diǎn)擊圖標(biāo)，在圖像的最寬點(diǎn)點(diǎn)擊一下，拉向另一端點(diǎn)擊，看到一條豎線，移動到圖像的最低端，點(diǎn)擊鼠標(biāo)。上邊形成一條橫線。在橫線與液體邊緣相交點(diǎn)，點(diǎn)擊一下鼠標(biāo)拉向?qū)γ娴南嘟稽c(diǎn)，點(diǎn)擊鼠標(biāo)。點(diǎn)擊處理欄中的計(jì)算顯示懸滴法測試界面張力，填入相關(guān)項(xiàng)，點(diǎn)擊計(jì)算、退出。結(jié)果自動顯示。見圖16。圖16 六、數(shù)據(jù)處理表1 潤濕角數(shù)據(jù)記錄圖片處理方法潤濕角/(°)切線法20.739圓環(huán)法20.075基線圓環(huán)法20.651表2 高寬法測量潤濕角數(shù)據(jù)記錄表測試方法固體性質(zhì)液滴高度h/mm弦長D/mm潤濕角/(°)座

8、滴法親水性87723.477由計(jì)算公式：可得：故高寬法測得的潤濕角為23.477°。圖1 切線法投影結(jié)果 圖2 高寬法投影結(jié)果 圖3 圓環(huán)法投影結(jié)果 圖4 基線圓環(huán)法投影結(jié)果七、思考與總結(jié) 1、光學(xué)法測定巖石潤濕性的原理是什么？ 液體對固體表面的潤濕情況可以通過直接測定接觸角來確定。光學(xué)法測定巖石潤濕性是通過光學(xué)系統(tǒng)將一組光線投射到液滴上，再將液滴放大、投影到屏幕上，直接測定潤濕角（即接觸角），或測量液滴的高度h和它與巖石接觸處的長度D，按下式計(jì)算接觸角：式中 潤濕角，°； h液滴高度，mm； D液滴和固體表面接觸的弦長，mm。若接觸角<90°，則巖石表現(xiàn)為

9、親水性；若接觸角>90°，則巖石表現(xiàn)為親油性。 2、至少寫出另外兩種確定巖石潤濕性的方法，并說明原理。 （1）自吸法。原理：巖石孔隙的潤濕性比較復(fù)雜，有親油的孔隙，也有親水的孔隙。油會自動進(jìn)入親油的孔隙，水會自動進(jìn)入親水的孔隙。對比吸入的油水量的多少可以判斷巖石的親油親水性。若吸水量大于吸油量，則巖樣親水；若吸水量小于吸油量，則巖樣親油；若吸水量和吸油量相近，則為中性潤濕。（2）自吸驅(qū)替法（Amott法）。原理：巖心自吸水（或自吸油）后，用水（或油）驅(qū)至殘余油飽和度（或束縛水飽和度），然后根據(jù)潤濕指數(shù)半定量地判斷巖石的潤濕性。 3、分析影響巖石潤濕性的因素有哪些？影響巖石潤濕性的因素包括：（1）巖石的礦物成分。粘土礦物，特別是蒙脫石、泥質(zhì)膠結(jié)物的存在都會增加巖石的親水性，不同的礦物成分有不同的潤濕程度。（2）流體的性質(zhì)。同一固體表面不同的流體組合，接觸角也不同，同組流體在不同的礦物