油层物理-岩石润湿性测定实验-中国石油大学.doc

中国石油大学 油层物理　 实验报告
实验日期: 201４、1０、10 成绩: 　
班级：石工 　 学号: 　 　 姓名:　 　　 　 教师: 　 　
同组者： 　 　 　 　 　 　 　　　 　 　　 　　
岩石润湿性测定实验
一、实验目得
1.了解光学投影法测定岩石润湿角得原理及方法;
2.了解界面张力得测定原理及方法;
3.加深对岩石润湿性、界面张力得认识。
二、实验原理
1.光学投影法测定岩石润湿角
液体对固体表面得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,在矿物光面上滴一滴水（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,或测量液滴得高度ｈ与它与岩石接触处得长度D,按下式计算接触角θ:

式中 　θ—润湿角，()；
　 h—液滴高度，ｍm;
　 　　　Ｄ—液滴与固体表面接触得弦长，mｍ。

图1　 投影法测润湿角示意图
　 2.悬滴法测定液滴界面张力
悬滴法适用于密度差较大得测定液－液或气－液之间得界面张力,测量范围为10-1～1０-2 mＮ／m。
液体自管口滴落时,当液滴接近最大直径时，用光学设备记录下液滴图像。测量液滴得相关参数,利用下式计算界面张力:

式中 —界面张力,mN/ｍ;
　　 　 、—待测两相流体得密度,g/cm3;
—两相待测试样得密度差，g／cm3;
—实际液滴得最大水平直径,ｃm;
—从液滴底部算起,高度为高度处液滴得直径，cm;
　 —液滴高度处得直径与最大直径得比值;
—液滴形态得修正值,由查表得到。

(a)烧杯中气泡或液滴形状 　 　　　 （b)气泡或液滴放大图
图2 悬滴法测界面张力示意图
三、实验流程

　 　 　 　　 　 　 图3 接触角测定仪
四、实验操作步骤
１、打开接线板得电源开关。
2、顺时针旋转仪器后面得光源旋钮,光源亮度逐渐增强。
3、打开接触角软件图标,开启视频。
4、调整滴液针头:先向下移动滴液针头,停在变倍显微镜水平线以上得位置，然后旋转固定在上下移动器上得水平移动旋钮,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得液体,再在工作台上放置被测得固体试样。
９、上升移动工作台至界面上红色水平线得下方(１ｍm左右),见图4。
10、旋转测微头,当针头流出液体形成小液滴(大约3-5ｕl左右得液体）时停止。
1１、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。
12、点击开始试验绿色三角形图标,试验将按照设置得时间间隔自动拍摄图像,直至完毕。
13、关闭视频,点击软件界面下面得电影图片任意一张，图片将显示在大窗口中,见图6。
图4 　 　 　　 　 　 图5　　 　 　 　 　　 　 图6
14、接触角分析方法
(1）切线法
选择一张拍摄图像在测量屏内进行测量。选择切线法图标,在液滴得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得切线,数值自动显示在图像得左上角上。点击右键将结果可以保存在图片上。
（2)高宽法
选取此方法图标,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,竖向拉向液体得最高点，接触角值自动显示出来。点击右键将结果保存在图片上。
(3)圆环法
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，最后在液滴得另一端点点击一下。拖动鼠标返回到第一端点点击鼠标,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。
(4)基线圆环法
选取此方法图标,显示一条水平线,将其移动到液体得底面。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。
五、实验数据处理
图片处理方法
润湿角/（)
切线法
4３、４5２
高宽法
45、０86
圆环法
43、498
基线圆环法
43、731
表１　光学投影下各处理方法测量得湿润角数据记录
测量
方法
固体性质
液滴与固体接触时间/ｓ
液滴高度ｈ/mm
弦长D／mm
润湿角/(）
计算值
切线法值
座滴法
亲水性
—
11
53
45、086
４3、45２
表2 光学投影下高宽法测量得湿润角数据记录

图7 切线法测量结果

图8　高宽法测量结果

图9　圆环法测量结果

图10 基线圆环法测量结果
六、小结
通过本次实验,我学习了光学投影法测定润湿角得原理,了解了界面张力得测定原理,学会了运用计算机软件通过不同得方法测量润湿角得方法,加深了对岩石润湿性与界面张力得认识。实验中应注意液滴不宜过大，否则重力会对实验结果产生一定得影响,导致实验结果存在误差。