1、中國石油大學滲流物理實驗報告實驗日期：成績：班級：學號：姓名：教師：同組者：一巖石潤濕性測定實驗一.實驗目的1 . 了解光學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、界面張力的認識。.實驗原理1.光學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,然后通過光學系統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,按下式計算接觸角9:tga2hD式中,h一液滴高度

2、，mm；D一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10-1 10-2 mN/m。液體自管口滴落時，當液滴接近最大直徑時，用光學設備記錄下液滴圖像。測量液 滴的相關參數，利用下式計算界面張力：gdeQ dsn12 ， Sn .de式中， 一界面張力，mN/m；1、 2 一待測兩相流體的密度，g/cm3;一兩相待測試樣的密度差,g/cm3;de 實際液滴的最大水平直徑，cm；dnde-、dsn一從披滴底部算起，局度為10圖度處放滴的直徑，cm；Snde-Sn 一披滴10圖度處的直徑與最大直

3、徑的比值；H 一液滴形態的修正值，由Sn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懸滴法測界面張力示意圖三.實驗儀器在講之隹調節脆鈿_L作門慘墻出JS0義舞總幡*HII且樣希器心杵心帕*_L柞自前后有？手粕. h什丘總出口手輪一工柞自開密不加j"言上卜位置輔裝?他高清UK文倡"饌里ttROIO&B* L地怦處將圖3 HARKE-SPCA 接觸角測定儀器四.實驗步驟1 .將直流電源的插頭一端插入接線板內另一端插入儀器后面的電源插座內。2 .將通訊線連接主機與計算機 COM2通訊口。3 .打開接線板的電源開關。4 .旋轉儀器后面的光源旋鈕，順時針旋轉，

4、看到光源亮度逐漸增強。5 .打開接觸角軟件圖標。6 .開啟視頻。7 .調整滴液針頭。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，然后旋轉固定在上下移動器上的水平移動旋鈕，左 右調整針頭，當軟件圖像顯示窗口出現針頭虛影時停止。8 .調整調焦手輪，直到圖像清晰。9 .將顯微鏡放大倍數調整到1.5倍。10 .將吸液管吸滿液體安裝在固定夾上。 旋轉測微頭，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20X 60mm左右。12 .點擊配置欄，在試驗設置對話框，在相關欄添入相關數值。13 .上升移動工

5、作臺至界面上紅色水平線的下方（1mm左右），見圖4。14 .旋轉測微頭，當針頭流出大約 3-5ul左右的液體時停止。15 .旋轉工作臺升降手輪，使試樣表面接觸液滴，然后下降一點。液滴顯示在視窗 內，見圖5。16 .點擊開始試驗綠色三角形圖標，試驗將按照設置的時間間隔自動拍攝圖像，直 至完畢。17 .關閉視頻，點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。五.結果分析方法1 .接觸角分析方法(1)切線法將抓拍的圖像在測量屏內進行測量。選擇切線法，在液滴的一端左鍵點擊一下松開, 拉向另一端點點擊一下，沿液體外輪廓做液體的切線，數值自動顯示在圖像的左上角上。 點擊右鍵將結果可以

6、保存在圖片上。見圖 7、圖8。圖7圖8(2)高寬法該法適應于小液滴，忽略重力影響，也叫小液滴法。點擊圖標，在液體一端點擊一下，然后拉向另一端點擊，液滴地平線中點有一個小 豎線，鼠標移動到地平線中點點擊一下，豎向拉向液體的最高點，接觸角值自動顯示出 來。點擊右鍵將結果保存在圖片上。見圖 9。圖9(3)圓環法圓環法，該方法較上述方法精度準確。選取此方法圖標，按提示在液滴一端點擊一下，再在圓環上選擇第二點，最后在液 滴的另一端點點擊一下。拖動鼠標返回到第一端點點擊鼠標，松開后拉向另一端點，接觸角自動顯示。點擊右鍵將結果保存在圖片上。見圖10圖10(4)基線圓環法測定接觸角。打開保存的接觸角圖像照片，

7、點擊方法圖標，顯示一條水平線，將其移動到液體的 底面。在液體輪廓上點擊兩點，包括液體外線，點擊一下。接觸角值自動顯示。點擊右 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。選擇橫標定圖標，在毛細管的一側點擊一下, 不要松開，拉向另一側點擊，彈出下列對話框。填入0.7,確定。見圖12圖12點擊處理欄中的計算顯示一個下拉菜單。見圖13、圖14自動姓用 月動廊法 自動力刑浦茂 恁施法和南張力i哪定 Axmife 人工小網貓法圖14試噩潔果計苴圖13填入外向密度和液體密度。點擊計算、退出。結果將自動顯示。見圖 15(2)手動懸滴法點擊圖標，在圖

8、像的最寬點點擊一下，拉向另一端點擊，看到一條豎線，移動到圖 像的最低端，點擊鼠標。上邊形成一條橫線。在橫線與液體邊緣相交點，點擊一下鼠標 拉向對面的相交點，點擊鼠標。點擊處理欄中的計算顯示懸滴法測試界面張力，填入相關項，點擊計算、退出。結果自動顯示。見圖 16。圖16六、數據處理表1潤濕角數據記錄圖片處理方法潤濕角/( ° )切線法20.739圓環法20.075基線圓環法20.651表2高寬法測量潤濕角數據記錄表測試 方法固體 性質液滴圖度h/mm弦長D/mm潤濕角/(。)座滴法親水性87723.4772h由計算公式:tan可得:2h282 arctan( )2 arctan( )2

9、3. 477故高寬法測得的潤濕角為23.477圖1切線法投影結果圖2高寬法投影結果圖3圓環法投影結果圖4基線圓環法投影結果七、思考與總結1、光學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。光學法測定巖石潤濕 性是通過光學系統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,按下式計算接 觸角9 :tan 22h式中一潤濕角，。；h 液滴高度，mmD 液滴和固體表面接觸的弦長， mm若接觸角90° ,則巖石表現為親水性；若接觸角90° ,則巖石表現為親油性。2

10、、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雜，有親油的孔隙，也有親水的 孔隙。油會自動進入親油的孔隙，水會自動進入親水的孔隙。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）自吸驅替法（Amott法）。原理：巖心自吸水（或自吸油）后，用水（或油） 驅至殘余油飽和度（或束縛水飽和度），然后根據潤濕指數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、泥質膠結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。同一固體表面不同的流體組合，接觸角也不同，