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中国石油大学
渗流物理
实验报告
班级
:
同组者
:
实验日期
:
学号
:
姓名
:
成绩
:
教师
:
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
．了解界面张力的测定原理及方法；
3
．加深对岩石润湿性、界面张力的认识。
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<
/p>
：
tg
?
2
?
2
h
D
式中，
θ—
润湿角，
°
；
h
—
液滴高度，
mm
；
D
—
液滴和固体表面接触的弦长，
mm
。
图
1
投影法润湿角示意图
2
．悬滴法测定液滴界面张力
悬滴法适用于密度差较大的测定液
-
液或气<
/p>
-
液之间的界面张力，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
滴的相关参数，利用下式计算界
面张力
：
，
Δ
?
?
gd
e
?
?
H
2
?
?
?
1
?
?
2
，
< br>S
n
?
d
sn
d
e
式中，
?
—
界面张力，
mN/m
；
?
1
、
?
2
—待测两相流体的密度，
g/cm3
；
?
?
—
两相待测试样的密度差，
< br>g/cm3
；
d
e
—
实际液滴的最大水平
直径，
cm
；
n
d
sn
—从液滴底部算起，高度为
10
d
e
高度
处液滴的直径，
cm
；
n
S
n
—液滴
10
d
e
高度处的直径与最
大直径的比值；
H
—
液滴形态的修正值，由
S
n
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．实验仪器
图
3 HARKE-
SPCA
接触角测定仪器
四．实验步骤
1
．将直流电源的插头一端插入接线板内另一端插入仪器后面的电源插座内。
2
．将通讯线连接主机与计算机
COM2
通讯口。
3
．打开接线板的电源开关。
4
．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。
5
．打开接触角软件图标。
6
．开启视频。
7
．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<
/p>
右调整针头，当软件图像显示窗口出现针头虚影时停止。
8
．调整调焦手轮，直到图像清晰。
9
．将显微镜放大倍数调整到
1.5<
/p>
倍。
10
．<
/p>
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。
11
．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试样。最好是长条<
/p>
的
20
×
60m
m
左右。
12
．点击配置栏，在试验设置对话框，在相关栏添入相关数值。
13
．上升移动工作台至界面上红色水平线的下方（
1mm<
/p>
左右）
，见图
4
。
14
．旋转测微头，当针头流出大
约
3-5ul
左右的液体时停止。
<
/p>
15
．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
。
16
．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。
17
．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
五．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，
在液滴的一端左键点击一下松开，
拉向另一端点点击一下，
< br>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。
< br>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
< br>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
2
．表面张力分析方法
（
1
）自动悬滴法
将抓拍的液体悬滴显示在测量屏内。选择横标定图标，在毛细
管的一侧点击一下，
不要松开，拉向另一侧点击，弹出下列对
话框。填入
0.7
，确定。见图
12