巖石潤濕性測定實(shí)驗(yàn)

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1、中國石油大學(xué)滲流物理實(shí)驗(yàn)報(bào)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1～2mm，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

2、接觸處的長度D，按下式計(jì)算接觸角θ：式中，θ—潤濕角，°；h—液滴高度，mm；—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10-1～10-2mN/m。液體自管口滴落時(shí)，當(dāng)液滴接近最大直徑時(shí)，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

3、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懸滴法測界面張力示意圖三．實(shí)驗(yàn)儀器圖3HARKE-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(shí)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(dòng)滴

4、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(dòng)器上的水平移動(dòng)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(shí)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(dòng)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

5、出大約3-5ul左右的液體時(shí)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(shí)間間隔自動(dòng)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(dòng)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。

6、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(gè)小豎線，鼠標(biāo)移動(dòng)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(dòng)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)，最后在液滴的另一端點(diǎn)點(diǎn)擊一下。拖動(dòng)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(dòng)顯示。點(diǎn)擊右鍵將結(jié)果保存在圖片上。見圖10。圖10（

7、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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(gè)下拉菜單。見圖13、圖14。圖13圖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(dòng)顯示。見圖15。圖1

8、5（2）手動(dòng)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(dòng)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(dòng)顯示。見圖16。圖16六、數(shù)據(jù)處理表1潤濕角數(shù)