CN102901695A

CN102901695A - 一种岩样孔隙度测定方法

Info

Publication number: CN102901695A
Application number: CN2011102111151A
Authority: CN
Inventors: 鲍云杰; 陈红宇
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Exploration and Production Research Institute
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Exploration and Production Research Institute
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2013-01-30

Abstract

本发明提供了一种岩样孔隙度测定方法，属于油气地质勘探开发领域。所述方法首先测定并计算获得岩样的实体体积，然后在岩样的外表面包裹薄膜，测定并计算包裹薄膜后的岩样的体积，再将薄膜从岩样上剥离下来，测定并计算薄膜的体积，然后计算包裹薄膜后的岩样的体积与薄膜的体积之差获得岩样总体积，计算岩样总体积与岩样的实体体积之差获得岩样孔隙体积，最后计算岩样孔隙体积与岩样总体积的比值获得岩样孔隙度。本发明简化了岩样孔隙度测定方法，缩短了分析周期，提高了工作效率；减少了应用的仪器材料，提高了分析精度，降低了成本。

Description

一种岩样孔隙度测定方法

技术领域

本发明属于油气地质勘探开发领域，具体涉及一种岩样孔隙度测定方法。

背景技术

岩样孔隙度的测定，需要获得(测定或计算)岩样总体积、岩样实体体积、孔隙体积中的两个参数。目前，按其工作方式，大体分为以下三种方法：

气体-液体法：现有岩样总体积的测定应用浮力法。在岩样烘干的基础上，用水(或煤油)浸泡待测岩样，在常温、常压条件下，水(或煤油)不再进入岩样时，称取岩样在水(或煤油)中的重量，并测定水(或煤油)的比重。将岩样从水(或煤油)中取出，擦掉岩样表面的水(或煤油)，称取浸泡后岩样在空气中的重量，岩样在空气中和在水(或煤油)中的重量的差值，即岩样所受到的浮力，除以水(或煤油)的比重，就可以得到岩样在水(或煤油)中所排开的体积，即岩样的总体积。实体体积(骨架体积)则以波义耳定律测定。岩样的总体积与实体体积的差值，就是岩样孔隙体积，最后，以孔隙体积与岩样的总体积的比值计算得到岩样孔隙度。

饱和煤油法：在岩样烘干的基础上，以电子天平称取岩样在空气中的重量。将抽真空饱和煤油渗入到岩样的所有孔隙当中，再分别称取渗入饱和煤油后的岩样在煤油中、空气中的重量，并测量煤油的比重。在此基础上，以渗入饱和煤油后的岩样在煤油中、空气中的重量之差值除以煤油的比重，计算出岩样的总体积；以岩样饱和煤油前后的重量之差值，除以煤油的比重，计算得到进入到岩样中煤油的体积，即孔隙体积；最后以孔隙体积除以岩样总体积得到岩样的孔隙度。

气体法：以波义耳定律为依据，利用压力与体积的关系，测定计算岩样总体积、骨架体积和孔隙体积中的两项，以孔隙度定义公式计算岩样孔隙度。

黄福堂等在1995年公开了一种气体法，具体如下：总体积测定：岩心夹持器内衬橡胶衬套，每次测量样品时，以抽真空的方法，使橡胶衬套贴紧岩样，尽量接近真实。骨架体积测定：岩心夹持器内衬橡胶衬套，每次测量样品时，以抽真空的方法，使橡胶衬套贴紧岩心室外壁，测定骨架体积。

迟善武等在1996年公开了一种用气体法测定岩样孔隙体积的方法。测定过程是：第一步将不锈钢块放到夹持器中，测定不锈钢块与夹持器之间和管路的体积V1；第二步装入岩样测定体积V2；第三步计算岩样孔隙体积V，V＝V2-V1。文中介绍，岩样是以岩心夹持器进行测定的，但没有披露夹持器结构。同时也没有详细介绍测定过程和操作条件。从测定步骤、公式和结果分析部分内容来看，意味着样品形状要规则。

但是，现有技术存在以下不足：

(1)、在气体-液体法、饱和煤油法中，在称取浸泡后岩样在空气中的重量时，要擦除岩样表面的水(或煤油)，在此过程中，受人为因素影响很大。

(2)、对于气体-液体法、饱和煤油法，在操作过程中，要用电子天平称取岩样在空气中的重量、岩样在水(或煤油)中的重量；同时要用液体比重天平(或密度计)，实时测量水(或煤油)的比重，否则影响检测结果；在称取岩样在空气中的重量、岩样在水(或煤油)中的重量之前，还要用水(或煤油)对岩样进行浸泡，直到处于饱和状态为止。可见存在操作环节多、应用设备多、操作过程烦琐的不足。

(3)、就气体法而言，黄福堂等提出的总体积测定方法中，岩心夹持器内橡胶衬套存在有死角而不能贴紧岩样的风险，而使岩样的总体积偏大，降低孔隙度的测定精度；迟善武等提出的孔隙体积测定方法，岩心夹持器结构复杂，对样品形状有严格的要求，影响这一方法的推广和应用。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种岩样孔隙度测定方法，实现受人为因素影响小、操作环节少、动用设备少、简便快速的岩样孔隙度测定。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种岩样孔隙度测定方法，所述方法首先测定并计算获得岩样的实体体积，然后在岩样的外表面包裹薄膜，测定并计算包裹薄膜后的岩样的体积，再将薄膜从岩样上剥离下来，测定并计算薄膜的体积，然后计算包裹薄膜后的岩样的体积与薄膜的体积之差获得岩样总体积，计算岩样总体积与岩样的实体体积之差获得岩样孔隙体积，最后计算岩样孔隙体积与岩样总体积的比值获得岩样孔隙度。

所述方法包括以下步骤：

(1)将岩样烘干并冷却后，放置到岩样室中，连通参比室，根据平衡压力计算岩样的实体体积V4；

(2)对岩样进行包裹，在岩样表面形成薄膜，然后将包裹后的岩样放到岩样室中，连通参比室，根据平衡压力计算包裹薄膜后的岩样的体积V1；

(3)将包裹在岩样上的薄膜剥离下来，放到岩样室中，连通参比室，根据平衡压力计算薄膜的体积V2；

(4)计算岩样总体积V3：

V3＝V1-V2 (1)

(5)计算岩样孔隙体积V5和岩样孔隙度

V5＝V3-V4 (2)

所使用的薄膜能将样品与空气隔离，并能够承受气体压力；能从岩样上剥离下来，为下一步测试创造条件；在形成过程中，能贴紧岩样表面。

所述方法中包裹薄膜的方法是将熔化后的热熔胶包裹在岩样的外表面上，所述热熔胶冷却固化后即成为所述的薄膜。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明方法测量的是骨架体积、岩样包裹后总体积和薄膜体积，而现有技术中测定孔隙体积和岩样总体积时，或要求岩样必须是规则状的，或是用丈量的方法测定的，或测定环节多、流程长，应用起来有很大的局限性，而本发明对岩样的形状没有特定要求，对岩样孔隙度测定具有很强的适应性。

(2)与现有技术比较，本发明的岩样包裹方法可视、可控、可靠，能确保将岩样表面“填平补齐”，不留死角，且不受样品形状、大小及表面状态影响；同时包裹后薄膜能从岩样上剥离下来，操作简便、快捷。

(3)本发明通过采取将岩样包裹起来的技术手段，可以快速获取岩样总体积，从而只用气体压力法并通过计算，即可获得岩样总体积、实体体积、孔隙体积这三个必要的参数，简化了岩样孔隙度测定方法，缩短了分析周期，减少了应用的仪器、材料，达到了预期的目的，取得了良好的技术、经济效果。

(4)本发明方法受人为因素影响小，提高了分析精度，降低了成本；检测环节少，提高了工作效率，有较高的推广应用价值和良好的应用前景；本发明可以应用于油气地质勘探开发和煤田地质领域。

附图说明

图1是本发明方法所用的气体法测定岩样体积的仪器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

所述方法使用的薄膜能将样品与空气隔离，并能够承受气体压力；能从岩样上剥离下来，为下一步测试创造条件；在形成过程中，能贴紧岩样表面。

本发明的基本原理是：以波义耳定律为依据，利用压力与体积的关系，分别测定计算岩样总体积和骨架体积，计算岩样孔隙体积和岩样孔隙度；

总体积测定：采用喷涂(涂抹)技术手段，将岩样包裹起来，在岩样表面形成一种隔离空气、能承受一定气体压力、与岩样紧贴并能剥离下来的薄膜。以波义耳定律为依据，分别测定包裹薄膜岩样总体积、薄膜体积，以包裹薄膜岩样总体积与薄膜体积之差计算岩样总体积；

骨架体积测定：以波义耳定律为依据，测定岩样的实体体积(即骨架体积)。

本发明的计算依据是波义耳定律：一定质量的理想气体，在温度不变的情况下，它的压力跟体积成反比。在已知体积的参比室中，装入一定压力的气体，在等温条件下，将气体输入到岩样室中。岩样室中岩样体积的不同，会使气体的平衡压力不同。依据这种平衡压力的变化，可以用波义耳定律计算出岩样体积的大小。

所述方法包括以下步骤：

(1)将岩样烘干并冷却后，放置到岩样室中，连通参比室，根据平衡压力计算岩样的实体体积(即骨架体积)V4；

(4)计算岩样总体积V3

V3＝V1-V2 (1)

这一方法是本发明的一个创新点，它的基础是薄膜满足前已叙述的三个要求。采用这一方法不再需要对样品进行浸泡、称重、擦除样品表面水(或煤油)、测定水(或煤油)比重，减少了操作环节，减少了需要动用的设备和材料，缩短了分析周期，在一定程度上避免了人为因素对孔隙度测定的影响。

(5)计算岩样孔隙体积V5和岩样孔隙度

V5＝V3-V4 (2)

本发明采用热熔胶对岩样进行包裹，热熔胶是一种可塑性的粘合剂，在一定温度范围内其物理状态随温度改变而改变，而化学特性不变，其无毒无味，属环保型化学产品，热熔胶产品的外形有棒形、薄膜状以及颗粒状等。因此有时也称热熔胶棒、热熔胶膜、热熔胶粉。热熔胶最大的特点是在室温条件下为固态，但如果加热后(比如加热到100℃)，会变为液态，再降温至室温时，则又变为固态；呈液态时，既具有一定的流动性，又具有较大的粘度。

用热熔胶包裹岩样时，大体采用以下几种方式：一是用热熔胶枪加热热熔胶棒，使热熔胶棒熔化，使液态的热熔胶滴落到岩样的表面，几分钟或十几分钟后即固化，在岩样表面形成薄膜，达到包裹岩样的目的；二是将岩样放到盛有热熔胶粉的杯状容器中，使岩样被热熔胶粉“淹没”，再将杯状容器放到加热箱(比如烘箱)中加热，加热后热熔胶粉由固态变为液态，与岩样表面紧密接触；将杯状容器从加热箱(比如烘箱)中取出、冷却至室温，便可得到被热熔胶包裹的岩样。为确保岩样包裹效果，取出岩样后要仔细检查，对于薄膜太薄(或岩样暴露)的地方，可以用第一种方法进行修补；第二种方法与第一种方法可以配合使用，第二种方法的优点是可以做若干个杯状容器，用以对若干个岩样进行批量处理，提高工作效率；对岩样进行包裹过程中，是在常压条件下进行的，热熔胶呈液态时，既具有一定的流动性，又具有较大的粘度。因此，在与岩样接触时，只会在岩样表面“填平补齐”，而不会渗透到岩样内部的孔隙之中。

本发明利用热熔胶常温下为固态、加热后呈液态，降温至室温时呈固态，以及在液态时既具有一定的流动性，又具有较大粘度的物理特性，通过热熔胶枪溶化、加热箱溶化等手段使这种包裹满足了三个方面的要求：一是达到样品与空气隔离的目的，包裹的薄膜能够承受一定的气体压力；二是这种薄膜能够从岩样上剥离下来，为下一步测试创造条件；三是这一薄膜在形成过程中，能够贴紧岩样表面。这一技术手段是本发明的基础。

本发明所用的气体法测定岩样体积的仪器的结构如图1所示，气体法测定岩样体积的仪器包括气源1、气源阀门2、调压阀3、第一气体压力传感器4、参比室5、测量阀6、第二气体压力传感器7、岩样室8、放空阀9和计算机10。气源1为测定工作提供具有一定压力的气源，压力大小通过调压阀3调节，第一气体压力传感器4测定参比室中的气体压力，即初始压力。当将岩样放入岩样室8后，关闭放空阀9，打开测量阀6，气体进入岩样室8，气体压力下降，直至压力稳定，此时第二气体压力传感器7测定的压力即为平衡压力。计算通过采集第一气体压力传感器4和第二气体压力传感器7的数据，以波义耳定律为基础，就能计算获得岩样体积。

本发明的一个实施例如下：

将一个不规则形状的粉砂质泥岩样品放置到烘箱中烘干，烘干后冷却至室温并去除表面灰尘，将岩样放到已处于正常工作状态的QK-98型气体孔隙度测定仪的样品室中，测得岩样的实体体积为3.4584cm³；对岩样进行包裹处理，待热熔胶薄膜已硬化，将岩样放到已处于正常工作状态的QK-98型气体孔隙度测定仪的样品室中，测得包裹薄膜后岩样的总体积为8.5967cm³；将包裹薄膜的岩样取出，剥离表面薄膜，放到样品室中，测得薄膜的体积为4.8727cm³；依据公式(1)计算获得岩样的总体积为3.724cm³；依据公式(2)计算获得岩样孔隙体积为0.2656cm³；依据公式(3)计算获得岩样的孔隙度为7.13％。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims

1.一种岩样孔隙度测定方法，其特征在于：所述方法首先测定并计算获得岩样的实体体积，然后在岩样的外表面包裹薄膜，测定并计算包裹薄膜后的岩样的体积，再将薄膜从岩样上剥离下来，测定并计算薄膜的体积，然后计算包裹薄膜后的岩样的体积与薄膜的体积之差获得岩样总体积，计算岩样总体积与岩样的实体体积之差获得岩样孔隙体积，最后计算岩样孔隙体积与岩样总体积的比值获得岩样孔隙度。

2.根据权利要求1所述的岩样孔隙度测定方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

(4)计算岩样总体积V3：

V3＝V1-V2 (1)

(5)计算岩样孔隙体积V5和岩样孔隙度

V5＝V3-V4 (2)

3.根据权利要求1或2所述的岩样孔隙度测定方法，其特征在于：所述方法使-用的薄膜能将样品与空气隔离，并能够承受气体压力；能从岩样上剥离下来，为下一步测试创造条件；在形成过程中，能贴紧岩样表面。

4.根据权利要求3所述的岩样孔隙度测定方法，其特征在于：所述方法中包裹薄膜的方法是将熔化后的热熔胶包裹在岩样的外表面上，所述热熔胶冷却固化后即成为所述的薄膜。