CN104977226A - 岩石密度测量方法与岩石密度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩石密度测量方法与岩石密度测量装置。该岩石密度测量方法包括以下步骤：步骤1，制作岩石样品，其构造为圆柱体；步骤2，称量所述岩石样品的质量；步骤3，测算所述岩石样品的轴向高度和所述岩石样品的底面的直径；步骤4，将所述岩石样品置于高压仓内；步骤5，升高所述高压仓内的温度，向所述岩石样品的底面和顶面施加轴向压力，以固定所述岩石样品，向所述岩石样品的侧面施加径向的压力；步骤6，检测所述岩石样品的轴向应变量和所述岩石样品的底面的径向形变量；步骤7，获取所述岩石样品的密度值。这种岩石密度测量方法能够准确测量高温高压条件下的岩石密度。

Description

岩石密度测量方法与岩石密度测量装置

技术领域

本发明涉及岩石物理特性技术领域，具体设计一种岩石密度测量方法。此外，本发明还涉及一种岩石密度测量装置。

背景技术

众所周知，随着地壳表层油气田的不断挖掘开采，浅层油气资源变得越来越少，人们开始把目光转向深层油气藏。在深层油气田的研究中，含油岩石在高温高压条件下物理特性的变化是储油层的生成、变化和迁移研究的关键因素。含油岩石在高温高压条件下物理特性的检测，特别是含油岩石密度的检测对油气田的开发有着重要的指导意义。

现有技术中测量物体密度的方法很多，例如利用密度计测密度，需要测量时将密度计放入具有足够深度的待测液体中，待密度计稳定后，可直接从密度计上读出液体的密度。另外可以采用压强测量物质的密度。还可以利用浮力测量物质的密度，主要用来测量不规则物体的密度。

但是，这些方法只能用于常规温度和压力条件下的密度测量。处于深层油气田中的岩石物理特征已经发生了变化，密度也不同于常温常压情况。因此，急需一种适用高温高压条件的岩石密度测量方法。

发明内容

针对上述的问题，本发明提出了一种岩石密度测量方法，这种岩石密度测量方法能够准确测量高温高压条件下的岩石密度。此外，本发明还提出了一种岩石密度测量装置。

根据本发明的第一方面，提出了一种岩石密度测量方法，包括以下步骤：一种岩石密度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，制作岩石样品，其构造为圆柱体；

步骤2，称量所述岩石样品的质量；

步骤3，测量岩石样品的轴向高度和岩石样品的底面的直径；

步骤4，将岩石样品置于高压仓内；

步骤5，升高高压仓内的温度，向岩石样品的底面和顶面施加轴向压力，以固定岩石样品，向岩石样品的侧面施加径向的压力；

步骤6，检测岩石样品的轴向应变量和岩石样品的底面的径向形变量；

步骤7，获取岩石样品的密度值。

通过本发明的岩石密度测量方法，由此能够根据岩石样品的质量和加温加压后的岩石样品的体积值得出高温高压下的岩石样品的密度值。从而能够根据不同温度和压力条件的油气储层的模拟计算出实际油气储层中的岩石密度，以此指导油气田的开发。

在一个实施例中，步骤5中径向的压力沿岩石样品的侧面均匀施加。由此便于岩石样品密度的准确测量。

在一个实施例中，步骤6中采用轴向形变测量计测量岩石样品的轴向应变量，和/或采用环向形变测量计测量底面的径向形变量。从而准确地测量岩石样品的轴向应变量和岩石样品底面的径向形变量。

在一个实施例中，根据以下公式计算岩石样品的密度：

$\mathrm{\ρ}=\frac{W}{\mathrm{\π}{\left(\frac{R-\mathrm{\ΔR}}{2}\right)}^2(L+\mathrm{\ΔL})}$

其中，ρ-密度，W-样品质量，L-样品高度，R-样品直径，ΔR-径向形变量，ΔL-轴向形变量，π-圆周率。

在一个实施例中，采用加压油向岩石样品的侧面施加径向的压力。由此使得径向的压力更均匀。

根据本发明的第二方面，本发明提出了一种一种岩石密度测量装置，其包括：高压仓，用于放置岩石样品，其包括能够密闭高压仓的壳体，并且设置有固定单元、加热单元、压力施加单元和检测单元，固定单元用于向岩石样品的底面和顶面施加轴向压力，以固定岩石样品，加热单元用于加热岩石样品，压力施加单元用于向岩石样品的侧面施加径向的压力，检测单元用于采集岩石样品的轴向应变量和岩石样品的底面的径向形变量；控制器，固定单元、加热单元、压力施加单元和检测单元分别电连接于所述控制器，以获取加温加压后的岩石样品的密度。

由此当采用该岩石密度测量装置进行高温高压条件下的岩石样品密度测量时，通过向岩石样品分别施加轴向压力和径向的压力来测得岩石样品的轴向应变量和径向的形变量，由此确定高温高压条件下岩石样品的体积，最终确定岩石样品的密度。从而能够估量高温高压条件下的油气储层的岩石密度。

在一个实施例中，压力施加单元向岩石样品的侧面施加加压油。

在一个实施例中，岩石样品套装于热缩管套中，并且岩石样品的侧面贴附于热缩管套，以将岩石样品的底面和顶面间隔开所述加压油。

与现有技术相比，本发明的优点在于，将岩石样品构造为便于获取其体积的圆柱体，通过在其顶面和底面以及侧面分别施加压力使其轴向尺寸和径向尺寸变化，而加温加压后的岩石样品仍然保持为圆柱体，从而获取加温加压后的岩石样品体积，由此便于岩石密度的测量。优选地，向岩石样品的侧面均匀施加加压油，从而利于岩石样品径向尺寸的均匀变化，便于加温加压后的岩石样品体积的测算。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是根据本发明的一个优选实施例的岩石密度测量方法的流程图；

图2是根据本发明的一个优选实施例的岩石密度测量装置的示意图；

图3是采用图1的岩石密度测量方法在温度变化小于2度的情况下随施加于岩石样品侧面的径向压力值变化的岩石样品的密度值变化曲线。

在图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

本发明提供的岩石密度测量方法模拟油气储层的高温高压条件，根据测量结果估量实际油气储层的密度，为油气藏的勘探以及开发提供指导。下面将详细地描述本发明的岩石密度测量方法的各个步骤。另外，本发明还提供了实施该岩石密度测量方法的岩石密度测量装置。

如图1所示，岩石密度测量方法包括以下步骤：S1为步骤1，制作岩石样品，将岩石样品构造为圆柱体。便于计算岩石样品的体积。

如图1所示，S2为步骤2，称量岩石样品的质量。岩石样品的质量不会随着温度和压力发生变化，便于后续加温加压后岩石样品密度的计算。

如图1所示，S3为步骤3，测量岩石样品的轴向高度和岩石样品的底面的直径。岩石样品底面的直径得出岩石样品底面的面积，以此确定加温加压前的岩石样品的尺寸。

如图1所示，S4为步骤4，将岩石样品固定于高压仓内。如图2所示，高压仓100包括固定单元110，用于将岩石样品固定于高压仓100内。

如图1所示，S5为步骤5，根据实验情况升高高压仓内的温度，并且分别向岩石样品的底面和顶面施加轴向压力，向岩石样品的侧面施加径向的压力。对岩石样品加温加压，以模拟具有一定温度和压力的油气储层。

如图1所示，S6为步骤6，检测岩石样品的轴向应变量和岩石样品的底面的径向形变量。由此得出加温加压后的岩石样品的轴向高度以及岩石样品的底面面积。从而得出加温加压后的岩石样品的体积值。

如图1所示，S7为步骤7，根据岩石样品的质量和加温加压后的岩石样品的体积值得到岩石样品的密度值。从而获取加温加压后的岩石样品的密度值。

进一步地，步骤5中径向的压力沿岩石样品的侧面均匀施加。均匀施加的压力使得加温加压后岩石样品仍然为圆柱体，便于计算岩石样品的体积。

优选地，步骤6中采用轴向形变测量计测量岩石样品的轴向应变量，和/或采用环向形变测量计测量底面的径向形变量。从而准确地测量岩石样品的轴向应变量和岩石样品底面的径向形变量。

其中，根据以下公式计算构造为圆柱体的岩石样品的密度：

$\mathrm{\ρ}=\frac{W}{\mathrm{\π}{\left(\frac{R-\mathrm{\ΔR}}{2}\right)}^2(L+\mathrm{\ΔL})}$

其中，ρ-密度，W-样品质量，L-样品高度，R-样品直径，ΔR-径向形变量，ΔL-轴向形变量，π-圆周率。从而能够根据公式计算出岩石样品的密度。

作为优选的实施例，采用加压油向岩石样品的侧面施加径向的压力。由此使得径向的压力更均匀，更真实地模拟实际油气储层。

此外，如图2所示，本发明还提供的岩石密度测量装置包括：高压仓100和控制器200，控制器200根据高压仓100内的各个单元采集的信息实时地控制各个单元的工作状态。

高压仓100用于放置岩石样品，高压仓100包括壳体，当岩石样品放置于高压仓100内时，壳体能够将高压仓100内密闭，由此可以在高压仓100内的密闭空间中模拟高温高压的状态。高压仓100设置有固定单元110、加热单元120、压力施加单元130和检测单元140。固定单元110用于分别向岩石样品的底面和顶面施加轴向压力，例如可以是紧固机械头来固定岩石样品。加热单元120用于加热岩石样品。压力施加单元130用于向岩石样品的侧面施加径向的压力。检测单元140固定在岩石样品上，通过电缆连接至高压仓100上的电缆接口以与控制器电连接，用于采集岩石样品的轴向应变量和径向的形变量。

优选地，压力施加单元包括连接于高压仓100的加压油管道，加压油管道的连接有活塞缸，当加压油注满高压仓100后，推动活塞缸以通过加压油向岩石样品的侧面施加压力。

进一步地，岩石样品套装于热缩管套中，并且岩石样品的侧面贴附于热缩管套，以将岩石样品的底面和顶面间隔开加压油。热缩管套具有弹性，当用热缩管套将岩石样品套装好后，给热缩管套加温使其缩小，以此实现用热缩管套包裹住岩石样品侧面的目的。岩石样品套装于热缩管套中，可以将岩石样品与液压油间隔开，以防止加压油渗入到岩石样品中污染岩石样品。另外岩石样品的侧面贴附于热缩管套中，以此将岩石样品间隔开的同时不影响加压油对岩石样品施加的压力。固定单元110也可以容纳于热缩管套中，以对岩石样品的底面和顶面施加轴向压力，并且岩石样品的底面和顶面不受到加压油的作用力。

如图2所示，固定单元110、加热单元120、压力施加单元130和检测单元140分别电连接于控制器200。岩石样品的质量、岩石样品的轴向高度、岩石样品的底面的直径这些数据可以由试验人员输入到控制器200中，控制器200可以通过形变测量计获取岩石样品的轴向应变量和径向的形变量。由此控制器200能够根据岩石样品的质量、岩石样品的轴向高度、岩石样品底面的直径、岩石样品的轴向应变量以及岩石样品的底面的径向的形变量获取加温加压后的岩石样品的密度。由此当采用该岩石密度测量装置进行高温高压条件下的岩石样品密度测量时，通过向岩石样品分别施加轴向压力和径向的压力测得岩石样品的轴向应变量和径向的形变量，由此确定高温高压条件下岩石样品的体积，最终确定岩石样品的密度。从而能够估量高温高压条件下的油气储层的岩石密度。另外，控制器200可以根据加热单元120和压力施加单元130的检测值调整加热单元120的加热温度，以及压力施加单元130的施加压力的大小。

如图3所示为采用本发明提供的岩石密度测量方法进行岩石样品密度测量时随着施加于岩石样品侧面的径向的压力的变化，岩石样品的密度的变化曲线图。由此可以看出通过该岩石密度测量方法能够模拟深层油气田下的岩石密度。由此了解岩石在承压和受热状态下岩石性质的变化，有助于更加精确地进行油气储层的地震解释工作。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (8)

1.一种岩石密度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，制作岩石样品，其构造为圆柱体；

步骤2，称量所述岩石样品的质量；

步骤3，测量所述岩石样品的轴向高度和所述岩石样品的底面的直径；

步骤4，将所述岩石样品置于高压仓内；

步骤5，升高所述高压仓内的温度，向所述岩石样品的底面和顶面施加轴向压力，以固定所述岩石样品，向所述岩石样品的侧面施加径向的压力；

步骤6，检测所述岩石样品的轴向应变量和所述岩石样品的底面的径向形变量；

步骤7，获取所述岩石样品的密度值。

2.根据权利要求1所述的岩石密度测量方法，其特征在于，步骤5中所述径向的压力沿所述岩石样品的侧面均匀施加。

3.根据权利要求2所述的岩石密度测量方法，其特征在于，步骤6中采用轴向形变测量计测量所述岩石样品的轴向应变量，和/或采用环向形变测量计测量所述底面的径向形变量。

4.根据权利要求3所述的岩石密度测量方法，其特征在于，根据以下公式计算所述岩石样品的密度：

$\mathrm{\ρ}=\frac{W}{\mathrm{\π}{\left(\frac{R-\mathrm{\ΔR}}{2}\right)}^2(L+\mathrm{\ΔL})}$

其中，ρ-密度，W-样品质量，L-样品高度，R-样品直径，ΔR-径向形变量，ΔL-轴向形变量，π-圆周率。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的岩石密度测量方法，其特征在于，采用加压油向所述岩石样品的侧面施加径向的压力。

6.一种岩石密度测量装置，其特征在于，包括：

高压仓，用于放置岩石样品，其包括能够密闭所述高压仓的壳体，并且设置有固定单元、加热单元、压力施加单元和检测单元，所述固定单元用于向所述岩石样品的底面和顶面施加轴向压力，以固定所述岩石样品，所述加热单元用于加热所述岩石样品，所述压力施加单元用于向所述岩石样品的侧面施加径向的压力，所述检测单元用于采集所述岩石样品的轴向应变量和所述岩石样品的底面的径向形变量；

控制器，固定单元、加热单元、压力施加单元和检测单元分别电连接于所述控制器，以获取加温加压后的所述岩石样品的密度。

7.根据权利要求6所述的岩石密度测量装置，其特征在于，所述压力施加单元向所述岩石样品的侧面施加加压油。

8.根据权利要求7所述的岩石密度测量装置，其特征在于，所述岩石样品套装于热缩管套中，并且所述岩石样品的侧面贴附于热缩管套，以将所述岩石样品的底面和顶面间隔开所述加压油。