CN1508531A - 测定致密岩石孔隙度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种测定致密岩石孔隙度的方法，至少包括：将岩石样品放入测量装置中，用围压泵加压；向装有岩石样品的高气压室加高压；测量高气压室的压力值；测量低气压室的压力值；连通高气压室与低气压室，并测量其平均压力值；计算岩石样品的孔隙体积，测定并计算岩石样品的视体积，得到岩石样品孔隙度。本发明利用高压气体易于进入细微的岩石孔隙中而且气体从岩石中向外界扩散比从外界向岩石中扩散容易原理，实现了对孔隙体积、孔隙度的精确、快速测量。本发明简化了流程，节约了时间。由于高压气体首先注入岩石样品，然后岩石样品内的气体向低压室扩散，气体容易扩散故平衡时间短，测定精度得到提高；减少了死体积，避免了出现孔隙度的负值。

Description

测定致密岩石孔隙度的方法

技术领域：

本发明涉及一种测定岩石孔隙度的方法，尤其是一种利用孔隙压力的降落，测定低渗油气藏中致密岩石的孔隙体积和孔隙度的方法。

背景技术：

目前能够测定致密岩石孔隙度的方法很多，这些基本方法包括：煤油法、加蜡法和气体法。气体法孔隙度测定仪的测量过程是这样的：首先将低压气体充入一个已知体积的容器A，然后打开阀门向岩石样品室B放气，即过程(A→B)，测定放气前后的压力，利用玻义耳定律，计算孔隙体积和孔隙度。该方法对孔隙较大、孔隙度较高的岩石样品是很有效的，因为气体很容易进入岩石的孔隙内。而致密岩石的孔隙直径小，气体分子不容易进入孔隙，达到平衡所需时间长，且气体很难进入岩石深部的孔隙中去，使测量数据的准确性受到很大的影响，特别是当仪器的死体积较大时，可能出现负值的孔隙度，这是不合理的。要想通过测量得到精度比较高的数据，采用现有方法很难达到要求。

现有的气体法孔隙度测定方法，在测定致密岩心，孔隙度＜10％、空气渗透率＜1.0×10^-3μm²的岩石时，存在下列问题：

1、现有测量方法所设置的线路冗长、死体积大，对低渗透率致密岩心会出现负值孔隙度，测量结果不准确。

2、现有测量方法系统内气体压力低，平衡时间长，测量效率低，测定精度低。

3、现有测量方法所设置的线路冗长，接头处容易发生微漏气现象，且难于查找，影响测量效果。

4、现有测量方法需要抽真空、加压、平衡等多道工序，测量过程复杂，测量时间比较长。

5、现有测量方法气体向岩样孔隙扩散时，气体压力低，由于气体分子很难进入直径细微的孔隙，因此需要的平衡时间长。如果平衡时间不够，则测定影响精度。

在岩石测量的过程中，解决上述现有技术中存在的问题，成为急待解决的问题。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术的不足提出一种测定致密岩石孔隙度的方法及其装置，在高压下，气体易于进入细微的岩石孔隙中，而且气体从岩石中向已知体积的气室扩散比从气室向岩石中扩散容易，从而实现对孔隙体积、孔隙度的精确、快速测量。

本发明是通过如下的技术方案实现的：

一种测定致密岩石孔隙度的方法，该方法至少包括如下步骤：

步骤1：将岩石样品放入测量装置中，用围压泵加压；

步骤2：向装有岩石样品的高气压室加高压；

步骤3：测量高气压室的压力值P_high；

步骤4：测量低气压室的压力值P_low；

步骤5：连通高气压室与低气压室，并测量其平均压力值P_eqv；

步骤6：根据如下公式计算岩石样品的孔隙体积：

P_lowV₀+P_high(V_p+V_d)＝P_eqv(V₀+V_p+V_d)

$V_p=\frac{(P_{\mathrm{eqv}}-P_{\mathrm{low}})V_0-(P_{\mathrm{high}}-P_{\mathrm{eqv}})V_d}{P_{\mathrm{high}}-P_{\mathrm{eqv}}}$

其中，V₀为低气压室体积；

      V_d为管线死体积；

      V_p为岩石样品的孔隙体积。

步骤7：测定并计算岩石样品的视体积V_bulk，则岩石样品孔隙度为：

$\mathrm{\φ}=\frac{V_p}{V_{\mathrm{bulk}}}$

向岩石样品施加的围压为5.0-6.0Mpa；向高压室充入的气体气压为4-5Mpa。

上述的步骤3、步骤4、步骤5中进行压力测量前要经过平衡时间，平衡时间为2-5分钟。

所述的测量装置至少包括：充压装置、高气压室、低气压室和测压装置；充压装置、高气压室和低气压室顺次通过管路相连连接，测压装置设置在高气压室和低气压室之间，被测岩石放置在高气压室内，管路上设有阀门。其中，所述的高气压室体积为1-8cm³；所述的高气压室的形状为圆柱体或立方体。

所述的充压装置为气源瓶，其向高气压室充入的压力为4-5Mpa；所述的阀门为一个以上，分别设在低气压室、测压装置、高气压室和充压装置连接相邻两部分的管路上。所述的阀门为设置在低气压室和高气压室之间、与测压装置组合而成的多通阀。

综上所述，本发明具有如下优点：

由于高压气体首先注入岩石样品，然后岩石样品内的气体向低压室扩散，气体容易扩散故平衡时间短，测定精度提高。

减少了死体积，避免了出现孔隙度的负值，提高测定精度。

简化了流程，省去了抽真空，操作步骤减少一步，节约了时间。

本发明利用高压气体易于进入细微的岩石孔隙中而且气体从岩石中向外界扩散比从外界向岩石中扩散容易原理，因而实现对孔隙体积、孔隙度的精确、快速测量。

附图说明：

图1为本发明实施例一的机构示意图；

图2为本发明实施例二的机构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步地说明。

实施例一：

如图2所示，为本发明实施例一的结构示意图，从图中可知，A为已知体积的标准体积气室(体积1-8cm³)，即低气压室；B为高气压室，被测岩石样品放置在高气压室B中，因此又可称为夹持器；C为充压装置，可采用气源瓶，用于向高气压室B充压；D为测量装置，可采用压力表，用于测量在不同状况下，放置有被测岩石样品的高气压室B内的气压值；E为围压泵，1、2、3、4为管路上设置的一个以上的阀门，用来控制气流流向。分别设在低气压室A、测量装置D、高气压室B和充压装置C连接相邻两部分的管路上。

如图1所示，测定孔隙度是通过如下操作步骤来实现的：

步骤1：将圆柱体的岩石样品置于高气压室B中，启动围压泵E给岩石样品加5.0-6.0MPa(绝对压力)的围压；

步骤2：关闭阀门2，打开阀门3、4，从充压装置C中将压力为4-5MPa(绝对压力)的高压气体充入高气压室B，2-5分钟后关闭阀门3。平衡2-3分钟后由压力表D测得压力，记为P_high；

步骤3：打开阀门1使标准体积室即低气压室A接通大气，并通过另外的大气压力计测定此时的大气压力记为P_low。关闭阀门1；

步骤4：打开阀门2，使高气压室B内的高压气体向低气压室A内扩散，平衡3-5分钟后测定平均压力P_eqv；

步骤5：利用上述步骤所测得的数据进行计算，计算方法如下所示：

P_lowV₀+P_high(V_p+V_d)＝P_eqv(V₀+V_p+V_d)

其中，式中各压力应换算为绝对压力；

      V_p为岩石样品的孔隙体积；

      V_o为标准体积室即低气压室A的体积，为已知；

      V_d为管线死体积；

      V_p为岩石样品的孔隙体积。

由上述公式可求出V_p：

$V_p=\frac{(P_{\mathrm{eqv}}-P_{\mathrm{low}})V_0-(P_{\mathrm{high}}-P_{\mathrm{eqv}})V_d}{P_{\mathrm{high}}-P_{\mathrm{eqv}}}$

步骤7：用游标卡尺测定岩样的视体积V_bulk，并计算，则岩样孔隙度为： $\mathrm{\φ}=\frac{V_p}{V_{\mathrm{bulk}}}.$

本实施例所充的气体为高纯高压(＞4MPa)N₂。

本发明利用了在高压下气体易于进入细微的岩石孔隙中，而且，气体从岩石B中向外界A扩散(B→A)，比从外界A向岩石B中(A→B)容易扩散的原理，实现对孔隙体积、孔隙度的精确、快速的测量。

实施例二：

如图3所示，为本发明实施例二的结构示意图。从图中可知，多通阀F是由实施例一中阀门1、2、3与压力表D组合而成，实现实施例一中阀门1、2、3的多种功能。

实施例二的技术方案除上述部分与实施例一有所不同之外，其他技术特征均与实施例一相同，参见实施例一所述内容，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1、一种测定致密岩石孔隙度的方法，其特征在于：该方法至少包括如下步骤：

步骤1：将岩石样品放入测量装置中，用围压泵加压；

步骤2：向装有岩石样品的高气压室加高压；

步骤3：测量高气压室的压力值P_high；

步骤4：测量低气压室的压力值P_low；

步骤5：连通高气压室与低气压室，并测量其平均压力值P_eqv；

步骤6：根据如下公式计算岩石样品的孔隙体积：

P_lowV₀+P_high(V_p+V_d)＝P_eqv(V₀+V_p+V_d)

$V_p=\frac{(P_{\mathrm{eqv}}-P_{\mathrm{low}})V_0-(P_{\mathrm{high}}-P_{\mathrm{eqv}})V_d}{P_{\mathrm{high}}-P_{\mathrm{eqv}}}$

其中，V₀为低气压室体积；

      V_d为管线死体积；

      V_p为岩石样品的孔隙体积。

步骤7：测定并计算岩石样品的视体积V_bulk，则岩石样品孔隙度为：

$\mathrm{\φ}=\frac{V_p}{V_{\mathrm{bulk}}}$

2、根据权利要求1所述的测定致密岩石孔隙度的方法，其特征在于：向岩石样品施加的围压为5.0-6.0Mpa。

3、根据权利要求1所述的测定致密岩石孔隙度的方法，其特征在于：向高压室充入的气体气压为4-5Mpa。

4、根据权利要求1所述的测定致密岩石孔隙度的方法，其特征在于：在步骤3、步骤4、步骤5中进行压力测量前要经过平衡时间，平衡时间为2-5分钟。

5、根据权利要求1所述的测定致密岩石孔隙度的方法，其特征在于：所述的测量装置至少包括：充压装置、高气压室、低气压室和测压装置；充压装置、高气压室和低气压室顺次通过管路相连连接，测压装置设置在高气压室和低气压室之间，被测岩石放置在高气压室内，管路上设有阀门。

6、根据权利要求5所述的测定致密岩石孔隙度的方法，其特征在于：所述的高气压室体积为1-8cm³。

7、根据权利要求5或6所述的测定致密岩石孔隙度的方法，其特征在于：所述的高气压室的形状为圆柱体或立方体。

8、根据权利要求5所述的测定致密岩石孔隙度的方法，其特征在于：所述的充压装置为气源瓶，其向高气压室充入的压力为4-5Mpa。

9、根据权利要求5所述的测定致密岩石孔隙度的方法，其特征在于：所述的阀门为一个以上，分别设在低气压室、测压装置、高气压室和充压装置连接相邻两部分的管路上。

10、根据权利要求5所述的测定岩石孔隙的方法，其特征在于：所述的阀门为设置在低气压室和高气压室之间、与测压装置组合而成的多通阀。

Images