CN201242522Y - 适用于低渗特低渗岩心孔隙度的测量装置 - Google Patents

适用于低渗特低渗岩心孔隙度的测量装置 Download PDF

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CN201242522Y CNU2008201095511U CN200820109551U CN201242522Y CN 201242522 Y CN201242522 Y CN 201242522Y CN U2008201095511 U CNU2008201095511 U CN U2008201095511U CN 200820109551 U CN200820109551 U CN 200820109551U CN 201242522 Y CN201242522 Y CN 201242522Y
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一种适用于低渗特低渗岩心孔隙度的测量装置，包括测实体体积的岩心室(29)、孔隙体积夹持器(214)等，第一二位三通(212)的另一端通过控制阀(24)与四通(25)连接，四通(25)的第二端连接调节阀(26)，四通(25)第三端连接压力传感器(27)，四通(25)第四端与储气筒(28)连接；储气筒(28)的另一端连接第二二位三通(210)，第二二位三通(210)的第二端连接孔隙体积夹持器(214)，第二二位三通(210)的第三端连接测实体体积的岩心室(29)；压力传感器(27)的另一端连接自动数据采集器(215)，可直接测试孔隙体积，不仅适合测试标准柱塞岩样，而且可以测试不规则岩心、岩屑等的孔隙体积，提高了测试的精度，拓展了测试对象。

Description

适用于低渗特低渗岩心孔隙度的测量装置
技术领域
本实用新型涉及一种固体孔隙度测量装置，具体地说，涉及适用于低渗特低渗岩心孔隙度的测量装置。
背景技术
在石油勘探开发过程中，掌握油层的孔隙度和渗透度是认识油层储油情况，划分主力层、有效厚度与隔层的物性界限，估算储量，分析油田生产情况的基础；近年来，在我国陆上油田新增的原油探明储量中，低(特低)渗透油藏所占的比例急剧增大。随着低渗透油田的开发应用，需要对低渗透油藏的渗流特征进一步研究。因此，低渗特低渗岩心孔隙度是油田勘探与开发必须掌握的基本常数。如何准确、快速地测量岩心的孔隙度也是从事常规岩心分析仪器研究的工作者长期研究的课题。
现有固体孔隙度测定仪，其包括气源、储气筒、压力传感器、测实体体积的岩心室等。测量时，先对储气筒中充入压力为P1的气体，然后将储气筒和测实体体积的岩心室连通，储气筒中的气体向处于常压下的岩心室膨胀，测定平衡后的压力P2，即可根据波义耳定律求得原来气体体积V1和岩心室的体积之和V2。在岩心室中放入岩样后重复上述过程得到V2’，二者相减可得出被测固体颗粒体积Vg。再丈量出被测固体的总体积Vb，根据如下公式可计算出被测固体的孔隙度：
φ = ( 1 - V g V b ) × 100 %
其中：φ—岩石孔隙度，％；Vg—颗粒体积，cm3；Vb—总体积，cm3。
上述方法的缺陷在于，采用丈量法计算总体积将增加人为误差，特别是对不规则或者有缺陷的样品，误差更为明显。而对于低渗特低渗样品，孔隙度本身就小，很小的丈量误差也会导致测试结果的偏差；对于不规则、有缺陷的样品偏差就更大；此外，低渗特低渗样品含泥高且较脆，不易钻得理想圆柱，更加重了上述的影响。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种适用于低渗特低渗岩心孔隙度的测量装置，它对现有的孔隙度测量装置进行了改进，可同时测量孔隙体积和颗粒体积，通过两者加和得到被测固体的总体积，减少了因丈量总体积引起的误差，适用于形状不规则样品孔隙度的测定。
本实用新型是这样实现的：包括：气源21、减压阀22、稳压阀23、控制阀24、四通25、压力调节阀26、压力传感器27、储气筒28、测实体体积的岩心室29、孔隙体积夹持器214，气源21通过减压阀22、稳压阀23、控制阀24与孔隙体积夹持器214连通，孔隙体积夹持器214与真空泵213连接，第一二位三通212的另一端通过控制阀24与四通25连接，四通25的第二端连接调节阀26，四通25第三端连接压力传感器27，四通25第四端与储气筒28连接；储气筒28的另一端连接第二二位三通210，第二二位三通210的第二端连接孔隙体积夹持器214，第二二位三通210的第三端连接测实体体积的岩心室29；测实体体积的岩心室29连接放空阀211；压力传感器27的另一端连接自动数据采集器215。
孔隙体积夹持器214包括通气源1、皮套2、岩心室3、旋塞5、外壳6，外壳6的内部设置有皮套2，皮套2的内部是岩心室3，岩心室3内装有旋塞5，在皮套2和外壳6间形成第一空间7。
外壳6上开有进气孔8。
气源21通过减压阀22、稳压阀23、第一二位三通212、进气孔8与孔隙体积夹持器214的第一空间7连接。
孔隙体积夹持器214的岩心室3与真空泵213连接；由此，形成气源21与第一空间7连通的第一气路；依次连通气源21、储气筒28和岩心室3的第二气路；依次连通气源21、储气筒28和测实体体积的岩心室29的第三气路。
本实用新型的有益效果在于，使用本实用新型的孔隙度测试方法及装置可直接测试孔隙体积，不仅适合测试标准柱塞岩样，而且可以测试不规则岩心、岩屑等的孔隙体积，提高了测试的精度，拓展了测试对象。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为孔隙体积夹持器结构；
具体实施方式
参照图1，该孔隙度测量装置包括：气源21、减压阀22、稳压阀23、控制阀24、四通25、压力调节阀26、压力传感器27、储气筒28、测实体体积的岩心室29、孔隙体积夹持器214，气源21通过减压阀22、稳压阀23、控制阀24与孔隙体积夹持器214连通，孔隙体积夹持器214与真空泵213连接，第一二位三通212的另一端通过控制阀24与四通25连接，四通25的第二端连接调节阀26，四通25第三端连接压力传感器27，四通25第四端与储气筒28连接；储气筒28的另一端连接第二二位三通210，第二二位三通210的第二端连接孔隙体积夹持器214，第二二位三通210的第三端连接测实体体积的岩心室29；测实体体积的岩心室29连接放空阀211；压力传感器27的另一端连接自动数据采集器215。
如图3所示，孔隙体积夹持器214包括通气源1、皮套2、岩心室3、旋塞5、外壳6，外壳6的内部设置有皮套2，皮套2的内部是岩心室3，岩心室3内装有旋塞5，在皮套2和外壳6间形成第一空间7。
外壳6上开有进气孔8。
气源21通过减压阀22、稳压阀23、第一二位三通212、进气孔8与孔隙体积夹持器214的第一空间7连接。
孔隙体积夹持器214的岩心室3与真空泵213连接；由此，形成气源21与第一空间7连通的第一气路；依次连通气源21、储气筒28和岩心室3的第二气路；依次连通气源21、储气筒28和测实体体积的岩心室29的第三气路。
该孔隙体积夹持器包括外壳6和皮套2，该皮套2容置于该外壳6内部，由橡胶材料制成，其岩心室3容纳待测岩心样品，在皮套2和外壳6间形成第一空间7。该气源21通过减压阀22、稳压阀23、第一二位三通212、进气孔8与孔隙体积夹持器214的第一空间7连接；孔隙体积夹持器214的岩心室3与真空泵213连接；第一二位三通212的另一端通过一控制阀24与一四通25连接，该四通25的第二端连接一调节阀26，第三端连接该压力传感器27，第四端与该储气筒28连接；该储气筒28的另一端连接第二二位三通210，该第二二位三通210的第二端连接该孔隙体积夹持器214，第三端连接该测实体体积的岩心室29；该测实体体积的岩心室29又连接一放空阀211；该压力传感器27的另一端连接一自动数据采集器215。
由此，形成气源21与第一空间7连通的第一气路；依次连通气源21、储气筒28和岩心室3的第二气路；依次连通气源21、储气筒28和测实体体积的岩心室29的第三气路。
该岩心室3中还可包括一旋塞5，该旋塞5可延该岩心室3壁移动，以调节岩心室3的体积。
使用实施方案1中所述的孔隙度测量装置，测试过程包括如下步骤：
(1)连通空气钢瓶21至储气筒28的气路，向储气筒28中充入气体，通过调节阀26调节储气筒28中压力，通过压力传感器27测出压力P1，然后关闭四通25以关闭气源21至储气筒28的气路；
(2)将测实体体积的岩心室29中放满实体体积标准块，关闭放空阀211后连通储气筒28至实体体积夹持器29的气路，稳定2～5秒，测量该气路中的压力P2以求得系统空白体积VC；
(3)从测实体体积的岩心室29中取出不同的标块，重复步骤(1)、(2)，每次测得体积减空白体积VC得到取出的实体体积标准块的测量体积，标定体积除以该测量体积得到校正因子，并计算平均校正因子ACF；
(4)从测实体体积的岩心室29中取出等于或稍高于待测岩样高度的标准块VA。将待测岩样放入测实体体积的岩心室29中，重复步骤(1)、(2)，测得读数VB。
(5)将孔隙体积标准块放入该孔隙体积夹持器214的岩心室3中，启动真空泵213对其岩心室3抽真空，当真空度小于0Mpa时停止抽真空；
(6)连通空气钢瓶21至储气筒28的气路，向储气筒28中充入气体，通过调节阀26调节储气筒28中压力，通过压力传感器27测出压力P3，然后关闭四通25以关闭空气钢瓶21至储气筒28的气路；
(7)连通空气钢瓶21至第一空间7的气路，保持第一空间7内的压力P’≥P3；
(8)连通储气筒28至岩心室3的气路，稳定2～5秒，测量该气路中的压力P4；
(9)更换空隙体积标准块，重复上述(5)，(6)，(7)，(8)步骤；
(10)将待测岩样放入该孔隙体积夹持器214中，重复(5)，(6)，(7)，(8)，测量气路中的压力P5；
(11)使用计算机自动采集并处理数据，
根据如下公式得出颗粒体积：
Vg＝VA—(VB—VC)×ACF    (I)
其中，Vg为颗粒体积；VA为取出标块的体积；VB为装入待测样品测得的体积；VC为系统的空白体积，ACF为平均校正因子。
根据如下方法得出孔隙体积：
将标块体积V与装入标块测得的压力P4的倒数1/P4作图拟合得到函数方程：
V＝f(1/P)      (II)
将放入待测样品后测得的压力P5代入方程(II)中得到：
Vp＝f(1/P5)       (III)。
根据如下公式得出孔隙度：
φ = ( V g + V p ) - V g V g + V p × 100 % - - - ( IV )
其中，Φ为岩石孔隙度；Vg为颗粒体积；Vp为孔隙体积。
实施例1 低渗特低渗岩心孔隙度测量装置的系统比对实验
利用美国岩心公司和自研制的标准块，对实施方案1所述的孔隙度测量装置进行系统的比对实验，气源为空气钢瓶，实体体积夹持器29的岩心室体积为37.8cm3；操作步骤与实施方案2相同。结果见表1，从表中的结果可看出本实用新型的孔隙度仪在精度上是能满足测试的要求的。
表1  标准标块比对结果
Figure Y200820109551D00072
实施例2 不规则样品的孔隙度测量
对一些特殊的样品，如柱面有凹陷或溶孔、不规则、明显缺角、端面不平行、柱面不规则的样品，用常规仪器(总体积丈量法)和本实用新型的仪器(孔隙体积和颗粒体积直接测量法)分别进行了测试，结果见表2。
表2  特殊样品比对结果
 
样号 样品特点 颗粒体积cm3 孔隙体积cm3 总体积cm3 本实用新型仪φ(％) 常规仪器φ(％)
Fn041-2 柱面有凹陷 18.522 2.107 20.628 10.2 11.5
A7 柱面有溶孔 22.387 3.017 25.403 11.9 10.0
505 缺角(大) 12.473 2.794 15.267 18.3 15.5
7-26 缺角(中) 16.231 1.091 17.322 6.3 7.4
628 缺角(小) 16.815 3.017 19.831 15.2 15.4
 
7-107 端面不平行 22.158 2.625 24.784 10.6 10.2
7-103 柱面不规则 18.045 2.077 20.122 10.3 9.9
从表中结果可看出：
1)对于两块柱面有凹陷或溶孔的样品：A7为碳酸盐岩样品，渗透率为0.322mD；Fn041-2为胶结差的砂岩样品，渗透率为0.637mD。孔隙度绝对误差分别为1.3％和1.9％，相对误差分别为13％和16％。
2)对于缺角程度不同的三块样品：505号砂岩样品，渗透率6.63mD，明显缺角；7-26号砂岩样品，渗透率0.0445mD中等缺角程度；628号砂岩样品，渗透率6.03mD，小缺角程度。孔隙度绝对误差分别为2.8％，1.1％和0.2％，相对误差分别为15.3％，17.5％和1.3％。缺角程度的大小对低孔隙度样品测量影响较大。
3)对于端面不平行和柱面不规则的样品：7-107号砂岩样品，渗透率0.708mD7-103号砂岩样品，渗透率0.665mD。孔隙度绝对误差分别为0.4％和0.4％，相对误差分别为3.8％和3.9％，误差较小。

Claims (8)

1.适用于低渗特低渗岩心孔隙度的测量装置，包括：气源(21)、减压阀(22)、稳压阀(23)、控制阀(24)、四通(25)、压力调节阀(26)、压力传感器(27)、储气筒(28)、测实体体积的岩心室(29)、孔隙体积夹持器(214)，其特征在于：气源(21)通过减压阀(22)、稳压阀(23)、控制阀(24)与孔隙体积夹持器(214)连通，孔隙体积夹持器(214)与真空泵(213)连接，第一二位三通(212)的另一端通过控制阀(24)与四通(25)连接，四通(25)的第二端连接调节阀(26)，四通(25)第三端连接压力传感器(27)，四通(25)第四端与储气筒(28)连接；储气筒(28)的另一端连接第二二位三通(210)，第二二位三通(210)的第二端连接孔隙体积夹持器(214)，第二二位三通(210)的第三端连接测实体体积的岩心室(29)；测实体体积的岩心室(29)连接放空阀(211)；压力传感器(27)的另一端连接自动数据采集器(215)。
2.根据权利要求1所述的适用于低渗特低渗岩心孔隙度的测量装置，其特征在于：孔隙体积夹持器(214)包括通气源(1)、皮套(2)、岩心室(3)、旋塞(5)、外壳(6)，外壳(6)的内部设置有皮套(2)，皮套(2)的内部是岩心室(3)，岩心室(3)内装有旋塞(5)，在皮套(2)和外壳(6)间形成第一空间(7)。
3.根据权利要求2所述的适用于低渗特低渗岩心孔隙度的测量装置，其特征在于：外壳(6)上开有进气孔(8)。
4.根据权利要求1所述的适用于低渗特低渗岩心孔隙度的测量装置，其特征在于：气源(21)通过减压阀(22)、稳压阀(23)、第一二位三通(212)、进气孔(8)与孔隙体积夹持器(214)的第一空间(7)连接。
5.根据权利要求1所述的适用于低渗特低渗岩心孔隙度的测量装置，其特征在于：孔隙体积夹持器(214)的岩心室(3)与真空泵(213)连接。
6.根据权利要求1所述的适用于低渗特低渗岩心孔隙度的测量装置，其特征在于：气源(21)与第一空间(7)连通形成第一气路。
7.根据权利要求1所述的适用于低渗特低渗岩心孔隙度的测量装置，其特征在于：依次连通气源(21)、储气筒(28)和岩心室(3)，形成第二气路。
8.根据权利要求1所述的适用于低渗特低渗岩心孔隙度的测量装置，其特征在于：依次连通气源(21)、储气筒(28)和测实体体积的岩心室(29)形成第三气路。
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