CN2241338Y - 岩芯测试系统的标准钢芯 - Google Patents

Abstract

一种在石油勘探和开发方面，用于测量真实岩芯或人造岩芯的物性参数颗粒体积、孔隙体积、孔隙度、渗透率、惯性系数和滑脱因子的测试仪器岩芯测试系统的标准钢芯。该标准钢芯，一套共七个，呈管形状结构，它的长度和外径相同，内径不同，使用不锈钢材料。该标准钢芯可用来校正岩芯测试系统的几个标准体积罐的真实体积、开关阀的体积、管路和岩芯夹持器顶端的死体积及管路和岩芯室死体积。

Description

岩芯测试系统的标准钢芯

本实用新型涉及一种在石油勘探和开发方面，用于测量真实岩芯或人造岩芯的物性参数(颗粒体积、孔隙体积、孔隙度、渗透率、惯性系数和滑脱因子)的岩芯测试系统的标准钢芯。该标准钢芯用来校正岩芯测试系统的几个标准体积罐的真实体积、开关阀的体积、管路和岩芯夹持器顶端的死体积及管路和岩芯室死体积。

采用非稳态技术测试真实岩芯或人造岩芯的物性参数渗透率、惯性系数和滑脱因子，其方法是将一已知体积的标准体积罐，充满气体介质(如氮气)到某一初始压力P1，将被测岩芯放入岩芯夹持器中，被测岩芯的径向加上围压封闭，上端面可与标准体积罐相通，下断面与大气相通，打开连通标准体积罐与岩芯夹持器的开关，标准体积罐内的气体将渗透过岩芯进入大气，标准体积罐内的压力将随时间的延长而下降，测出标准体积罐内压力随时间变化的变化率，即可计算出渗透过岩芯的体积流量，然后利用有关的计算公式即可计算出岩芯的物性参数渗透率、惯性系数和滑脱因子。这就要求预先知道标准体积罐的体积并进行体积校正。

对于测试真实岩芯或人造岩芯的物性参数孔隙体积，其方法是将一已知体积的标准体积罐，充满气体介质(如氮气)到某一初始压力P1，将被测岩芯放入岩芯夹持器中，被测岩芯的径向加上围压封闭，上端面可与标准体积罐相通，下断面封闭，打开连通标准体积罐与岩芯夹持器的开关阀，标准体积罐内的压力将随着时间的延长而下降，经过一段时间后，最终达到某一平衡压力P2，测出标准体积罐内的初始压力P1和平衡压力P2，即可用根据玻—马定律建立的计算公式(1)计算岩芯的孔隙体积。

Vp＝V0X1-Vv/X2-Vd                  (1)

其中X1＝P1Z2/P2Z1-1                (2)

X2＝1-Z2Pa/Za(P2+Pa)               (3)

式中，Vp为岩芯的孔隙体积；V0为标准体积罐的体积；Vv为开关阀的体积；Vd为管路和岩芯夹持器顶端的死体积；Z1、Z2为气体压缩系数；Pa为大气压力。

显然，在岩芯的孔隙体积的测量中，亦要求预先知道标准体积罐的体积，开关阀的体积，管路和岩芯夹持器顶端的死体积。如何准确校正标准体积罐的体积、开关阀的体积、管路和岩芯夹持器顶端的死体积就是一个问题。

美国Western Atlas Internaticnal A Litton/Dresser Company生产的“CMS-300岩芯测量系统”所采用的校正标准体积罐的体积的方法是：专门设计一套(七个)长度、内孔直径和外径均不相同，加工尺寸严格要求的标准钢芯，用其内孔体积Vp作为标准孔隙体积。利用测试真实岩芯或人造岩芯的物性参数孔隙体积的方法，将一标准体积罐充满气体介质(如氮气)到某一初始压力P1，将标准钢芯放入岩芯夹持器中，标准钢芯径向加上围压封闭，上端面可与标准体积罐相通，下断面封闭，打开连通标准体积罐与岩芯夹持器的开关阀，标准体积罐内的压力将随时间的延长而下降，最终达到一平衡压力P2，测出标准体积罐内的初始压力P1和平衡压力P2，每个标准钢芯在三个不同的初始压力P1下，测出三个不同的平衡压力P2，七个标准钢芯即可得到Vp关于P1、P2的21组数据，再对根据玻—马定律建立起来的计算岩芯的孔隙体积公式(1)，用最小二乘法做线性拟合，即可计算得到标准体积罐的体积V0，开关阀的体积Vv，管路和岩芯夹持器顶端的死体积Vd。

但是，用“CMS-300岩芯测量系统”所设计的标准钢芯来校正标准体积罐的体积，它本质上无法解决直接测量真实岩芯或人造岩芯的物性参数颗粒体积的问题。由于它无法直接测量真实岩芯或人造岩芯的物性参数颗粒体积，则用量具测量岩芯的直径和长度，计算出岩芯的表面体积，用孔隙体积除以表面体积得到岩芯的孔隙度。这样，由于岩芯的几何形体不规则，量具的测量误差较大，增加了产生岩芯孔隙度测量误差的机会。

本实用新型的目的是要提供一种改进的标准钢芯。用这套标准钢芯校正标准体积罐的体积、开关阀的体积、管路和岩芯夹持器顶端的死体积及管路和岩芯室死体积，既可完成岩芯的渗透率、惯性系数、滑脱因子和孔隙体积测量，也可完成岩芯的颗粒体积测量。

本实用新型的目的是这样实现的：设计一套(七个)长度相同，外径相同，内孔直径不同，加工尺寸严格要求的不锈钢标准钢芯，用其内孔体积作为标准孔隙体积，其外表体积作为标准表体积。用这套标准钢芯校正标准体积罐的体积、开关阀的体积、管路和岩芯夹持器顶端的死体积后，将已校正的标准体积罐，充满气体介质(如氮气)到某一确定初始压力P1，将被测岩芯放入岩芯夹持器中，被测岩芯的径向加上围压封闭，上端面可与标准体积罐相通，下断面封闭，打开连通标准体积罐与岩芯夹持器的开关阀，标准体积罐内的压力将随时间的延长而下降，最终达到一平衡压力P2，测出标准体积罐内的初始压力P1和平衡压力P2，即可用公式(1)计算岩芯的孔隙体积。用这套标准钢芯校正标准体积罐的体积、开关阀的体积、管路和岩芯室死体积后，将已校正的标准体积罐，充满气体介质(如氮气)到某一初始压力P1，将被测岩芯放入岩芯室中，打开连通标准体积罐与岩芯室的开关阀，标准体积罐内的压力将随时间的延长而下达到一平衡压力P2。测出标准体积罐内的初始压力P1和平衡压力P2，即可用公式(4)计算岩芯的颗粒体积。

Vg＝Vb-(V0X1-Vv/X2-Vd            (4)

式中Vg为岩芯的颗粒体积；Vb为标准钢芯的表面体积。

显然，用这套标准钢芯既可校正标准体积罐的体积、开关阀的体积、管路和岩芯夹持器顶端的死体积，又可校正标准体积罐的体积、开关阀的体积、管路和岩芯室死体积。因而既可完成岩芯的渗透率和孔隙体积测量，也可完成岩芯的颗粒体积测量。用孔隙体积除以颗粒体积与孔隙体积的和即可得到被测岩芯的孔隙度。

本实用新型因为不改变原有测量真实岩芯或人造岩芯的物性参数孔隙体积、渗透率、惯性系数和滑脱因子的测量方法和系统流程，只需改变原来的标准钢芯的尺寸设计，加装一个成型的岩芯室，利用计算岩芯颗粒体积的计算式(4)，即可完成岩芯颗粒体积的测量。因此，它的结构特别简单，操作上亦无特殊要求。

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1是岩芯测试系统的标准钢芯的剖面图。

通过图1可以说明本实用新型的具体结构。从图1可以看出，岩芯测试系统的标准钢芯是呈管状体结构的，一套共七个，采用不锈钢材料，长度L相同为50毫米，允许偏差为正负0.002毫米，外径D相同为了25毫米，允许偏差为正负0.002毫米，内径d分别为3毫米、6毫米、8毫米、10毫米、12毫米、14毫米、16毫米，允许偏差为正负0.02毫米。标准钢芯的外表体积用千分尺测量计算，内孔体积用称重法确定。

以上详细叙述了本实用新型的具体结构和实施例，熟悉本专业技术的人，在不违背本实用新型的实质性精神的前提下，均可对本实用新型做出相应的变更。因此，本实用新型要用它的权利要求得到保证。

Claims (3)

1.一种测量真实岩芯或人造岩芯的物性参数的仪器岩芯测试系统的标准钢芯，一套共七个，其特征在于该标准钢芯呈管形状结构，它的长度和外径相同，内径不同。

2.根据权利要求1所述的标准钢芯，其特征在于所述的标准钢芯的长度L相同为50毫米，允许偏差为正负0.002毫米，外径D相同为了25毫米，允许偏差为正负0.002毫米，内径d分别为：3毫米、6毫米、8毫米、10毫米、12毫米、14毫米、16毫米，偏差为正负0.02毫米。

3.根据权利要求1所述的标准钢芯，其特征在于所述的标准钢芯的的材质为不锈钢。