專利名稱：適用于低滲特低滲巖心孔隙度的測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種固體孔隙度測量裝置，具體地說，涉及適用于低滲特低滲巖心孔隙度的測量裝置。

背景技術(shù)：
在石油勘探開發(fā)過程中，掌握油層的孔隙度和滲透度是認(rèn)識油層儲油情況，劃分主力層、有效厚度與隔層的物性界限，估算儲量，分析油田生產(chǎn)情況的基礎(chǔ)；近年來，在我國陸上油田新增的原油探明儲量中，低(特低)滲透油藏所占的比例急劇增大。隨著低滲透油田的開發(fā)應(yīng)用，需要對低滲透油藏的滲流特征進(jìn)一步研究。因此，低滲特低滲巖心孔隙度是油田勘探與開發(fā)必須掌握的基本常數(shù)。如何準(zhǔn)確、快速地測量巖心的孔隙度也是從事常規(guī)巖心分析儀器研究的工作者長期研究的課題。
現(xiàn)有固體孔隙度測定儀，其包括氣源、儲氣筒、壓力傳感器、測實體體積的巖心室等。測量時，先對儲氣筒中充入壓力為P1的氣體，然后將儲氣筒和測實體體積的巖心室連通，儲氣筒中的氣體向處于常壓下的巖心室膨脹，測定平衡后的壓力P2，即可根據(jù)波義耳定律求得原來氣體體積V1和巖心室的體積之和V2。在巖心室中放入巖樣后重復(fù)上述過程得到V2’，二者相減可得出被測固體顆粒體積Vg。再丈量出被測固體的總體積Vb，根據(jù)如下公式可計算出被測固體的孔隙度 其中φ—巖石孔隙度，％；Vg—顆粒體積，cm3；Vb—總體積，cm3。
上述方法的缺陷在于，采用丈量法計算總體積將增加人為誤差，特別是對不規(guī)則或者有缺陷的樣品，誤差更為明顯。而對于低滲特低滲樣品，孔隙度本身就小，很小的丈量誤差也會導(dǎo)致測試結(jié)果的偏差；對于不規(guī)則、有缺陷的樣品偏差就更大；此外，低滲特低滲樣品含泥高且較脆，不易鉆得理想圓柱，更加重了上述的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種適用于低滲特低滲巖心孔隙度的測量裝置，它對現(xiàn)有的孔隙度測量裝置進(jìn)行了改進(jìn)，可同時測量孔隙體積和顆粒體積，通過兩者加和得到被測固體的總體積，減少了因丈量總體積引起的誤差，適用于形狀不規(guī)則樣品孔隙度的測定。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的包括氣源21、減壓閥22、穩(wěn)壓閥23、控制閥24、四通25、壓力調(diào)節(jié)閥26、壓力傳感器27、儲氣筒28、測實體體積的巖心室29、孔隙體積夾持器214，氣源21通過減壓閥22、穩(wěn)壓閥23、控制閥24與孔隙體積夾持器214連通，孔隙體積夾持器214與真空泵213連接，第一二位三通212的另一端通過控制閥24與四通25連接，四通25的第二端連接調(diào)節(jié)閥26，四通25第三端連接壓力傳感器27，四通25第四端與儲氣筒28連接；儲氣筒28的另一端連接第二二位三通210，第二二位三通210的第二端連接孔隙體積夾持器214，第二二位三通210的第三端連接測實體體積的巖心室29；測實體體積的巖心室29連接放空閥211；壓力傳感器27的另一端連接自動數(shù)據(jù)采集器215。
孔隙體積夾持器214包括通氣源1、皮套2、巖心室3、旋塞5、外殼6，外殼6的內(nèi)部設(shè)置有皮套2，皮套2的內(nèi)部是巖心室3，巖心室3內(nèi)裝有旋塞5，在皮套2和外殼6間形成第一空間7。
外殼6上開有進(jìn)氣孔8。
氣源21通過減壓閥22、穩(wěn)壓閥23、第一二位三通212、進(jìn)氣孔8與孔隙體積夾持器214的第一空間7連接。
孔隙體積夾持器214的巖心室3與真空泵213連接；由此，形成氣源21與第一空間7連通的第一氣路；依次連通氣源21、儲氣筒28和巖心室3的第二氣路；依次連通氣源21、儲氣筒28和測實體體積的巖心室29的第三氣路。
本實用新型的有益效果在于，使用本實用新型的孔隙度測試方法及裝置可直接測試孔隙體積，不僅適合測試標(biāo)準(zhǔn)柱塞巖樣，而且可以測試不規(guī)則巖心、巖屑等的孔隙體積，提高了測試的精度，拓展了測試對象。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為孔隙體積夾持器結(jié)構(gòu)； 具體實施方式
參照圖1，該孔隙度測量裝置包括氣源21、減壓閥22、穩(wěn)壓閥23、控制閥24、四通25、壓力調(diào)節(jié)閥26、壓力傳感器27、儲氣筒28、測實體體積的巖心室29、孔隙體積夾持器214，氣源21通過減壓閥22、穩(wěn)壓閥23、控制閥24與孔隙體積夾持器214連通，孔隙體積夾持器214與真空泵213連接，第一二位三通212的另一端通過控制閥24與四通25連接，四通25的第二端連接調(diào)節(jié)閥26，四通25第三端連接壓力傳感器27，四通25第四端與儲氣筒28連接；儲氣筒28的另一端連接第二二位三通210，第二二位三通210的第二端連接孔隙體積夾持器214，第二二位三通210的第三端連接測實體體積的巖心室29；測實體體積的巖心室29連接放空閥211；壓力傳感器27的另一端連接自動數(shù)據(jù)采集器215。
如圖3所示，孔隙體積夾持器214包括通氣源1、皮套2、巖心室3、旋塞5、外殼6，外殼6的內(nèi)部設(shè)置有皮套2，皮套2的內(nèi)部是巖心室3，巖心室3內(nèi)裝有旋塞5，在皮套2和外殼6間形成第一空間7。
外殼6上開有進(jìn)氣孔8。
氣源21通過減壓閥22、穩(wěn)壓閥23、第一二位三通212、進(jìn)氣孔8與孔隙體積夾持器214的第一空間7連接。
孔隙體積夾持器214的巖心室3與真空泵213連接；由此，形成氣源21與第一空間7連通的第一氣路；依次連通氣源21、儲氣筒28和巖心室3的第二氣路；依次連通氣源21、儲氣筒28和測實體體積的巖心室29的第三氣路。
該孔隙體積夾持器包括外殼6和皮套2，該皮套2容置于該外殼6內(nèi)部，由橡膠材料制成，其巖心室3容納待測巖心樣品，在皮套2和外殼6間形成第一空間7。該氣源21通過減壓閥22、穩(wěn)壓閥23、第一二位三通212、進(jìn)氣孔8與孔隙體積夾持器214的第一空間7連接；孔隙體積夾持器214的巖心室3與真空泵213連接；第一二位三通212的另一端通過一控制閥24與一四通25連接，該四通25的第二端連接一調(diào)節(jié)閥26，第三端連接該壓力傳感器27，第四端與該儲氣筒28連接；該儲氣筒28的另一端連接第二二位三通210，該第二二位三通210的第二端連接該孔隙體積夾持器214，第三端連接該測實體體積的巖心室29；該測實體體積的巖心室29又連接一放空閥211；該壓力傳感器27的另一端連接一自動數(shù)據(jù)采集器215。
由此，形成氣源21與第一空間7連通的第一氣路；依次連通氣源21、儲氣筒28和巖心室3的第二氣路；依次連通氣源21、儲氣筒28和測實體體積的巖心室29的第三氣路。
該巖心室3中還可包括一旋塞5，該旋塞5可延該巖心室3壁移動，以調(diào)節(jié)巖心室3的體積。
使用實施方案1中所述的孔隙度測量裝置，測試過程包括如下步驟 (1)連通空氣鋼瓶21至儲氣筒28的氣路，向儲氣筒28中充入氣體，通過調(diào)節(jié)閥26調(diào)節(jié)儲氣筒28中壓力，通過壓力傳感器27測出壓力P1，然后關(guān)閉四通25以關(guān)閉氣源21至儲氣筒28的氣路； (2)將測實體體積的巖心室29中放滿實體體積標(biāo)準(zhǔn)塊，關(guān)閉放空閥211后連通儲氣筒28至實體體積夾持器29的氣路，穩(wěn)定2～5秒，測量該氣路中的壓力P2以求得系統(tǒng)空白體積VC； (3)從測實體體積的巖心室29中取出不同的標(biāo)塊，重復(fù)步驟(1)、(2)，每次測得體積減空白體積VC得到取出的實體體積標(biāo)準(zhǔn)塊的測量體積，標(biāo)定體積除以該測量體積得到校正因子，并計算平均校正因子ACF； (4)從測實體體積的巖心室29中取出等于或稍高于待測巖樣高度的標(biāo)準(zhǔn)塊VA。將待測巖樣放入測實體體積的巖心室29中，重復(fù)步驟(1)、(2)，測得讀數(shù)VB。
(5)將孔隙體積標(biāo)準(zhǔn)塊放入該孔隙體積夾持器214的巖心室3中，啟動真空泵213對其巖心室3抽真空，當(dāng)真空度小于0Mpa時停止抽真空； (6)連通空氣鋼瓶21至儲氣筒28的氣路，向儲氣筒28中充入氣體，通過調(diào)節(jié)閥26調(diào)節(jié)儲氣筒28中壓力，通過壓力傳感器27測出壓力P3，然后關(guān)閉四通25以關(guān)閉空氣鋼瓶21至儲氣筒28的氣路； (7)連通空氣鋼瓶21至第一空間7的氣路，保持第一空間7內(nèi)的壓力P’≥P3； (8)連通儲氣筒28至巖心室3的氣路，穩(wěn)定2～5秒，測量該氣路中的壓力P4； (9)更換空隙體積標(biāo)準(zhǔn)塊，重復(fù)上述(5)，(6)，(7)，(8)步驟； (10)將待測巖樣放入該孔隙體積夾持器214中，重復(fù)(5)，(6)，(7)，(8)，測量氣路中的壓力P5； (11)使用計算機自動采集并處理數(shù)據(jù)， 根據(jù)如下公式得出顆粒體積 Vg＝VA—(VB—VC)×ACF(I) 其中，Vg為顆粒體積；VA為取出標(biāo)塊的體積；VB為裝入待測樣品測得的體積；VC為系統(tǒng)的空白體積，ACF為平均校正因子。
根據(jù)如下方法得出孔隙體積 將標(biāo)塊體積V與裝入標(biāo)塊測得的壓力P4的倒數(shù)1/P4作圖擬合得到函數(shù)方程 V＝f(1/P) (II) 將放入待測樣品后測得的壓力P5代入方程(II)中得到 Vp＝f(1/P5) (III)。
根據(jù)如下公式得出孔隙度 其中，Φ為巖石孔隙度；Vg為顆粒體積；Vp為孔隙體積。
實施例1 低滲特低滲巖心孔隙度測量裝置的系統(tǒng)比對實驗 利用美國巖心公司和自研制的標(biāo)準(zhǔn)塊，對實施方案1所述的孔隙度測量裝置進(jìn)行系統(tǒng)的比對實驗，氣源為空氣鋼瓶，實體體積夾持器29的巖心室體積為37.8cm3；操作步驟與實施方案2相同。結(jié)果見表1，從表中的結(jié)果可看出本實用新型的孔隙度儀在精度上是能滿足測試的要求的。
表1 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)塊比對結(jié)果
實施例2 不規(guī)則樣品的孔隙度測量 對一些特殊的樣品，如柱面有凹陷或溶孔、不規(guī)則、明顯缺角、端面不平行、柱面不規(guī)則的樣品，用常規(guī)儀器(總體積丈量法)和本實用新型的儀器(孔隙體積和顆粒體積直接測量法)分別進(jìn)行了測試，結(jié)果見表2。
表2 特殊樣品比對結(jié)果 從表中結(jié)果可看出 1)對于兩塊柱面有凹陷或溶孔的樣品A7為碳酸鹽巖樣品，滲透率為0.322mD；Fn041-2為膠結(jié)差的砂巖樣品，滲透率為0.637mD。孔隙度絕對誤差分別為1.3％和1.9％，相對誤差分別為13％和16％。
2)對于缺角程度不同的三塊樣品505號砂巖樣品，滲透率6.63mD，明顯缺角；7-26號砂巖樣品，滲透率0.0445mD中等缺角程度；628號砂巖樣品，滲透率6.03mD，小缺角程度。孔隙度絕對誤差分別為2.8％，1.1％和0.2％，相對誤差分別為15.3％，17.5％和1.3％。缺角程度的大小對低孔隙度樣品測量影響較大。
3)對于端面不平行和柱面不規(guī)則的樣品7-107號砂巖樣品，滲透率0.708mD7-103號砂巖樣品，滲透率0.665mD?？紫抖冉^對誤差分別為0.4％和0.4％，相對誤差分別為3.8％和3.9％，誤差較小。
權(quán)利要求1.適用于低滲特低滲巖心孔隙度的測量裝置，包括氣源(21)、減壓閥(22)、穩(wěn)壓閥(23)、控制閥(24)、四通(25)、壓力調(diào)節(jié)閥(26)、壓力傳感器(27)、儲氣筒(28)、測實體體積的巖心室(29)、孔隙體積夾持器(214)，其特征在于氣源(21)通過減壓閥(22)、穩(wěn)壓閥(23)、控制閥(24)與孔隙體積夾持器(214)連通，孔隙體積夾持器(214)與真空泵(213)連接，第一二位三通(212)的另一端通過控制閥(24)與四通(25)連接，四通(25)的第二端連接調(diào)節(jié)閥(26)，四通(25)第三端連接壓力傳感器(27)，四通(25)第四端與儲氣筒(28)連接；儲氣筒(28)的另一端連接第二二位三通(210)，第二二位三通(210)的第二端連接孔隙體積夾持器(214)，第二二位三通(210)的第三端連接測實體體積的巖心室(29)；測實體體積的巖心室(29)連接放空閥(211)；壓力傳感器(27)的另一端連接自動數(shù)據(jù)采集器(215)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于低滲特低滲巖心孔隙度的測量裝置，其特征在于孔隙體積夾持器(214)包括通氣源(1)、皮套(2)、巖心室(3)、旋塞(5)、外殼(6)，外殼(6)的內(nèi)部設(shè)置有皮套(2)，皮套(2)的內(nèi)部是巖心室(3)，巖心室(3)內(nèi)裝有旋塞(5)，在皮套(2)和外殼(6)間形成第一空間(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于低滲特低滲巖心孔隙度的測量裝置，其特征在于外殼(6)上開有進(jìn)氣孔(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于低滲特低滲巖心孔隙度的測量裝置，其特征在于氣源(21)通過減壓閥(22)、穩(wěn)壓閥(23)、第一二位三通(212)、進(jìn)氣孔(8)與孔隙體積夾持器(214)的第一空間(7)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于低滲特低滲巖心孔隙度的測量裝置，其特征在于孔隙體積夾持器(214)的巖心室(3)與真空泵(213)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于低滲特低滲巖心孔隙度的測量裝置，其特征在于氣源(21)與第一空間(7)連通形成第一氣路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于低滲特低滲巖心孔隙度的測量裝置，其特征在于依次連通氣源(21)、儲氣筒(28)和巖心室(3)，形成第二氣路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于低滲特低滲巖心孔隙度的測量裝置，其特征在于依次連通氣源(21)、儲氣筒(28)和測實體體積的巖心室(29)形成第三氣路。
專利摘要一種適用于低滲特低滲巖心孔隙度的測量裝置，包括測實體體積的巖心室(29)、孔隙體積夾持器(214)等，第一二位三通(212)的另一端通過控制閥(24)與四通(25)連接，四通(25)的第二端連接調(diào)節(jié)閥(26)，四通(25)第三端連接壓力傳感器(27)，四通(25)第四端與儲氣筒(28)連接；儲氣筒(28)的另一端連接第二二位三通(210)，第二二位三通(210)的第二端連接孔隙體積夾持器(214)，第二二位三通(210)的第三端連接測實體體積的巖心室(29)；壓力傳感器(27)的另一端連接自動數(shù)據(jù)采集器(215)，可直接測試孔隙體積，不僅適合測試標(biāo)準(zhǔn)柱塞巖樣，而且可以測試不規(guī)則巖心、巖屑等的孔隙體積，提高了測試的精度，拓展了測試對象。
文檔編號G01N15/08GK201242522SQ20082010955
公開日2009年5月20日 申請日期2008年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者吳康云, 呂偉峰 申請人:中國石油天然氣股份有限公司