專利名稱：壓力-體積法碳酸鹽含量測(cè)定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采用壓力-體積法測(cè)量巖石中碳酸鹽含量的壓力-體積法碳 酸鹽含量測(cè)定儀，屬石油勘探開發(fā)研究中常規(guī)巖心分析測(cè)試儀器技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景油氣儲(chǔ)層為地下深處多孔巖層，油氣地下儲(chǔ)集空間的特征是儲(chǔ)層多孔質(zhì)的結(jié)構(gòu)、 性質(zhì)決定了油藏的賦存特點(diǎn)、油氣的儲(chǔ)存豐度與儲(chǔ)量、油氣井的產(chǎn)能，也決定了油藏開發(fā)的 難易程度和最終效果。研究和掌握儲(chǔ)層物性是認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層、評(píng)價(jià)儲(chǔ)層、保護(hù)儲(chǔ)層和改造儲(chǔ)層的 基礎(chǔ)，是從事石油勘探、鉆井、油田開發(fā)開采及提高油氣采收率工作所必需的基礎(chǔ)工作。巖 心常規(guī)分析是在常溫常壓下對(duì)巖心進(jìn)行分析，獲取孔隙度、滲透率、碳酸鹽含量及飽和度等 基本物性參數(shù)的方法，是研究?jī)?chǔ)層特性的重要參數(shù)，碳酸鹽巖儲(chǔ)層是石油和天然氣主要儲(chǔ) 層之一，因此精確快速測(cè)量碳酸鹽巖中碳酸鹽含量是提高分析巖心常規(guī)性能指標(biāo)的目標(biāo)。目前碳酸鹽含量測(cè)定的方法有兩種一種是用體積法測(cè)量，它是利用過量的鹽酸 分解巖石樣品中的碳酸鹽，釋放出0)2氣體，通過收集并計(jì)量co2的體積，計(jì)算巖石樣品中 碳酸鹽的含量。體積法測(cè)定的優(yōu)點(diǎn)是生成的二氧化碳體積測(cè)量直接，精度高，造價(jià)低廉；但 缺點(diǎn)也很明顯，設(shè)備過于簡(jiǎn)陋，玻璃制品易碎，操作不太方便。另一種是壓力法測(cè)量，即在一 個(gè)密閉容器中，用一定量的巖樣與稀鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生co2氣體，使容器內(nèi)壓力增加。在一定 溫度下，樣品的量越多，生成的co2壓力越高?？紤]到容器的壓變性，兩者并非呈線性關(guān)系。 在等溫條件下，可用一系列不同重量的標(biāo)準(zhǔn)巖樣(含量已知的碳酸鈣，最好是純碳酸鈣)來 標(biāo)定壓力與CaC03的重量，再除以樣品總重量，得出巖樣中碳酸鹽的含量。壓力法的儀器設(shè) 備比較先進(jìn)，但也存在不少缺點(diǎn)價(jià)格昂貴；由于反應(yīng)時(shí)不能攪拌，酸與巖石粉末反應(yīng)不充 分；反應(yīng)生成的氣體不多，相應(yīng)壓力也不是很大，用壓力表測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的誤差較大；生成的 C02水蒸氣呈酸性，會(huì)腐蝕容器中的金屬表面，嚴(yán)重影響儀器的使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用壓力-體積法測(cè)量巖石中的碳酸鹽含量， 利用過量的鹽酸分解巖石樣品中的碳酸鹽，釋放出0)2氣體，通過收集并計(jì)量co2的體積，同 時(shí)計(jì)量co2氣體產(chǎn)生的壓力，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、分析處理，得到碳酸鹽總含量， 再根據(jù)碳酸鈣、碳酸鎂反應(yīng)速率的不同，從而推算出巖樣中鈣鎂含量的壓力-體積法碳酸 鹽含量測(cè)定儀。本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的的該壓力-體積法碳酸鹽含量測(cè)定儀由耐酸計(jì)量泵、儲(chǔ)酸杯、進(jìn)酸閥、注酸閥、計(jì)算 機(jī)、數(shù)據(jù)采集板、排氣閥、壓力傳感器、U型計(jì)量管、酸巖反應(yīng)杯及電磁攪拌器組成，其特征在 于電磁攪拌器上放置有酸巖反應(yīng)杯，酸巖反應(yīng)杯內(nèi)通過連接管線和注酸閥連接有耐酸計(jì) 量泵，耐酸計(jì)量泵上通過連接管線和進(jìn)酸閥連接有儲(chǔ)酸杯；酸巖反應(yīng)杯內(nèi)通過另一根連接 管線和排氣閥連接有U型計(jì)量管和壓力傳感器，U型計(jì)量管的出口裝有大氣連通管，壓力傳感器通過電纜線與數(shù)據(jù)采集板連接，數(shù)據(jù)采集板通過通訊線與計(jì)算機(jī)連接。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于本實(shí)用新型克服了體積法和壓力法測(cè)定巖石碳酸鹽含量的缺陷，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控 制，并且有操作簡(jiǎn)便、分析速度快、分析精度高、主機(jī)體積小、便于攜帶、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，儀 器的使用壽命長(zhǎng)，可廣泛應(yīng)用于常規(guī)巖心巖性的分析測(cè)試。

附圖為壓力_體積法碳酸鹽含量測(cè)定儀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、耐酸計(jì)量泵，2、儲(chǔ)酸杯，3、進(jìn)酸閥，4、注酸閥，5、計(jì)算機(jī)，6、數(shù)據(jù)采集板，7、 排氣閥，8、壓力傳感器，9、U型計(jì)量管，10、酸巖反應(yīng)杯，11、電磁攪拌器，12、大氣連通管。
具體實(shí)施方式
該壓力-體積法碳酸鹽含量測(cè)定儀由耐酸計(jì)量泵1、儲(chǔ)酸杯2、進(jìn)酸閥3、注酸閥4、 計(jì)算機(jī)5、數(shù)據(jù)采集板6、排氣閥7、壓力傳感器8、U型計(jì)量管9、酸巖反應(yīng)杯10、電磁攪拌器 11組成。耐酸計(jì)量泵1上通過進(jìn)酸閥3連接有儲(chǔ)酸杯2，耐酸計(jì)量泵1的出口通過注酸閥4 與酸巖反應(yīng)杯10連接，酸巖反應(yīng)杯10通過連接管線與U型計(jì)量管9連接，U型計(jì)量管9中 裝入有一定量的水，U型計(jì)量管9的出口通過管線與大氣相通。酸巖反應(yīng)杯10與U型計(jì)量 管9的連接管線上裝有排氣閥7和壓力傳感器8，壓力傳感器8通過電纜線與數(shù)據(jù)采集板6 連接，數(shù)據(jù)采集板6通過通訊線和R232串口與計(jì)算機(jī)5連接。酸巖反應(yīng)杯10置于電磁攪 拌器11上，電磁攪拌器11具有無級(jí)調(diào)速攪拌功能(參見附圖)。該壓力-體積法碳酸鹽含量測(cè)定儀的實(shí)驗(yàn)操作步驟如下1、實(shí)驗(yàn)步驟1)、稱取一定量的巖石粉末，打開排氣閥7，取下酸巖反應(yīng)杯10，將稱取的巖石粉 末裝入酸巖反應(yīng)杯10中，然后將酸巖反應(yīng)杯10擰上，片刻后關(guān)閉排氣閥7。2)、打開進(jìn)酸閥3，用耐酸柱塞泵1吸入15ml濃度為15%的鹽酸(HC1)，關(guān)閉進(jìn)酸 閥3，打開注酸閥4，將鹽酸注入酸巖反應(yīng)杯10中。3)、啟動(dòng)電磁攪拌器11，使巖石粉末與鹽酸(HC1)充分反應(yīng)。4)、待U型計(jì)量管9內(nèi)液面穩(wěn)定后，讀取U型計(jì)量管9中液面體積V。5)、按公式(1)計(jì)算生成的C02的體積。6)、按公式(2)計(jì)算出砂巖中碳酸鹽巖的含量。2、公式推導(dǎo) (1) C02的體積計(jì)算公式①初始空白體積VQ:初始空白體積注酸閥4、排氣閥7關(guān)閉(初始狀態(tài))，U型計(jì)量管9液面處于0-0 位置時(shí)從酸巖反應(yīng)杯10到U型計(jì)量管9液面的管線中的空白體積，需要預(yù)先標(biāo)定，設(shè)為、。其中八=反應(yīng)杯體積+管線體積+反應(yīng)前U型計(jì)量管9液面上空體積。②反應(yīng)后帶壓氣體體積\ 反應(yīng)后帶壓氣體體積反應(yīng)完成后(注酸閥4、排氣閥7關(guān)閉)，U型計(jì)量管9中液 面受壓形成高度差的氣體體積為V，則[0027]v1 = V0+V-15-w/ P 巖③反應(yīng)后的氣體壓力Pl 反應(yīng)后壓力傳感器8采集壓力為p，大氣壓為&，反應(yīng)后U型計(jì)量管9內(nèi)氣體壓力 為Pi。Pi = p0+p④C02的體積計(jì)算根據(jù)氣體狀態(tài)方程，在等溫條件下有p1v1=paVa當(dāng)酸巖反應(yīng)杯中溫度降到初始溫度時(shí)，則有
權(quán)利要求1. 一種壓力-體積法碳酸鹽含量測(cè)定儀，它由耐酸計(jì)量泵(1)、儲(chǔ)酸杯(2)、進(jìn)酸閥 (3)、注酸閥(4)、計(jì)算機(jī)(5)、數(shù)據(jù)采集板(6)、排氣閥(7)、壓力傳感器(8)⑶型計(jì)量管(9)、 酸巖反應(yīng)杯(10)及電磁攪拌器(11)組成，其特征在于電磁攪拌器(11)上放置有酸巖反 應(yīng)杯(10)，酸巖反應(yīng)杯(10)內(nèi)通過連接管線和注酸閥(4)連接有耐酸計(jì)量泵(1)，耐酸計(jì) 量泵(1)上通過連接管線和進(jìn)酸閥(3)連接有儲(chǔ)酸杯(2)；酸巖反應(yīng)杯(10)內(nèi)通過另一根 連接管線和排氣閥(7)連接有U型計(jì)量管(9)和壓力傳感器(8)，U型計(jì)量管(9)的出口裝 有大氣連通管(12)，壓力傳感器(8)通過電纜線與數(shù)據(jù)采集板(6)連接，數(shù)據(jù)采集板(6)通 過通訊線與計(jì)算機(jī)(5)連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種壓力-體積法碳酸鹽含量測(cè)定儀，屬石油勘探常規(guī)巖心分析測(cè)試儀器技術(shù)領(lǐng)域。它由耐酸計(jì)量泵、儲(chǔ)酸杯、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集板、壓力傳感器、U型計(jì)量管、酸巖反應(yīng)杯及電磁攪拌器等組成。它是利用過量的鹽酸分解巖石樣品中的碳酸鹽釋放出CO2氣體，通過收集并計(jì)量CO2的體積，同時(shí)計(jì)量CO2氣體產(chǎn)生的壓力，通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集卡對(duì)實(shí)驗(yàn)壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，再通過自動(dòng)分析處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，得到碳酸鹽總含量，并根據(jù)碳酸鈣、碳酸鎂反應(yīng)速率的不同，推算出巖樣中鈣鎂的含量。本實(shí)用新型克服了體積法和壓力法測(cè)定的缺陷，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制，具有操作簡(jiǎn)便、分析速度快、體積小、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于常規(guī)巖心巖性分析。
文檔編號(hào)G01N7/18GK201780246SQ20102027445
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者余維初, 周克厚, 肖想松, 胡秋萍, 錢秀蕓 申請(qǐng)人:長(zhǎng)江大學(xué)