一種考慮溫度效應(yīng)的氣測(cè)孔隙度測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于實(shí)驗(yàn)室?guī)r心孔隙度測(cè)量領(lǐng)域，具體地說，涉及一種考慮溫度效應(yīng)的氣 測(cè)孔隙度測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在巖石物理學(xué)中，孔隙度是巖心的基本參數(shù)之一，被廣泛的應(yīng)用于儲(chǔ)層評(píng)價(jià)之中。 在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量中，巖心孔隙度的測(cè)量相對(duì)其他巖心參數(shù)的測(cè)量而言，其測(cè)量方法比較多，常 見的有：飽和稱重法、核磁測(cè)量法、圖像統(tǒng)計(jì)法、氣體測(cè)量法等。這些方法之中，飽和稱重法 測(cè)量較為準(zhǔn)確，但其過程漫長(zhǎng)且存在巖心飽和狀態(tài)監(jiān)測(cè)困難、稱重存在系統(tǒng)誤差等缺點(diǎn)；核 磁測(cè)量法由于設(shè)備噪聲干擾等原因，其測(cè)量孔隙度往往比巖心實(shí)際孔隙度小很多；圖像統(tǒng) 計(jì)法由于圖形處理技術(shù)的問題往往只能稱作是對(duì)孔隙度的一種估計(jì)。
[0003] 目前，實(shí)驗(yàn)室測(cè)量孔隙度廣泛使用的是氣體測(cè)量法。氣體測(cè)量法的基本原理是波 義耳定律，波義耳定律的使用條件之一是溫度恒定。而在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量條件下往往很難實(shí)現(xiàn) 真正意義上的溫度恒定。因此，從氣體擴(kuò)散到巖心室開始到最終氣壓平衡的溫度變化必定 會(huì)產(chǎn)生孔隙度測(cè)量誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種簡(jiǎn)單、精確有效的考慮溫度效應(yīng) 的氣測(cè)孔隙度測(cè)量方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種考慮溫度效應(yīng)的氣測(cè)孔隙度測(cè)量方法，含有以下步 驟：
[0006] (一）考慮測(cè)量過程中的溫度變化，根據(jù)測(cè)定的平衡壓力P獲得未知?dú)馐殷w積V ;
[0007] 測(cè)量已知?dú)馐殷w積Vk與標(biāo)準(zhǔn)壓力P k，氣體在已知?dú)馐殷w積Vk與標(biāo)準(zhǔn)壓力P k下擴(kuò) 散到未知?dú)馐殷w積V中，擴(kuò)散后測(cè)量最終平衡壓力為P，考慮測(cè)量過程中的兩個(gè)氣室的溫度 變化，未知體積氣室V用理想氣體狀態(tài)方程求得，理想氣體狀態(tài)方程的表達(dá)式如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種考慮溫度效應(yīng)的氣測(cè)孔隙度測(cè)量方法，其特征在于：含有以下步驟： (一） 考慮測(cè)量過程中的溫度變化，根據(jù)測(cè)定的平衡壓力P獲得未知?dú)馐殷w積V; 測(cè)量已知?dú)馐殷w積Vk與標(biāo)準(zhǔn)壓力P k，氣體在已知?dú)馐殷w積Vk與標(biāo)準(zhǔn)壓力P k下擴(kuò)散到未 知?dú)馐殷w積V中，擴(kuò)散后測(cè)量最終平衡壓力為P，考慮測(cè)量過程中的兩個(gè)氣室的溫度變化， 未知體積氣室V用理想氣體狀態(tài)方程求得，理想氣體狀態(tài)方程的表達(dá)式如下：
式中，Pk、Vk分別為已知?dú)馐覙?biāo)準(zhǔn)壓力和體積，P為最終平衡壓力，V為未知?dú)馐殷w積， T1為擴(kuò)散發(fā)生的瞬時(shí)溫度，T2為最終平衡時(shí)巖心室溫度； 由公式（1)進(jìn)一步得到：
低壓狀態(tài)下的真實(shí)氣體可以等效為理想氣體，其在彈性氣體中膨脹，考慮到氣室壁的 壓變性，忽略次要因素并舍棄高此項(xiàng)，得到基礎(chǔ)公式：
式中，G為測(cè)量體系的壓變系數(shù)，Pci為大氣壓； 在已知?dú)馐殷w積vk、標(biāo)準(zhǔn)壓力Pk和測(cè)量體系的壓變系數(shù)G已知的情況下，由公式⑶可 知，未知室體積V是平衡壓力P及t的函數(shù)，測(cè)定平衡壓力P及測(cè)量過程中的溫度變化I 即可獲得未知室體積V ; (二） 標(biāo)定已知?dú)馐殷w積Vk和測(cè)量體系的壓變系數(shù)G ; 采用4塊標(biāo)準(zhǔn)鋼塊對(duì)已知?dú)馐殷w積Vk和測(cè)量體系的壓變系數(shù)G進(jìn)行標(biāo)定，具體標(biāo)定方 法為：測(cè)量巖心室中裝1、2、3、4號(hào)鋼塊的平衡壓力P1，測(cè)量在巖心室中裝2、3、4號(hào)鋼塊時(shí)的 平衡壓力P 2，測(cè)量在巖心室中裝1、2、4號(hào)鋼塊時(shí)的平衡壓力P3,分別表達(dá)出不同的未知室體 積 ％、VjPV3; 將三個(gè)等式聯(lián)立得到已知?dú)馐殷w積Vk和測(cè)量體系的壓變系數(shù)G的標(biāo)定式：
式中，B、C、D、E均為參數(shù)，參數(shù)值通過測(cè)試過程中的壓力進(jìn)行表達(dá)； (三） 確定巖心骨架體積； 巖心室空載時(shí)得到的平衡壓力為P1,則未知室體積為：
巖心室裝入待測(cè)巖心時(shí)得到的平衡壓力為P2,則未知室體積為：
巖心骨架體積為： Vg= V rV2 (8) 將I定義為溫度效應(yīng)因子并用A表示，則巖心骨架體積可以表示為：
根據(jù)上述公式，在不同溫度效應(yīng)因子、不同平衡壓力條件下，對(duì)巖心骨架體積進(jìn)行數(shù)值 豐吳擬； (四）確定巖心孔隙度； 采用SY/T5336-2006《巖心分析方法》中規(guī)定的尺寸測(cè)量法確定巖心總體積，其表達(dá)式 為：
則巖心孔隙度表示為：
測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)壓力Pk，將使用的平衡壓力乘以溫度效應(yīng)因子Α=|·帶入公式（11)中計(jì)算出 來的孔隙度即為考慮溫度效應(yīng)后的孔隙度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮溫度效應(yīng)的氣測(cè)孔隙度測(cè)量方法，其特征在于：所述步 驟（一）中，采用測(cè)壓分辨率為〇.〇〇lMP a的壓力傳感器測(cè)量壓力；采用測(cè)溫分辨率不低于 〇. ore的高精密溫度計(jì)測(cè)量溫度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮溫度效應(yīng)的氣測(cè)孔隙度測(cè)量方法，其特征在于：所述步 驟（三）中，所述的數(shù)值模擬條件為：Pk= 〇· 600MP a，Ptl= 0· 101MP a，P1= 0· 400MP a，Vk = 59. 149cm3, G = -13. 1132, B = 0· 1109, C = 0· 0632, D = 0· 0278, E = 0· 0168 ;平衡壓力 P2 從0. 4到0. 6每隔0. 02進(jìn)行一次取值，溫度效應(yīng)因子A從0到2每隔0. 2取一次值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮溫度效應(yīng)的氣測(cè)孔隙度測(cè)量方法，其特征在于：采用孔 隙度測(cè)量設(shè)備進(jìn)行孔隙度的測(cè)量，所述的孔隙度測(cè)量設(shè)備包括氣源瓶、氣壓控制裝置、氣壓 微調(diào)裝置、已知?dú)馐液蛶r心室，氣源瓶上端連接有氣源瓶解壓裝置，所述氣源瓶解壓裝置聯(lián) 通有氣源聯(lián)通閥門，所述氣源聯(lián)通閥門依次與氣壓微調(diào)裝置和氣壓控制裝置連接；所述氣 壓控制裝置連接所述已知?dú)馐?，所述已知?dú)馐遗c巖心室之間聯(lián)通有測(cè)試閥門，已知?dú)馐遗c 測(cè)試閥門之間連接有氣壓測(cè)量裝置，已知?dú)馐遗c巖心室之間連接有溫度測(cè)量裝置；所述氣 壓測(cè)量裝置和溫度測(cè)量裝置均連接信號(hào)采集裝置，所述信號(hào)采集裝置與數(shù)字顯示裝置連 接。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種考慮溫度效應(yīng)的氣測(cè)孔隙度測(cè)量方法，屬于實(shí)驗(yàn)室?guī)r心孔隙度測(cè)量領(lǐng)域，是一種基于理想氣體狀態(tài)方程的孔隙度測(cè)量方法，其含有以下步驟：(一)考慮測(cè)量過程中的溫度變化，根據(jù)測(cè)定的平衡壓力P獲得未知?dú)馐殷w積V；(二)標(biāo)定已知?dú)馐殷w積Vk和測(cè)量體系的壓變系數(shù)G；(三)確定巖心骨架體積；(四)確定巖心孔隙度。本發(fā)明的測(cè)量方法不僅考慮了溫度效應(yīng)對(duì)巖心氣測(cè)孔隙度的影響，在理論上彌補(bǔ)了波義耳定律在孔隙度上的不足，而且編制了溫度效應(yīng)因子與巖心骨架體積關(guān)系的理論圖版。本發(fā)明的設(shè)備也能完全實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的測(cè)量要求。因此，該發(fā)明巖石物理基礎(chǔ)更完善，預(yù)測(cè)精度更高。
【IPC分類】G01N7-00, G01N15-08
【公開號(hào)】CN104729974
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510181700
【發(fā)明人】鄧少貴, 牛云峰, 葛新民, 范宜仁, 張艷, 嚴(yán)杰, 王世興, 趙岳, 莊東志
【申請(qǐng)人】中國石油大學(xué)(華東)
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年4月16日