采用等压变容法测量岩心孔隙度的方法及装置

摘要

一种采用等压变容法测量岩心孔隙度的方法及装置，主要由精密柱塞、气源管、气源控制阀、标准室、压力传感器、放空阀、隔离阀、夹持器和岩心组成，标准室设为圆柱形，内部设有中心腔，精密柱塞插在中心腔内，在标准室下部周侧设有一个气源接口和一个压力传感器接口，气源接口通过气源管和气源控制阀与高压气源连接，在标准室的底部或周侧设有一个出气接口，通过气管与夹持器的两端接头分别连接，两端接头之间夹有岩心，外周套有胶筒，夹持器用螺栓把接头、岩心和胶筒紧紧夹住，两接头的通气孔紧贴岩心的两端面，或出气口通过气管与岩心室接通，在接通夹持器或岩心室的气管上设有隔离阀和放空阀；压力传感器接口直接与压力传感器连接。

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种采用等压变容法测量岩心孔隙度的方法及装置，适用于石油、地质、矿业领域在实验室进行岩心孔隙度测量，特别适用于超高孔隙压力状况下的岩心孔隙度测量。

二、背景技术

孔隙度测量方法多种多样，使用最多最广泛的是气体法，它是利用气体等温变换原理(玻马定律)，并采用等容(对比室容积恒定)变压(压力在扩散前后变化)的方法进行测量的，方法简单，操作方便。测试过程中孔隙压力基本都是在1MPa以内。随着石油工业的发展，超低渗油气藏、超深油气藏越来越被重视，在低孔隙压力下测孔隙度数据已经不太适合，原因是：1、气体在低压下很难进入超低渗岩心的内部孔隙，造成测试结果的不准；2、超深油气藏往往伴随着超高的孔隙压力(例如60MPa甚至更高)，在低孔隙压力下测得的孔隙度数据不足以代表实际情况；3、如果一味提高气体压力会造成一系列的问题，特别是安全问题。因为要想满足60MPa孔隙压力，需要有120MPa左右的初始压力，初始压力之前的压力源又要更高。

三、发明内容

本发明目的是提供一种采用等压变容法测量岩心孔隙度的方法及装置，可以在超宽孔隙压力范围内准确测量岩心孔隙度，而且是在初始压力和孔隙压力相同的情况下实现，解决了超高初始压力带来的安全问题。

本发明的测试方法至少包括如下步骤：

1、测量岩心的直径、长度，计算岩心的总体积。在测量孔隙体积时将岩心放入岩心夹持器，并加载上覆压力；在测量颗粒体积时将岩心放入岩心室；

2、调整标准室容积，在测量孔隙体积时要大于岩心孔隙体积+隔离阀与岩心之间的管路体积；在测量颗粒体积时要大于岩心室体积+隔离阀与岩心室之间的管路体积；

3、关闭隔离阀和放空阀，打开气源阀向标准室注气至所需的孔隙压力后关闭气源阀；

4、打开隔离阀，气体向岩心内扩散，然后减小标准室体积以压缩气体使其升压至设定的孔隙压力值并保持稳定一段时间；

5、记录标准室容积减少值ΔV；

6、计算：V_p＝ΔV-V₀

         V_g＝ΔV-V₀-V_s

Ф＝(V_p/V)×100％或者Ф＝{V_p/(V_p+V_g)}|×100％

式中：V为岩心总体积

      V₀为管路死体积

      V_s为岩心室容积

      V_p为岩心孔隙体积

      V_g为岩心颗粒体积

      ΔV为标准室减小容积

      Ф为岩心孔隙度

7、打开放空阀泄压，取出岩心，实验结束。

一种采用等压变容法测量岩心孔隙度的方法及装置，主要由精密柱塞、气源管、气源控制阀、标准室、压力传感器、放空阀、隔离阀、夹持器和岩心组成，其特征在于标准室设为圆柱形，内部设有中心腔，精密柱塞插在中心腔内，在标准室下部周侧设有一个气源接口和一个压力传感器接口，气源接口通过气源管和气源控制阀与高压气源连接，在标准室的底部或周侧设有一个出气接口，通过气管与夹持器的两端接头分别连接，两端接头之间夹有岩心，外周套有胶筒，夹持器用螺栓把接头、岩心和胶筒紧紧夹住，两接头的通气孔紧贴岩心的两端面，或出气口通过气管与岩心室接通，在接通夹持器或岩心室的气管上设有隔离阀和放空阀；压力传感器接口直接与压力传感器连接。

本发明解决超低渗透油气藏和超深油气藏岩心孔隙度测量问题适应压力高安全。

四、附图说明

图1-用等压变容法测量岩心孔隙度装置测量岩心孔隙体积的结构示意图

图2-用等压变容法测量岩心孔隙度装置测量岩心颗粒体积的结构示意图

图中1-精密柱塞  2-气源管  3-气源控制阀  4-标准室  5-压力传感器6-放空阀  7、8-隔离阀  9-夹持器  10-胶筒  11-岩心  12-岩心室

五、具体实施方式

实验步骤如下：

1、测量岩心11的直径、长度，计算岩心11的总体积V。然后放入岩心夹持器9，并加载上覆压力；

2、控制精密柱塞1在标准室4内的长度来调整标准室4的容积，使其大于岩心孔隙体积V_p和隔离阀7和8与岩心11之间的管路死体积V₀之和，由于孔隙体积V_p未知，按经验可取岩心11的总体积V的40％来代替；

3、关闭隔离阀7和8和放空阀6，打开气源阀3向标准室4注气，由压力传感器5检测压力变化至所需的孔隙压力后关闭气源阀3。记录精密柱塞1的初始位置；

4、打开隔离阀7和8，气体通过两端向岩心11内扩散，然后推动精密柱塞1以减小标准室4的体积并压缩气体使其升压至设定的孔隙压力值并保持稳定一段时间。记录精密柱塞1的最终位置；

5、计算精密柱塞1进入标准室4的体积即标准室4容积减少值ΔV，；

6、计算：V_p＝ΔV-V₀

Ф＝(V_p/V)×100％

式中：V为岩心总体积

      V₀为管路死体积

      V_p为岩心孔隙体积

      ΔV为标准室减小容积

      Ф为岩心孔隙度

7、打开放空阀6泄压，取出岩心11，孔隙体积实验结束。

如图2所示实施例，标准室4上装有精密柱塞1，通过调节精密柱塞1的位置控制标准室容积的大小，测量精密柱塞1在标准室内长度的变化来确定标准室容积的变化。标准室通过管线分别连接气源阀3、放空阀6、压力传感器5、隔离阀7，隔离阀7连接岩心室12。

实验步骤如下：

1、测量岩心11的直径、长度，计算岩心11的总体积V。然后放入岩心室12；

2、控制精密柱塞1在标准室4内的长度来调整标准室4的容积，使其大于岩心室体积V_s与隔离阀与岩心室之间的管路体积V₀之和；

3、关闭隔离阀7和放空阀6，打开气源阀3向标准室4注气，由压力传感器5检测压力变化至所需的孔隙压力后关闭气源阀3。记录精密柱塞1的初始位置；

4、打开隔离阀7，气体向岩心11内扩散，然后推动精密柱塞1以减小标准室4的体积并压缩气体使其升压至设定的孔隙压力值并保持稳定一段时间。记录精密柱塞1的最终位置；

5、计算精密柱塞1进入标准室4的体积即标准室4容积减少值ΔV；

6、计算：V_g＝ΔV-V₀-V_s

Ф＝{(V-V_p)/V}×100％

式中：V为岩心总体积

      V₀为管路死体积

      V_s为岩心室容积

      V_g为岩心颗粒体积

      ΔV为标准室减小容积

      Ф为岩心孔隙度

7、打开放空阀6泄压，取出岩心11，颗粒体积实验结束。