QKY-2型氣體孔隙度測(cè)量?jī)x

一、概    述

孔隙度是巖石的重要性質(zhì)之一，它定義為孔隙體積與巖石幾何體積的比值，通常用百分?jǐn)?shù)表示。這種油田水烴類物質(zhì)占據(jù)的孔隙空間的大小，無(wú)論對(duì)合理評(píng)價(jià)油藏，還是對(duì)油藏進(jìn)行工程施工都是的參數(shù)。QKY-2型氣體孔隙度測(cè)量?jī)x

我們根據(jù)美國(guó)巖心公司的孔隙度儀并參考了大量的資料設(shè)計(jì)的氣體孔隙度儀，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、測(cè)定速度快、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，是巖心分析實(shí)驗(yàn)室的裝置。

二、工作原理

氣體孔隙度儀是測(cè)量體積的一種儀器，用它可以測(cè)定巖樣的骨架體積和孔隙度體積，利用氣體膨脹原理，即玻義爾（BoyLE）定律，已知體積的氣體在確定的壓力下向未知體積等溫膨脹，膨脹后可測(cè)定最終的平衡壓力。平衡壓力的大小取決于未知體積的大小，而未知體積的大小由玻義爾定律求得。

該儀器可用兩種氣體作為驅(qū)替介質(zhì)，氮?dú)夂秃狻?duì)于一般的砂巖可用氮?dú)猓瑢?duì)于較為致密的灰?guī)r和孔隙較小的巖樣可用氦氣測(cè)定。用氦氣的理由是：①．微小的氦氣（分子分子半徑r=0.9A）作為介質(zhì)能夠進(jìn)入與油藏巖石伴生的毛細(xì)管；②．分子量低的氦氣（M=4）對(duì)巖石具有較高的滲透能力；③．巖石表面對(duì)氦氣吸咐性較差。

根據(jù)玻義爾定律如圖所示：氣體的已知體積V_k與所測(cè)壓力P_k下等溫膨脹到未知室體積V中，膨脹后測(cè)量最終平衡壓力P這個(gè)平衡壓力取決于未知體積量，未知體積可以用玻義爾定律求得：

V_KP_K=V·P+V_KP…………………………………………  ⑴

V=V_K（P_K－P）／P ……………………………………… ⑵

對(duì)于低壓真實(shí)氣體，在彈性體積中作等溫膨脹，考慮到器壁的壓變性，忽略一些次要因素，計(jì)算由下式表示：

㈠．巖樣顆粒體積的測(cè)定

由上述所知，只要用同樣的方法進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)就可以確定出巖樣的顆粒體積，即未知室不裝巖樣時(shí)得到的平衡壓力為P₁，未知室空間體積為V₁

這里應(yīng)該指出的是：由于我們所用的氣體孔隙度儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上考慮了精度和已知室的校正問題，所以在巖樣杯（未知室）中裝滿了不同體積的鋼盤，在測(cè)定P1時(shí)，應(yīng)在巖樣杯中裝滿鋼圓盤，測(cè)定P時(shí)應(yīng)從杯中取出與巖樣體積相當(dāng)?shù)匿摫P體積，記錄取出鋼圓盤體積V_鋼，所以顆粒體積為：

Vg=V₁+V_鋼－V₂ ……………………………………⑹

㈡．用TY－B巖心夾持器測(cè)定巖樣的孔隙體積：

用氣體孔隙度儀與TY－B巖心夾持器連接，就可以測(cè)定巖樣的孔隙體積，TY－B巖心夾持器如圖所示：

首先在夾持器中裝一不滲透的鋼（或有機(jī)玻璃）柱塞，用高壓氣體向巖心夾持器的環(huán)形空間加壓，使膠皮筒緊貼柱塞使之密封。然后打開閥門使已知室的氣體膨脹到夾持器中，獲得平衡壓力P₁即得到一個(gè)空間（包括通往加壓柱塞管線的空間）體積為V₁。

然后，用標(biāo)準(zhǔn)圓形巖心替換夾持器中的鋼柱塞，用同樣的方法獲得平衡壓力，即又得到一個(gè)空間體積V（包括巖樣內(nèi)孔隙體積+V₁）。巖樣的孔隙體積V_P為：

V_P＝V－V₁

㈢、巖樣外表體積與孔隙度的確定

1．外表體積的求法：

2．孔隙度的求法：

根據(jù)下式就可求出巖樣的孔隙度Ф：

Ф=1－Vg／V_f 或 Ф=V_P／V_f………………………⑻

㈣．公式③中V_K、G確定

其方法是在同一原始?jí)毫_K下測(cè)定：

⑴．巖樣杯中裝滿鋼圓盤時(shí)的平衡壓力P₁；

⑵．從杯中取出第一號(hào)鋼圓盤后的平衡壓力P₂；

⑶．從杯中取出第三號(hào)鋼圓盤（同時(shí)裝進(jìn)第一號(hào)鋼圓盤）的平衡壓力P₃；

根據(jù)公式③就可以知道下面三個(gè)描述性方程：

三、儀器結(jié)構(gòu)及各部件說(shuō)明

本儀器是根據(jù)玻義爾定律設(shè)計(jì)的，所以等溫很重要，故要求安裝在非通氣區(qū)，沒有空氣直接流通的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，只要溫度穩(wěn)定在2%范圍內(nèi)，即可測(cè)得穩(wěn)定的結(jié)果。流程圖及實(shí)物參考圖如下：

儀器有下列部件：

1．氣源閥：供給孔隙計(jì)調(diào)節(jié)器低于1MPa氦（氮）氣，當(dāng)供氣閥關(guān)閉時(shí)，調(diào)節(jié)器通過(guò)常泄，使壓力保持恒定。

2．調(diào)節(jié)器：將1MPa的壓力準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)到0.7MPa以下。

3．供氣閥：連接0.7MPa以下壓力的氣體到標(biāo)準(zhǔn)室和壓力計(jì)，它是標(biāo)準(zhǔn)室體積的上游極限。

4．標(biāo)準(zhǔn)室：已知體積室。

5．樣品閥：能使標(biāo)準(zhǔn)室內(nèi)0.7MPa壓力的氣體連接到未知室體積上去，它是標(biāo)準(zhǔn)室體積的下游極限。

6．放空閥：使末知體積中的初始?jí)毫?MPa，同時(shí)又可以使平衡后的氣體放入大氣。

7．壓力計(jì)：測(cè)量體系中氣體壓力，用來(lái)指示標(biāo)準(zhǔn)室的壓力準(zhǔn)確達(dá)到0.7MPa以下，并指示體系平衡的壓力。

四、測(cè)試準(zhǔn)備

㈠．樣品準(zhǔn)備

1．樣品加工：將待測(cè)樣品用鉆床成直徑為25mm，長(zhǎng)度為60mm，如果不能加工成規(guī)則形狀的樣品，可用其它方法制成能放入巖心室的形狀也可以。

2．樣品處理：含油樣品先洗油（含鹽量大的要除鹽），在105℃的烘箱中烘干（時(shí)間長(zhǎng)知可視具體情況而定），然后放入干燥器中冷至室溫，等測(cè)。

㈡．儀器準(zhǔn)備

1．連接好巖心室或夾持器；

2．接通氣源；

3．關(guān)閉放空閥和樣品閥，打開氣源閥和供氣閥，用調(diào)節(jié)器使標(biāo)準(zhǔn)室的壓力達(dá)到0.6MPa以下。

4．關(guān)閉供氣閥，穩(wěn)定一段時(shí)間后，加壓力不下降，說(shuō)明整個(gè)系統(tǒng)不漏氣，否則就需要檢漏。

5．打開樣品閥，穩(wěn)定一段時(shí)間后，如壓力不下降，說(shuō)明整個(gè)系統(tǒng)不漏氣，否則就應(yīng)檢漏（可用肥皂液檢漏）。

6．如果停用時(shí)間較長(zhǎng)，正式測(cè)量之前應(yīng)對(duì)壓力計(jì)進(jìn)行校正。

五．測(cè)試步驟

㈠．顆粒體積測(cè)定：

1．測(cè)量各個(gè)鋼圓盤和巖樣的幾何體積，用游標(biāo)卡尺量其直徑與長(zhǎng)度。為了便于區(qū)分，將鋼圓盤從小到大編號(hào)為1、2、3、4。

2．將測(cè)量后的鋼圓盤全部裝入樣品杯中，并把該杯密封于夾持器中。

3．開氣源閥、供氣閥，用壓力調(diào)節(jié)器將壓力調(diào)至原始?jí)毫_k，待壓力穩(wěn)定后，關(guān)閉供氣閥，并記下P_k然后關(guān)閉放空閥。開樣品閥，氣體膨脹到樣品杯（末知室），壓力計(jì)讀數(shù)從P_k下降，待壓力穩(wěn)定后，記下此平衡壓力P₁。

4．關(guān)樣品閥，開放空閥，取出1號(hào)鋼圓盤，然后將樣品杯在夾持器中密封，關(guān)放空閥重復(fù)步驟（3），記下平衡壓力P₂及取出的1號(hào)鋼圓盤體積V₁，隨后關(guān)掉樣品閥，開放空閥，取出3號(hào)鋼圓盤（同時(shí)裝入1號(hào)鋼圓盤），將樣品杯裝入夾持器中密封，關(guān)放空閥，重復(fù)步驟（3），記下平衡壓力P₃及鋼圓盤V₂。

5．隨后關(guān)掉樣品閥，開放空閥，從樣品杯中取出全部鋼圓盤，裝入巖樣，如巖樣未裝滿巖樣標(biāo)，用鋼圓盤充填。盡量將樣品杯填滿（原則是使其空間體積縮小）。然后將樣品杯裝入夾持器中密封，重復(fù)步驟3記錄下平衡壓力P及取出的鋼圓盤體積V_鋼。

一塊樣品測(cè)定完畢后，如要連續(xù)測(cè)多塊樣品，隨后的巖樣重復(fù)步驟5就可以了。

QKY-2型氣體孔隙度測(cè)量?jī)x六、儀器主要技術(shù)參數(shù)

1．測(cè)試巖心直徑：Ф25㎜

2．測(cè)試巖心長(zhǎng)度：60㎜

3．工作介質(zhì)：氦氣和氮?dú)?/span>

4．工作壓力：0.7MPa

5．測(cè)量誤差：±0.5%

6．壓力量程：1MPa

7．壓力精度：≤0.1%