專(zhuān)利名稱(chēng)：一種巖樣孔隙度測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油氣地質(zhì)勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種巖樣孔隙度測(cè)定方法。
背景技術(shù)：
巖樣孔隙度的測(cè)定，需要獲得(測(cè)定或計(jì)算)巖樣總體積、巖樣實(shí)體體積、孔隙體積中的兩個(gè)參數(shù)。目前，按其工作方式，大體分為以下三種方法氣體-液體法現(xiàn)有巖樣總體積的測(cè)定應(yīng)用浮力法。在巖樣烘干的基礎(chǔ)上，用水(或煤油)浸泡待測(cè)巖樣，在常溫、常壓條件下，水(或煤油)不再進(jìn)入巖樣時(shí)，稱(chēng)取巖樣在水(或煤油)中的重量，并測(cè)定水(或煤油)的比重。將巖樣從水(或煤油)中取出，擦掉巖樣表面的水(或煤油)，稱(chēng)取浸泡后巖樣在空氣中的重量，巖樣在空氣中和在水(或煤 油)中的重量的差值，即巖樣所受到的浮力，除以水(或煤油)的比重，就可以得到巖樣在水(或煤油)中所排開(kāi)的體積，即巖樣的總體積。實(shí)體體積(骨架體積)則以波義耳定律測(cè)定。巖樣的總體積與實(shí)體體積的差值，就是巖樣孔隙體積，最后，以孔隙體積與巖樣的總體積的比值計(jì)算得到巖樣孔隙度。飽和煤油法在巖樣烘干的基礎(chǔ)上，以電子天平稱(chēng)取巖樣在空氣中的重量。將抽真空飽和煤油滲入到巖樣的所有孔隙當(dāng)中，再分別稱(chēng)取滲入飽和煤油后的巖樣在煤油中、空氣中的重量，并測(cè)量煤油的比重。在此基礎(chǔ)上，以滲入飽和煤油后的巖樣在煤油中、空氣中的重量之差值除以煤油的比重，計(jì)算出巖樣的總體積；以巖樣飽和煤油前后的重量之差值，除以煤油的比重，計(jì)算得到進(jìn)入到巖樣中煤油的體積，即孔隙體積；最后以孔隙體積除以巖樣總體積得到巖樣的孔隙度。氣體法以波義耳定律為依據(jù)，利用壓力與體積的關(guān)系，測(cè)定計(jì)算巖樣總體積、骨架體積和孔隙體積中的兩項(xiàng)，以孔隙度定義公式計(jì)算巖樣孔隙度。黃福堂等在1995年公開(kāi)了一種氣體法，具體如下總體積測(cè)定巖心夾持器內(nèi)襯橡膠襯套,每次測(cè)量樣品時(shí)，以抽真空的方法,使橡膠襯套貼緊巖樣,盡量接近真實(shí)。骨架體積測(cè)定巖心夾持器內(nèi)襯橡膠襯套，每次測(cè)量樣品時(shí)，以抽真空的方法，使橡膠襯套貼緊巖心室外壁，測(cè)定骨架體積。遲善武等在1996年公開(kāi)了一種用氣體法測(cè)定巖樣孔隙體積的方法。測(cè)定過(guò)程是第一步將不銹鋼塊放到夾持器中，測(cè)定不銹鋼塊與夾持器之間和管路的體積Vl ;第二步裝入巖樣測(cè)定體積V2 ;第三步計(jì)算巖樣孔隙體積V，V = V2-V1。文中介紹，巖樣是以巖心夾持器進(jìn)行測(cè)定的，但沒(méi)有披露夾持器結(jié)構(gòu)。同時(shí)也沒(méi)有詳細(xì)介紹測(cè)定過(guò)程和操作條件。從測(cè)定步驟、公式和結(jié)果分析部分內(nèi)容來(lái)看，意味著樣品形狀要規(guī)則。但是，現(xiàn)有技術(shù)存在以下不足(I)、在氣體-液體法、飽和煤油法中，在稱(chēng)取浸泡后巖樣在空氣中的重量時(shí)，要擦除巖樣表面的水(或煤油)，在此過(guò)程中，受人為因素影響很大。(2)、對(duì)于氣體-液體法、飽和煤油法，在操作過(guò)程中，要用電子天平稱(chēng)取巖樣在空氣中的重量、巖樣在水(或煤油)中的重量；同時(shí)要用液體比重天平(或密度計(jì))，實(shí)時(shí)測(cè)量水(或煤油)的比重，否則影響檢測(cè)結(jié)果；在稱(chēng)取巖樣在空氣中的重量、巖樣在水(或煤油)中的重量之前，還要用水(或煤油)對(duì)巖樣進(jìn)行浸泡，直到處于飽和狀態(tài)為止。可見(jiàn)存在操作環(huán)節(jié)多、應(yīng)用設(shè)備多、操作過(guò)程煩瑣的不足。(3)、就氣體法而言，黃福堂等提出的總體積測(cè)定方法中，巖心夾持器內(nèi)橡膠襯套存在有死角而不能貼緊巖樣的風(fēng)險(xiǎn)，而使巖樣的總體積偏大，降低孔隙度的測(cè)定精度；遲善武等提出的孔隙體積測(cè)定方法，巖心夾持器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)樣品形狀有嚴(yán)格的要求，影響這一方法的推廣和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種巖樣孔隙度測(cè)定方法，實(shí)現(xiàn)受人為因素影響小、操作環(huán)節(jié)少、動(dòng)用設(shè)備少、簡(jiǎn)便快速的巖樣孔隙度測(cè)定。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種巖樣孔隙度測(cè)定方法，所述方法首先測(cè)定并計(jì)算獲得巖樣的實(shí)體體積，然后在巖樣的外表面包裹薄膜，測(cè)定并計(jì)算包裹薄膜后的巖樣的體積，再將薄膜從巖樣上剝離下來(lái)，測(cè)定并計(jì)算薄膜的體積，然后計(jì)算包裹薄膜后的巖樣的體積與薄膜的體積之差獲得巖樣總體積，計(jì)算巖樣總體積與巖樣的實(shí)體體積之差獲得巖樣孔隙體積，最后計(jì)算巖樣孔隙體積與巖樣總體積的比值獲得巖樣孔隙度。所述方法包括以下步驟(I)將巖樣烘干并冷卻后，放置到巖樣室中，連通參比室，根據(jù)平衡壓力計(jì)算巖樣的實(shí)體體積V4 ；(2)對(duì)巖樣進(jìn)行包裹,在巖樣表面形成薄膜,然后將包裹后的巖樣放到巖樣室中，連通參比室，根據(jù)平衡壓力計(jì)算包裹薄膜后的巖樣的體積Vl ；(3)將包裹在巖樣上的薄膜剝離下來(lái)，放到巖樣室中，連通參比室，根據(jù)平衡壓力計(jì)算薄膜的體積V2;(4)計(jì)算巖樣總體積V3 V3 = V1-V2(I)(5)計(jì)算巖樣孔隙體積V5和巖樣孔隙度0:V5 = V3-V4(2)0= (V5/ V3) *100% (3)所使用的薄膜能將樣品與空氣隔離，并能夠承受氣體壓力；能從巖樣上剝離下來(lái)，為下一步測(cè)試創(chuàng)造條件；在形成過(guò)程中，能貼緊巖樣表面。所述方法中包裹薄膜的方法是將熔化后的熱熔膠包裹在巖樣的外表面上，所述熱熔膠冷卻固化后即成為所述的薄膜。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(I)本發(fā)明方法測(cè)量的是骨架體積、巖樣包裹后總體積和薄膜體積，而現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)定孔隙體積和巖樣總體積時(shí)，或要求巖樣必須是規(guī)則狀的，或是用丈量的方法測(cè)定的，或測(cè)定環(huán)節(jié)多、流程長(zhǎng)，應(yīng)用起來(lái)有很大的局限性，而本發(fā)明對(duì)巖樣的形狀沒(méi)有特定要求，對(duì)巖樣孔隙度測(cè)定具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。(2)與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的巖樣包裹方法可視、可控、可靠，能確保將巖樣表面“填平補(bǔ)齊”，不留死角，且不受樣品形狀、大小及表面狀態(tài)影響；同時(shí)包裹后薄膜能從巖樣上剝離下來(lái)，操作簡(jiǎn)便、快捷。(3)本發(fā)明通過(guò)采取將巖樣包裹起來(lái)的技術(shù)手段，可以快速獲取巖樣總體積，從而只用氣體壓力法并通過(guò)計(jì)算，即可獲得巖樣總體積、實(shí)體體積、孔隙體積這三個(gè)必要的參數(shù)，簡(jiǎn)化了巖樣孔隙度測(cè)定方法，縮短了分析周期，減少了應(yīng)用的儀器、材料，達(dá)到了預(yù)期的目的，取得了良好的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效果。(4)本發(fā)明方法受人為因素影響小，提高了分析精度，降低了成本；檢測(cè)環(huán)節(jié)少，提高了工作效率，有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值和良好的應(yīng)用前景；本發(fā)明可以應(yīng)用于油氣地質(zhì)勘探開(kāi)發(fā)和煤田地質(zhì)領(lǐng)域。


圖I是本發(fā)明方法所用的氣體法測(cè)定巖樣體積的儀器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述一種巖樣孔隙度測(cè)定方法，所述方法首先測(cè)定并計(jì)算獲得巖樣的實(shí)體體積，然后在巖樣的外表面包裹薄膜，測(cè)定并計(jì)算包裹薄膜后的巖樣的體積，再將薄膜從巖樣上剝離下來(lái)，測(cè)定并計(jì)算薄膜的體積，然后計(jì)算包裹薄膜后的巖樣的體積與薄膜的體積之差獲得巖樣總體積，計(jì)算巖樣總體積與巖樣的實(shí)體體積之差獲得巖樣孔隙體積，最后計(jì)算巖樣孔隙體積與巖樣總體積的比值獲得巖樣孔隙度。所述方法使用的薄膜能將樣品與空氣隔離，并能夠承受氣體壓力；能從巖樣上剝離下來(lái)，為下一步測(cè)試創(chuàng)造條件；在形成過(guò)程中，能貼緊巖樣表面。本發(fā)明的基本原理是以波義耳定律為依據(jù)，利用壓力與體積的關(guān)系，分別測(cè)定計(jì)算巖樣總體積和骨架體積，計(jì)算巖樣孔隙體積和巖樣孔隙度；總體積測(cè)定采用噴涂(涂抹)技術(shù)手段，將巖樣包裹起來(lái)，在巖樣表面形成一種隔離空氣、能承受一定氣體壓力、與巖樣緊貼并能剝離下來(lái)的薄膜。以波義耳定律為依據(jù)，分別測(cè)定包裹薄膜巖樣總體積、薄膜體積，以包裹薄膜巖樣總體積與薄膜體積之差計(jì)算巖樣總體積；骨架體積測(cè)定以波義耳定律為依據(jù)，測(cè)定巖樣的實(shí)體體積(即骨架體積)。本發(fā)明的計(jì)算依據(jù)是波義耳定律一定質(zhì)量的理想氣體，在溫度不變的情況下，它的壓力跟體積成反比。在已知體積的參比室中，裝入一定壓力的氣體，在等溫條件下，將氣體輸入到巖樣室中。巖樣室中巖樣體積的不同，會(huì)使氣體的平衡壓力不同。依據(jù)這種平衡壓力的變化，可以用波義耳定律計(jì)算出巖樣體積的大小。所述方法包括以下步驟(I)將巖樣烘干并冷卻后，放置到巖樣室中，連通參比室，根據(jù)平衡壓力計(jì)算巖樣的實(shí)體體積(即骨架體積)V4 ；(2)對(duì)巖樣進(jìn)行包裹,在巖樣表面形成薄膜,然后將包裹后的巖樣放到巖樣室中，連通參比室，根據(jù)平衡壓力計(jì)算包裹薄膜后的巖樣的體積Vl ；(3)將包裹在巖樣上的薄膜剝離下來(lái)，放到巖樣室中，連通參比室，根據(jù)平衡壓力計(jì)算薄膜的體積V2;(4)計(jì)算巖樣總體積V3V3 = V1-V2(I)這一方法是本發(fā)明的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，它的基礎(chǔ)是薄膜滿(mǎn)足前已敘述的三個(gè)要求。采用這一方法不再需要對(duì)樣品進(jìn)行浸泡、稱(chēng)重、擦除樣品表面水(或煤油)、測(cè)定水(或煤油)比重，減少了操作環(huán)節(jié)，減少了需要?jiǎng)佑玫脑O(shè)備和材料，縮短了分析周期，在一定程度上避免了人為因素對(duì)孔隙度測(cè)定的影響。(5)計(jì)算巖樣孔隙體積V5和巖樣孔隙度0:V5 = V3-V4(2)
0= (V5/ V3) *100% (3)本發(fā)明采用熱熔膠對(duì)巖樣進(jìn)行包裹，熱熔膠是一種可塑性的粘合劑，在一定溫度范圍內(nèi)其物理狀態(tài)隨溫度改變而改變，而化學(xué)特性不變，其無(wú)毒無(wú)味，屬環(huán)保型化學(xué)產(chǎn)品，熱熔膠產(chǎn)品的外形有棒形、薄膜狀以及顆粒狀等。因此有時(shí)也稱(chēng)熱熔膠棒、熱熔膠膜、熱熔膠粉。熱熔膠最大的特點(diǎn)是在室溫條件下為固態(tài)，但如果加熱后(比如加熱到IO(TC)，會(huì)變?yōu)橐簯B(tài)，再降溫至室溫時(shí)，則又變?yōu)楣虘B(tài)；呈液態(tài)時(shí)，既具有一定的流動(dòng)性，又具有較大的粘度。用熱熔膠包裹巖樣時(shí)，大體采用以下幾種方式一是用熱熔膠槍加熱熱熔膠棒，使熱熔膠棒熔化，使液態(tài)的熱熔膠滴落到巖樣的表面，幾分鐘或十幾分鐘后即固化，在巖樣表面形成薄膜，達(dá)到包裹巖樣的目的；二是將巖樣放到盛有熱熔膠粉的杯狀容器中，使巖樣被熱熔膠粉“淹沒(méi)”，再將杯狀容器放到加熱箱(比如烘箱)中加熱，加熱后熱熔膠粉由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，與巖樣表面緊密接觸；將杯狀容器從加熱箱(比如烘箱)中取出、冷卻至室溫，便可得到被熱熔膠包裹的巖樣。為確保巖樣包裹效果，取出巖樣后要仔細(xì)檢查，對(duì)于薄膜太薄(或巖樣暴露)的地方，可以用第一種方法進(jìn)行修補(bǔ)；第二種方法與第一種方法可以配合使用，第二種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以做若干個(gè)杯狀容器，用以對(duì)若干個(gè)巖樣進(jìn)行批量處理，提高工作效率；對(duì)巖樣進(jìn)行包裹過(guò)程中，是在常壓條件下進(jìn)行的，熱熔膠呈液態(tài)時(shí)，既具有一定的流動(dòng)性，又具有較大的粘度。因此，在與巖樣接觸時(shí)，只會(huì)在巖樣表面“填平補(bǔ)齊”，而不會(huì)滲透到巖樣內(nèi)部的孔隙之中。本發(fā)明利用熱熔膠常溫下為固態(tài)、加熱后呈液態(tài)，降溫至室溫時(shí)呈固態(tài)，以及在液態(tài)時(shí)既具有一定的流動(dòng)性，又具有較大粘度的物理特性，通過(guò)熱熔膠槍溶化、加熱箱溶化等手段使這種包裹滿(mǎn)足了三個(gè)方面的要求一是達(dá)到樣品與空氣隔離的目的，包裹的薄膜能夠承受一定的氣體壓力；二是這種薄膜能夠從巖樣上剝離下來(lái)，為下一步測(cè)試創(chuàng)造條件；三是這一薄膜在形成過(guò)程中，能夠貼緊巖樣表面。這一技術(shù)手段是本發(fā)明的基礎(chǔ)。本發(fā)明所用的氣體法測(cè)定巖樣體積的儀器的結(jié)構(gòu)如圖I所示，氣體法測(cè)定巖樣體積的儀器包括氣源I、氣源閥門(mén)2、調(diào)壓閥3、第一氣體壓力傳感器4、參比室5、測(cè)量閥6、第二氣體壓力傳感器7、巖樣室8、放空閥9和計(jì)算機(jī)10。氣源I為測(cè)定工作提供具有一定壓力的氣源，壓力大小通過(guò)調(diào)壓閥3調(diào)節(jié)，第一氣體壓力傳感器4測(cè)定參比室中的氣體壓力，即初始?jí)毫?。?dāng)將巖樣放入巖樣室8后,關(guān)閉放空閥9,打開(kāi)測(cè)量閥6,氣體進(jìn)入巖樣室8,氣體壓力下降，直至壓力穩(wěn)定，此時(shí)第二氣體壓力傳感器7測(cè)定的壓力即為平衡壓力。計(jì)算通過(guò)采集第一氣體壓力傳感器4和第二氣體壓力傳感器7的數(shù)據(jù)，以波義耳定律為基礎(chǔ)，就能計(jì)算獲得巖樣體積。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例如下將一個(gè)不規(guī)則形狀的粉砂質(zhì)泥巖樣品放置到烘箱中烘干，烘干后冷卻至室溫并去除表面灰塵，將巖樣放到已處于正常工作狀態(tài)的QK-98型氣體孔隙度測(cè)定儀的樣品室中，測(cè)得巖樣的實(shí)體體積為3. 4584cm3 ;對(duì)巖樣進(jìn)行包裹處理,待熱熔膠薄膜已硬化,將巖樣放到已處于正常工作狀態(tài)的QK-98型氣體孔隙度測(cè)定儀的樣品室中，測(cè)得包裹薄膜后巖樣的總體積為8. 5967cm3 ;將包裹薄膜的巖樣取出，剝離表面薄膜，放到樣品室中，測(cè)得薄膜的體積為4. 8727cm3 ;依據(jù)公式(I)計(jì)算獲得巖樣的總體積為3. 724cm3 ;依據(jù)公式(2)計(jì)算獲得巖樣孔隙體積為O. 2656cm3 ;依據(jù)公式(3)計(jì)算獲得巖樣的孔隙度為7. 13%。上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本發(fā)明公開(kāi)了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類(lèi)型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本發(fā)明上述具體實(shí)施方式
所描述的方法，因此前面描述的方式只是優(yōu)選的，而并不具有限制 性的意義。
權(quán)利要求
1.一種巖樣孔隙度測(cè)定方法，其特征在于所述方法首先測(cè)定并計(jì)算獲得巖樣的實(shí)體體積，然后在巖樣的外表面包裹薄膜，測(cè)定并計(jì)算包裹薄膜后的巖樣的體積，再將薄膜從巖樣上剝離下來(lái)，測(cè)定并計(jì)算薄膜的體積，然后計(jì)算包裹薄膜后的巖樣的體積與薄膜的體積之差獲得巖樣總體積，計(jì)算巖樣總體積與巖樣的實(shí)體體積之差獲得巖樣孔隙體積，最后計(jì)算巖樣孔隙體積與巖樣總體積的比值獲得巖樣孔隙度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的巖樣孔隙度測(cè)定方法，其特征在于所述方法包括以下步驟 (1)將巖樣烘干并冷卻后，放置到巖樣室中，連通參比室，根據(jù)平衡壓力計(jì)算巖樣的實(shí)體體積V4 ； (2)對(duì)巖樣進(jìn)行包裹，在巖樣表面形成薄膜，然后將包裹后的巖樣放到巖樣室中，連通參比室，根據(jù)平衡壓力計(jì)算包裹薄膜后的巖樣的體積Vl ； (3)將包裹在巖樣上的薄膜剝離下來(lái)，放到巖樣室中，連通參比室，根據(jù)平衡壓力計(jì)算薄膜的體積V2 ； (4)計(jì)算巖樣總體積V3 V3 = V1-V2(I) (5)計(jì)算巖樣孔隙體積V5和巖樣孔隙度0: V5 = V3-V4(2) 0= (V5/ V3) *100% (3)
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的巖樣孔隙度測(cè)定方法，其特征在于所述方法使-用的薄膜能將樣品與空氣隔離，并能夠承受氣體壓力；能從巖樣上剝離下來(lái)，為下一步測(cè)試創(chuàng)造條件；在形成過(guò)程中，能貼緊巖樣表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的巖樣孔隙度測(cè)定方法，其特征在于所述方法中包裹薄膜的方法是將熔化后的熱熔膠包裹在巖樣的外表面上，所述熱熔膠冷卻固化后即成為所述的薄膜。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種巖樣孔隙度測(cè)定方法，屬于油氣地質(zhì)勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。所述方法首先測(cè)定并計(jì)算獲得巖樣的實(shí)體體積，然后在巖樣的外表面包裹薄膜，測(cè)定并計(jì)算包裹薄膜后的巖樣的體積，再將薄膜從巖樣上剝離下來(lái)，測(cè)定并計(jì)算薄膜的體積，然后計(jì)算包裹薄膜后的巖樣的體積與薄膜的體積之差獲得巖樣總體積，計(jì)算巖樣總體積與巖樣的實(shí)體體積之差獲得巖樣孔隙體積，最后計(jì)算巖樣孔隙體積與巖樣總體積的比值獲得巖樣孔隙度。本發(fā)明簡(jiǎn)化了巖樣孔隙度測(cè)定方法，縮短了分析周期，提高了工作效率；減少了應(yīng)用的儀器材料，提高了分析精度，降低了成本。
文檔編號(hào)G01N15/08GK102901695SQ20111021111
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者鮑云杰, 陳紅宇 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院