專利名稱：測定致密巖石孔隙度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測定巖石孔隙度的方法，尤其是一種利用孔隙壓力的降落，測定低滲油氣藏中致密巖石的孔隙體積和孔隙度的方法。
背景技術(shù)：
目前能夠測定致密巖石孔隙度的方法很多，這些基本方法包括煤油法、加蠟法和氣體法。氣體法孔隙度測定儀的測量過程是這樣的首先將低壓氣體充入一個已知體積的容器A，然后打開閥門向巖石樣品室B放氣，即過程(A→B)，測定放氣前后的壓力，利用玻義耳定律，計算孔隙體積和孔隙度。該方法對孔隙較大、孔隙度較高的巖石樣品是很有效的，因為氣體很容易進(jìn)入巖石的孔隙內(nèi)。而致密巖石的孔隙直徑小，氣體分子不容易進(jìn)入孔隙，達(dá)到平衡所需時間長，且氣體很難進(jìn)入巖石深部的孔隙中去，使測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性受到很大的影響，特別是當(dāng)儀器的死體積較大時，可能出現(xiàn)負(fù)值的孔隙度，這是不合理的。要想通過測量得到精度比較高的數(shù)據(jù)，采用現(xiàn)有方法很難達(dá)到要求。
現(xiàn)有的氣體法孔隙度測定方法，在測定致密巖心，孔隙度＜10％、空氣滲透率＜1.0×10-3μm2的巖石時，存在下列問題1、現(xiàn)有測量方法所設(shè)置的線路冗長、死體積大，對低滲透率致密巖心會出現(xiàn)負(fù)值孔隙度，測量結(jié)果不準(zhǔn)確。
2、現(xiàn)有測量方法系統(tǒng)內(nèi)氣體壓力低，平衡時間長，測量效率低，測定精度低。
3、現(xiàn)有測量方法所設(shè)置的線路冗長，接頭處容易發(fā)生微漏氣現(xiàn)象，且難于查找，影響測量效果。
4、現(xiàn)有測量方法需要抽真空、加壓、平衡等多道工序，測量過程復(fù)雜，測量時間比較長。
5、現(xiàn)有測量方法氣體向巖樣孔隙擴(kuò)散時，氣體壓力低，由于氣體分子很難進(jìn)入直徑細(xì)微的孔隙，因此需要的平衡時間長。如果平衡時間不夠，則測定影響精度。
在巖石測量的過程中，解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，成為急待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提出一種測定致密巖石孔隙度的方法及其裝置，在高壓下，氣體易于進(jìn)入細(xì)微的巖石孔隙中，而且氣體從巖石中向已知體積的氣室擴(kuò)散比從氣室向巖石中擴(kuò)散容易，從而實現(xiàn)對孔隙體積、孔隙度的精確、快速測量。
本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的一種測定致密巖石孔隙度的方法，該方法至少包括如下步驟步驟1將巖石樣品放入測量裝置中，用圍壓泵加壓；步驟2向裝有巖石樣品的高氣壓室加高壓；步驟3測量高氣壓室的壓力值Phigh；步驟4測量低氣壓室的壓力值Plow；步驟5連通高氣壓室與低氣壓室，并測量其平均壓力值Peqv；步驟6根據(jù)如下公式計算巖石樣品的孔隙體積PlowV0+Phigh(Vp+Vd)＝Peqv(V0+Vp+Vd)Vp=(Peqv-Plow)V0-(Phigh-Peqv)VdPhigh-Peqv]]>其中，V0為低氣壓室體積；Vd為管線死體積；Vp為巖石樣品的孔隙體積。
步驟7測定并計算巖石樣品的視體積Vbulk，則巖石樣品孔隙度為φ=VpVbulk]]>向巖石樣品施加的圍壓為5.0-6.0Mpa；向高壓室充入的氣體氣壓為4-5Mpa。
上述的步驟3、步驟4、步驟5中進(jìn)行壓力測量前要經(jīng)過平衡時間，平衡時間為2-5分鐘。
所述的測量裝置至少包括充壓裝置、高氣壓室、低氣壓室和測壓裝置；充壓裝置、高氣壓室和低氣壓室順次通過管路相連連接，測壓裝置設(shè)置在高氣壓室和低氣壓室之間，被測巖石放置在高氣壓室內(nèi)，管路上設(shè)有閥門。其中，所述的高氣壓室體積為1-8cm3；所述的高氣壓室的形狀為圓柱體或立方體。
所述的充壓裝置為氣源瓶，其向高氣壓室充入的壓力為4-5Mpa；所述的閥門為一個以上，分別設(shè)在低氣壓室、測壓裝置、高氣壓室和充壓裝置連接相鄰兩部分的管路上。所述的閥門為設(shè)置在低氣壓室和高氣壓室之間、與測壓裝置組合而成的多通閥。
綜上所述，本發(fā)明具有如下優(yōu)點由于高壓氣體首先注入巖石樣品，然后巖石樣品內(nèi)的氣體向低壓室擴(kuò)散，氣體容易擴(kuò)散故平衡時間短，測定精度提高。
減少了死體積，避免了出現(xiàn)孔隙度的負(fù)值，提高測定精度。
簡化了流程，省去了抽真空，操作步驟減少一步，節(jié)約了時間。
本發(fā)明利用高壓氣體易于進(jìn)入細(xì)微的巖石孔隙中而且氣體從巖石中向外界擴(kuò)散比從外界向巖石中擴(kuò)散容易原理，因而實現(xiàn)對孔隙體積、孔隙度的精確、快速測量。


圖1為本發(fā)明實施例一的機(jī)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例二的機(jī)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步地說明。
實施例一如圖2所示，為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中可知，A為已知體積的標(biāo)準(zhǔn)體積氣室(體積1-8cm3)，即低氣壓室；B為高氣壓室，被測巖石樣品放置在高氣壓室B中，因此又可稱為夾持器；C為充壓裝置，可采用氣源瓶，用于向高氣壓室B充壓；D為測量裝置，可采用壓力表，用于測量在不同狀況下，放置有被測巖石樣品的高氣壓室B內(nèi)的氣壓值；E為圍壓泵，1、2、3、4為管路上設(shè)置的一個以上的閥門，用來控制氣流流向。分別設(shè)在低氣壓室A、測量裝置D、高氣壓室B和充壓裝置C連接相鄰兩部分的管路上。
如圖1所示，測定孔隙度是通過如下操作步驟來實現(xiàn)的步驟1將圓柱體的巖石樣品置于高氣壓室B中，啟動圍壓泵E給巖石樣品加5.0-6.0MPa(絕對壓力)的圍壓；步驟2關(guān)閉閥門2，打開閥門3、4，從充壓裝置C中將壓力為4-5MPa(絕對壓力)的高壓氣體充入高氣壓室B，2-5分鐘后關(guān)閉閥門3。平衡2-3分鐘后由壓力表D測得壓力，記為Phigh；步驟3打開閥門1使標(biāo)準(zhǔn)體積室即低氣壓室A接通大氣，并通過另外的大氣壓力計測定此時的大氣壓力記為Plow。關(guān)閉閥門1；步驟4打開閥門2，使高氣壓室B內(nèi)的高壓氣體向低氣壓室A內(nèi)擴(kuò)散，平衡3-5分鐘后測定平均壓力Peqv；步驟5利用上述步驟所測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，計算方法如下所示
PlowV0+Phigh(Vp+Vd)＝Peqv(V0+Vp+Vd)其中，式中各壓力應(yīng)換算為絕對壓力；Vp為巖石樣品的孔隙體積；Vo為標(biāo)準(zhǔn)體積室即低氣壓室A的體積，為已知；Vd為管線死體積；Vp為巖石樣品的孔隙體積。
由上述公式可求出VpVp=(Peqv-Plow)V0-(Phigh-Peqv)VdPhigh-Peqv]]>步驟7用游標(biāo)卡尺測定巖樣的視體積Vbulk，并計算，則巖樣孔隙度為φ=VpVbulk.]]>本實施例所充的氣體為高純高壓(＞4MPa)N2。
本發(fā)明利用了在高壓下氣體易于進(jìn)入細(xì)微的巖石孔隙中，而且，氣體從巖石B中向外界A擴(kuò)散(B→A)，比從外界A向巖石B中(A→B)容易擴(kuò)散的原理，實現(xiàn)對孔隙體積、孔隙度的精確、快速的測量。
實施例二如圖3所示，為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可知，多通閥F是由實施例一中閥門1、2、3與壓力表D組合而成，實現(xiàn)實施例一中閥門1、2、3的多種功能。
實施例二的技術(shù)方案除上述部分與實施例一有所不同之外，其他技術(shù)特征均與實施例一相同，參見實施例一所述內(nèi)容，在此不再贅述。
最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種測定致密巖石孔隙度的方法，其特征在于該方法至少包括如下步驟步驟1將巖石樣品放入測量裝置中，用圍壓泵加壓；步驟2向裝有巖石樣品的高氣壓室加高壓；步驟3測量高氣壓室的壓力值Phigh；步驟4測量低氣壓室的壓力值Plow；步驟5連通高氣壓室與低氣壓室，并測量其平均壓力值Peqv；步驟6根據(jù)如下公式計算巖石樣品的孔隙體積PlowV0+Phigh(Vp+Vd)＝Peqv(V0+Vp+Vd)Vp=(Peqv-Plow)V0-(Phigh-Peqv)VdPhigh-Peqv]]>其中，V0為低氣壓室體積；Vd為管線死體積；Vp為巖石樣品的孔隙體積。步驟7測定并計算巖石樣品的視體積Vbulk，則巖石樣品孔隙度為φ=VpVbulk]]>
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定致密巖石孔隙度的方法，其特征在于向巖石樣品施加的圍壓為5.0-6.0Mpa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定致密巖石孔隙度的方法，其特征在于向高壓室充入的氣體氣壓為4-5Mpa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定致密巖石孔隙度的方法，其特征在于在步驟3、步驟4、步驟5中進(jìn)行壓力測量前要經(jīng)過平衡時間，平衡時間為2-5分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定致密巖石孔隙度的方法，其特征在于所述的測量裝置至少包括充壓裝置、高氣壓室、低氣壓室和測壓裝置；充壓裝置、高氣壓室和低氣壓室順次通過管路相連連接，測壓裝置設(shè)置在高氣壓室和低氣壓室之間，被測巖石放置在高氣壓室內(nèi)，管路上設(shè)有閥門。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測定致密巖石孔隙度的方法，其特征在于所述的高氣壓室體積為1-8cm3。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的測定致密巖石孔隙度的方法，其特征在于所述的高氣壓室的形狀為圓柱體或立方體。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測定致密巖石孔隙度的方法，其特征在于所述的充壓裝置為氣源瓶，其向高氣壓室充入的壓力為4-5Mpa。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測定致密巖石孔隙度的方法，其特征在于所述的閥門為一個以上，分別設(shè)在低氣壓室、測壓裝置、高氣壓室和充壓裝置連接相鄰兩部分的管路上。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測定巖石孔隙的方法，其特征在于所述的閥門為設(shè)置在低氣壓室和高氣壓室之間、與測壓裝置組合而成的多通閥。
全文摘要
本發(fā)明公開一種測定致密巖石孔隙度的方法，至少包括將巖石樣品放入測量裝置中，用圍壓泵加壓；向裝有巖石樣品的高氣壓室加高壓；測量高氣壓室的壓力值；測量低氣壓室的壓力值；連通高氣壓室與低氣壓室，并測量其平均壓力值；計算巖石樣品的孔隙體積，測定并計算巖石樣品的視體積，得到巖石樣品孔隙度。本發(fā)明利用高壓氣體易于進(jìn)入細(xì)微的巖石孔隙中而且氣體從巖石中向外界擴(kuò)散比從外界向巖石中擴(kuò)散容易原理，實現(xiàn)了對孔隙體積、孔隙度的精確、快速測量。本發(fā)明簡化了流程，節(jié)約了時間。由于高壓氣體首先注入巖石樣品，然后巖石樣品內(nèi)的氣體向低壓室擴(kuò)散，氣體容易擴(kuò)散故平衡時間短，測定精度得到提高；減少了死體積，避免了出現(xiàn)孔隙度的負(fù)值。
文檔編號G01N7/00GK1508531SQ0215569
公開日2004年6月30日 申請日期2002年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月13日
發(fā)明者楊勝來 申請人:石油大學(xué)(北京)