供應(yīng)氣測巖心孔隙度測定儀，氣體孔隙度測定儀，孔隙度自動測定儀

QKY-2型氣體孔隙度儀說明書

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，通常用百分數(shù)表示。這種油田水烴類物質(zhì)占據(jù)的孔隙空間的大小，無論對合理評價油藏，還是對油藏進行工程施工都是必不可少的參數(shù)，

我們根據(jù)美國巖心公司的孔隙度儀并參考了大量的資料設(shè)計的氣體孔隙度儀，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、測定速度快、性能穩(wěn)定等特點，是巖心分析實驗室必不可少的裝置。

二、工作原理

氣體孔隙度儀是測量體積的一種儀器，用它可以測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)，氮氣和氦氣。對于一般的砂巖可用氮氣，對于較為致密的灰?guī)r和孔隙較小的巖樣可用氦氣測定。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)能夠進入與油藏巖石伴生的毛細管；②．分子量低的氦氣（M=4）對巖石具有較高的滲透能力；③．巖石表面對氦氣吸咐性較差。

根據(jù)玻義爾定律如圖所示：氣體的已知體積V_k與所測壓力P_k下等溫膨脹到未知室體積V中，膨脹后測量最終平衡壓力P這個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：

圖1：BoyLE原理圖

V_KP_K=V·P+V_KP…………………………………………  ⑴

V=V_K（P_K－P）／P ……………………………………… ⑵

對于低壓真實氣體，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，計算由下式表示：

式中：V 未知室空間體積，cm³；

V_K 已知室空間體積，cm³；

P_K 已知室的（原始）壓力，MPa；

P 平衡壓力，MPa；

Po 當天大氣壓力，MPa；

G 體積的壓力系數(shù)。

㈠．巖樣顆粒體積的測定

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

未知室里裝上巖樣時得到的平衡壓力P，未知室的空間（包括巖心當中的孔隙體積）體積V₂

④式－⑤式為巖樣的顆粒體積Vg

Vg＝V₁－V₂

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，在測定P1時，應(yīng)在巖樣杯中裝滿鋼園盤，測定P時應(yīng)從杯中取出與巖樣體積相當?shù)匿摫P體積，記錄取出鋼園盤體積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，就可以測定巖樣的孔隙體積，TY－B巖心夾持器如圖所示：（見圖2）

首先在夾持器中裝一不滲透的鋼（或有機玻璃）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即得到一個空間（包括通往加壓柱塞管線的空間）體積為V₁。

然后，用標準園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：

V_f＝π／4·D²·H ……………………………………⑺

式中：V_f巖樣外表體積，cm³；

      D巖樣直徑，cm；

      H巖樣高度，cm

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壓力P_K下測定：

⑴．巖樣杯中裝滿鋼園盤時的平衡壓力P₁；

⑵．從杯中取出號鋼園盤后的平衡壓力P₂；

⑶．從杯中取出第三號鋼園盤（同時裝進號鋼園盤）的平衡壓力P₃；

根據(jù)公式③就可以知道下面三個描述性方程：

由⑾－⑼式得：

由⑽－⑼式得：

令：

所以：V₃－V₁＝A·V_K＋B·G

      V₂－V₁＝C·V_K＋D·G

經(jīng)整理得：

式中：

（V₂－V₁）次取出的號鋼園盤體積；

（V₃－V₁）第二次取出的第三號鋼園盤體積；

Po大氣壓力；

其余符號同前

三、儀器結(jié)構(gòu)及各部件說明

本儀器是根據(jù)玻義爾定律設(shè)計的，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)實驗臺上，只要溫度穩(wěn)定在2%范圍內(nèi)，即可測得穩(wěn)定的結(jié)果。流程圖，見下圖：

氣體孔隙度儀流程圖

儀器有下列部件：

1．帶有調(diào)節(jié)器的高壓鋼瓶一個，瓶內(nèi)壓力約15MPa，用它來作儀器的氣源。

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

3．調(diào)節(jié)器：將1MPa的壓力準確地調(diào)節(jié)到0.6MPa以下。

4．供氣閥：連接0.6MPa以下壓力的氣體到標準室和壓力計，它是標準室體積的上游極限。

5．標準室：已知體積室。

6．樣品閥：能使標準室內(nèi)0.6MPa壓力的氣體連接到未知室體積上去，它是標準室體積的下游極限。

7．放空閥：使末知體積中的初始壓力為0MPa，同時又可以使平衡后的氣體放入大氣。

8．壓力計：測量體系中氣體壓力，用來指示標準室的壓力準確達到0.6MPa以下，并指示體系平衡的壓力。

四、測試準備

㈠．樣品準備

1．樣品加工：將待測樣品用鉆床成直徑為50mm，長度為100mm，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（時間長知可視具體情況而定），然后放入干燥器中冷至室溫，等測。

㈡．儀器準備

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)器使標準室的壓力達到0.6MPa以下。

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

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

6．如果停用時間較長，正式測量之前應(yīng)對壓力計進行校正。

五．測試步驟

㈠．顆粒體積測定：

1．測量各個鋼園盤和巖樣的幾何體積，用游標卡尺量其直徑與長度。為了便于區(qū)分，將鋼園盤從小到大編號為1、2、3、4。

2．將測量后的鋼園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)至原始壓力P_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號鋼園盤，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號鋼園盤體積V₁，隨后關(guān)掉樣品閥，開放空閥，取出3號鋼園盤（同時裝入1號鋼園盤），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及鋼園盤V₂。

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

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

6．注意事項

A．系統(tǒng)壓力全穩(wěn)定后，才能讀數(shù)，一般樣品到一分鐘就可穩(wěn)定，致密樣品，含泥質(zhì)多的樣品需二、三十分鐘。一塊樣品重復(fù)測定時，中間要間隔1～2分鐘后再測這定。

B．孔隙計停用時，關(guān)氣瓶總閥，氣源閥和樣品閥，使系統(tǒng)保持一定壓力，如果壓力有損失，說明漏失。

C．孔隙計停用一段時間后，再啟用時要試漏，壓力計調(diào)零。

㈡．孔隙體積的測定

1．用管線將孔隙計出口與滲透率儀的TY－B巖心夾持器連接，按氣體滲透率儀的操作規(guī)程將一實心鋼園柱密封于夾持器中。

2．測孔隙計出口到實心園柱體端面段管線的空體積V₁（其方法見顆粒體積測定的有關(guān)步驟）。

3．按氣體滲透率儀操作規(guī)程從夾持器中取出實心鋼園柱體，換上待測樣品，重復(fù)步驟2，測出樣品加管線的空隙體積V₂。

4．按公式（3）計算出V₁和V₂，然后按下式計算孔隙體積：

V_P＝V₂－V₁ ……………………………………⒃

5．將上述數(shù)據(jù)填入原始記錄表格；

6．注意事項（參見滲透率說明書）

六、數(shù)據(jù)處理

1．據(jù)附表中的參數(shù)按（9）～（15）式計算出V_K與G；

2．按（4）～（6）式計算巖樣的顆粒體積Vg；

  按（4）、（5）、（16）式計算巖樣的孔隙體積V_P；

3．按公式：

   Vf＝π／4·D²·H計算巖樣外表面體積；

4．根據(jù)（8）式計算巖樣的孔隙度Ф；

儀器主要技術(shù)參數(shù)

1．測試巖心直徑：Ф50㎜

2．測試巖心長度：100㎜

3．工作介質(zhì)：氦氣和氮氣

4．儀器配套：高壓鋼瓶1個、氣壓計1只、游標卡尺1把、干燥器1個（存放巖心用）（用戶自備）

5．測量誤差：0.5%～1.0%

附表：

孔隙度測定原始記錄表格