一次装样便能测出岩心孔隙度的测量装置及测量方法

1.一种一次装样便能测出岩心孔隙度的测量装置，主要由正压或负压气源、岩心室、隔离套、上下对比室、压力传感器、阀门和连接管线组成，其特征在于岩心室上通气孔通过管线并联于上对比室和压力传感器，在上对比室和压力传感器与岩心室并联管上各自设有第二阀门、第三阀门，在上对比室一侧设有与大气连通的第一阀门；岩心室的下通气孔通过管线并联于下对比室和正压或负压气源出口，在下对比室和正压或负压气源出口与岩心室下通气孔的并联管线上各自设有一个第四阀门、第五阀门，在正压或负压气源的出口处设有一个出口第六阀门，在第五阀门、第六阀门连接管线与压力传感器连接第三阀门之前的连接管线之间设有一根连通管线，岩心室设为可分离式快装岩心室，主要由岩心室盖、岩心室底座和压紧装置组成，岩心室盖设为圆柱形，上端封口、下端开口，在下端外周设环形凹槽，岩心室盖内部设为圆柱形腔体，在圆柱形腔体上端外周设有一个上通气孔，上通气孔对应的圆柱形腔体内镶嵌有透气性良好的材料，在圆柱形腔体的中下部衬有由柔软性材料制成隔离套，隔离套下端设有紧固环，紧固环外翻，紧固在环形凹槽内；岩心室底座设为圆柱形，中心部设有一个圆柱形凹槽，圆柱形凹槽内镶嵌有透气性良好无锥尖的锥体，在圆柱形凹槽底中心垂直向下开有一个90度角的岩心室下通气孔；圆柱形凹槽上端面上设一个环形密封圈槽，环形密封圈槽内外径与岩心室盖的内外径相等，环形密封圈槽内嵌有O形密封圈；在岩心室底座外周中部对称设有偏心轮压紧装置的螺栓支撑座，螺栓支撑座上固定有两根或四根圆柱形支撑柱，圆柱形支撑柱上端固定有偏心轮压紧装置，偏心轮压紧装置的压板穿过圆柱形支撑柱上 部的开口窗压在弹簧上，偏心轮压紧装置将岩心室和岩心室底座压合一体。
2.一次装样便能测出岩心孔隙度的测量方法，其采用了如权利要求1所述一次装样便能测出岩心孔隙度的测量装置，其特征在于，利用一次装样便能测出岩心孔隙和颗粒体积的岩心孔隙度，其测量方法为：
本发明的测试方法至少包括如下步骤：
1)装岩心放置：将隔离套密闭端放置在岩心室盖的圆柱形腔体内，紧固环绷紧在岩心室盖下端外周的环形凹槽中，将岩心样品的一个平面放在岩心室底座锥体上，盖上岩心室盖并用偏心轮压紧装置从上端压紧，使岩心室盖开口端圆环面与岩心室底座上的O型圈紧贴在一起；
2)孔隙体积测试：利用压差通过岩心室下通气孔对岩心抽真空或通过岩心室上通气孔加压，使隔离套紧紧包住岩心，然后在岩心孔隙内建立初始压力，压力平衡后记录压力值，然后与一对比室连通，待压力平衡后记录另一压力值，根据事先测出的该对比室容积、管线容积，利用玻玛定律就可算出岩心样品的孔隙体积；
3)颗粒体积测试：由岩心室上通气孔和岩心室下通气孔同时给岩心室加压到一定压力，平衡后记录一个压力值，然后与两个对比室同时连通，压力平衡后记录另一压力值，通过玻玛定律计算岩心样品的颗粒体积；
4)将孔隙体积加上颗粒体积计算得出岩心样品孔隙度。

一次装样便能测出岩心孔隙度的测量装置及测量方法\n一、技术领域\n[0001] 本发明涉及一种用于石油地质及矿产领域的岩心孔隙度的测量方法，具体地说是一种一次装样便能测出岩心孔隙度的测量装置及测量方法。\n二、背景技术\n[0002] 目前使用的孔隙度测量方法绝大部分采用气体法，是以气体玻玛定律为理论依据，气体(氮气，氦气，空气)为工作介质，高压气瓶或气体压缩机作压力源，在等温条件下测出一定量气体在不同体积下的压力变化，依据气体状态公式P1V1＝P2V2计算颗粒体积和孔隙体积，然后计算出样品孔隙度值。现有仪器存在如下几点不足：1.要求岩心样品必须为规则柱塞样品，对不规则以及疏松岩样无法测量；2.无法一次装样即可完成岩心颗粒体积和孔隙体积的测量，颗粒体积测量必须在岩心室内完成，孔隙体积测量必须在岩心夹持器内完成，因此必须两次装卸岩心样品才能实现两种体积的测量。\n三、发明内容\n[0003] 本发明的目的是提供一种一次装样便能测出岩心孔隙度的测量装置及测量方法，在一次装卸岩样条件下测试出规则或不规则岩样以及疏松岩样的颗粒体积和孔隙体积并计算出孔隙度。\n[0004] 一种一次装样便能测出岩心孔隙度的测量装置，主要由正压或负压气源、岩心室、隔离套、上下对比室、压力传感器、阀门和连接管线组成，其特征在于岩心室上通气口通过管线并联于上对比室和压力传感器，在对比室和压力传感器与岩心室并联管上各自设有阀门，在上对比室一侧设有与大气连通的阀门；岩心室的下通气口通过管线并联于下对比室和正压或负压气源出口，在下对比室和正压或负压气源出口与岩心室下通气口的并联管线上各自设有一个阀门，在正压或负压气源的出口处设有一个出口阀门，在两阀门连接管线与压力传感器连接阀门之前连接管线之间设有一根连通管线。\n[0005] 岩心室设为可分离式快装岩心室，主要由岩心室盖、岩心室底座和压紧装置组成，岩心室盖设为圆柱形，上端封口、下端开口，在下端外周设环形凹槽，岩心室盖内部设为圆柱形腔体，在腔体上端外周设有一个上通气孔，通气对应的腔体内镶嵌有透气性良好的材料，在腔体的中下部衬有由柔软性材料制成隔离套，隔离套下端设有紧固环，紧固环外翻，紧固在环形凹槽内；岩心室盖座设为圆柱形，中心部设有一个圆柱形凹槽，凹槽内镶嵌有透气性良好无锥尖的锥体，在凹槽底中心垂直向下开有一个90度角的岩心室下通气孔；凹槽上端面上设一个环形密封圈槽，密封圈槽内外径与岩心室盖的内外径相等，密封圈槽内嵌有O形密封圈；在岩心室底座外周中部对称设有偏心轮压紧装置的螺栓支撑座，支撑座上固定有两根或四根圆柱形支撑柱，支撑柱上端固定有偏心轮压紧装置，偏心轮压紧装置的压板穿过支撑柱上部的开口窗压弹簧上，偏心轮压紧装置将岩心室和岩心室底座压合一体。\n[0006] 利用一次装样便能测出岩心孔隙和颗粒体积的岩心孔隙度，其测量方法为：\n[0007] 本发明的测试方法至少包括如下步骤：\n[0008] 1)装岩心放置：将隔离套密闭端放置在岩心室上盖腔体内，紧固环绷紧在岩心室上盖外侧凹槽中，将岩心样品的一个平面放在岩心室底座锥台上，盖上岩心室盖并用压紧装置从上端压紧，使岩心室开口端圆环面与岩心室底座上的O型圈紧贴在一起；\n[0009] 2)孔隙体积测试：利用压差通过岩心室底座通气孔对岩心抽真空或通过岩心室盖通气孔加压，使隔离套紧紧包住岩心，然后在岩心孔隙内建立初始压力，压力平衡后记录压力值，然后与一对比室连通，待压力平衡后记录另一压力值，根据事先测出的对比室容积、管线容积，利用玻玛定律就可算出岩心样品的孔隙体积；\n[0010] 3)颗粒体积测试：由岩心室盖通气孔和岩心室底座通气孔同时给岩心室加压到一定压力，平衡后记录一个压力值，然后与两个对比室同时连通，压力平衡后记录另一压力值，通过玻玛定律计算岩心样品的颗粒体积。\n[0011] 4)将孔隙体积加上颗粒体积计算得出岩心样品孔隙度。\n[0012] 由于采用上述方案，本发明有如下优点：\n[0013] 1.操作简单，装卸一次岩样便可测试出岩样的孔隙体积和颗粒体积两个参数；\n[0014] 2.气源选择方便多样，可以是负压气源(如真空泵)，也可以是正压气源(如N2瓶、空气压缩机等)。气源的多样性也使得该方法即适用于高渗又适用于低渗岩心；\n[0015] 3、由于隔离套的易变形性，它在压力作用下能紧贴在不规则岩心表面，因此对本发明即适用于规则岩心又适用于不规则岩样；\n[0016] 4、由于隔离套的柔软特性，较小压力即可使其紧贴岩心表面，使其不会破坏疏松岩样，因此本发明可适用于疏松岩样。\n四、附图说明\n[0017] 附图说明。\n[0018] 图1是所述孔隙度测量仪的整体流程图\n[0019] 图2是所述可分离式快装岩心室一种实施例的总装示意图。\n[0020] 图3是所述隔离套剖面示意图。\n[0021] 五、实施方式\n[0022] 图1、图2中岩心室上盖9顶部开有一个通气孔23与腔体内顶部透气性挡块21相连通，通气孔23另一端通过管线与阀门2、3连接，阀门2、3又分别与对比室7和压力传感器\n8连接，对比室7通过阀门1可连通大气。岩心室底座11上端面嵌有一个锥台15，锥台下端与开在岩心室底座侧面或底部的通气孔14相连，通气孔另一端通过管线分别与阀门4、5连接，阀门4、5又分别与对比室12和压力传感器8相连接，压力传感器8通过阀门6又与气源13相连接。岩心室腔体内置隔离套10，其紧固环19绷紧在岩心室上盖外侧紧固凹槽\n18中。\n[0023] 实验测试方法如下：\n[0024] 一、使用负压气源(真空泵)时的测试方法\n[0025] 1)、装岩心 松开偏心轮压紧装置22，取下岩心室上盖9，将隔离套10置于岩心室上盖9的腔体内，其紧固环19绷紧在岩心室上盖外侧紧固凹槽18中；打开阀门3，6及真空泵13抽真空，使隔离套10紧贴岩心室上盖9腔体内壁后，关阀门3，6和真空泵9，把一端带平面的岩心样品20放在锥台15上，盖上岩心室上盖9并用偏心轮压紧装置22从上端压紧，使开口端圆环面与岩心室底座O型圈17压紧在一起，由O型圈17和隔离套10将岩心室底座11与岩心室上盖9之间密封。\n[0026] 2)、孔隙体积测量 开阀门1，2，3，4，5使对比室7、12内压力与大气压力平衡后，关阀门3，4，开阀门6及真空泵13抽真空至一定压力后，关阀门6，关真空泵13，待压力平衡后由压力传感器8测得P1；然后开阀门4，待压力平衡后由压力传感器8测得2根据P1，P2和已知对比室12及所连管线、阀门的容积，依据玻玛定律可计算出孔隙体积。\n[0027] 3)、颗粒体积测量 开阀门1，2，3，4，5使对比室7、12内压力与大气压力平衡后，关阀门1，2，4，开阀门6及真空泵13抽真空至一定压力后关阀门6，关真空泵13，待压力平衡后，由压力传感器8测得压力P3；开阀门2，4，压力平衡后由压力传感器8测得压力P4，应用玻玛定律计算出颗粒体积。\n[0028] 4)、开阀门1，2，3，4，5，取出岩心20，实验结束。\n[0029] 5)、计算岩心样品的孔隙度值。\n[0030] 二、使用正压气源(气瓶)时的测试方法\n[0031] 1)、装岩心 松开偏心轮压紧装置22，取下岩心室上盖9，将隔离套10置于岩心室上盖9的腔体内，其紧固环19绷紧在岩心室上盖外侧紧固凹槽18中；把一端带平面的岩心样品20放在锥台15上，盖上岩心室上盖9并用偏心轮压紧装置22从上端压紧，使开口端圆环面与岩心室底座O型圈17压紧在一起，由O型圈17和隔离套10将岩心室底座11与岩心室上盖9之间密封。\n[0032] 2)、孔隙体积测量 开阀门1，2，3，4，5使对比室7、12内压力与大气压力平衡后，关阀门1，2，4，5，开阀门6及气瓶13注气加压至一定压力P0后，关阀门3，6，开阀门5，在开阀门6及气瓶13调整压力P1，P1要小于P0，待压力平衡后由压力传感器8记录P1；然后开阀门4，待压力平衡后由压力传感器8测得P2，依据玻玛定律可计算出孔隙体积。\n[0033] 3)、颗粒体积测量 开阀门1，2，3，4，5使对比室7、12内压力与大气压力平衡后，关阀门1，2，4，开阀门6及气瓶13注气加压至一定压力后关阀门6，待压力平衡后，由压力传感器8测得压力P3；开阀门2，4，压力平衡后由压力传感器8测得压力P4，应用玻玛定律计算出颗粒体积。\n[0034] 4)、开阀门1，2，3，4，5，取出岩心20，实验结束。\n[0035] 5)、计算岩心样品的孔隙度值。