淺談儲層孔隙度測定儀

【摘 要】巖心孔隙度測定儀選定需要著眼于幾個關鍵部件精度來分析，孔隙度測定儀的重要參數(shù)為壓力、體積、溫度，其中三個因素最重要的就是壓力與體積的準確性。

【關鍵詞】巖心；孔隙度；精確度；顆粒體積；誤差

近年來，隨著石油產(chǎn)業(yè)的不斷擴大，人們對石油的需求日益增長，大規(guī)模的開采成了市場的需要。而實驗室的技術支撐又成為測定石油儲量的先決條件?；A孔隙度測定儀便是測定儲層基礎數(shù)據(jù)的儀器。以石油增產(chǎn)為背景的公司，在采購孔隙度儀也是存在著很多因素，國內(nèi)外的儀器也存在著不同程度的差異，使孔隙度測定儀測量的數(shù)據(jù)準確性變得參差不齊。這些差異存在在哪？到底哪些因素影響到結(jié)果的準確性？

首先我們先了解一下孔隙度測定儀，它可測定顆粒體積與孔隙體積，再根據(jù)孔隙體積與巖樣總體積的比得出孔隙度。公式如下：

￠=孔隙體積/總體積

假設它是一個理想的均勻圓柱體，總體積可以通過巖心尺寸計算出?？紫扼w積可以通過測量總體積滑入顆粒體積計算得出：

孔隙體積=總體積--顆粒體積

使用測試室，可用于直接測定顆粒體積。因此，孔隙度可以從下面等式計算得出：

￠=（總體積-顆粒體積）/總體積

使用巖心夾持器，可以用于直接測定孔隙體積。因此，孔隙度可以從以下公式計算得出：

￠=孔隙體積/（孔隙體積+顆粒體積）

由于孔隙體積測定可以在有壓力條件下進行，顆粒體積可以假定為保持常量；通過結(jié)合使用測試室和巖心夾持器，測量儲層條件下的孔隙度可以實現(xiàn)它利用的波義耳定律檢測得到樣品的顆粒體積，由總體積得出孔隙體積，再與總體積比較，得出百分率就是孔隙度?；驹砭褪遣x耳定律：在定量定溫下，理想氣體的體積與氣體的壓力成反比。公式如下：

p1=初始壓力 v1=初始體積 T1=初始絕對溫度 p2=擴充壓力 v2=擴充體積 T2=擴充絕對溫度

國內(nèi)外的孔隙度儀器均采用此公式作為數(shù)學基本模型，但是在選擇氣體上，先進孔隙度測定儀基本采用氦氣作為測試氣體，一般孔隙度測定儀選擇則是氮氣。差異之一就在這，儲層巖心孔隙體積是非常小的，用氦氣作為測量的介質(zhì)，就是一大優(yōu)點，氦氣的分子量為2，而氮氣的分子量14，從體積上看，氮氣的分子進入到部分巖心內(nèi)部的孔道是非常困難的，而氦氣由于分子量很小能輕松的進入到孔隙的內(nèi)部，使測量的精度更高。在氣體的選擇上盡量選用分子體積小又安全的氣體作為測量介質(zhì)才能提高精度。

其次，加工工藝要求高低是孔隙度儀準確性的必要條件。比如，管線的孔隙體積需要計入到計算的公式內(nèi)，普通產(chǎn)品大多采用3mm的管線連接，而管線的壁厚確實不均勻，使得總體的體積有細小差異，但是疊加后這些體積產(chǎn)生的誤差，足以使數(shù)據(jù)偏離真實值。另外截止閥開關的影響，單個提出截止閥的開關時應以不影響總體積為宜，加工精度低致使體積在開關的過程中變化，影響到測試的最終結(jié)果，參比筒與標準塊的體積更是涉及到最終結(jié)果的準確性。參比筒應先確定容積，在效驗的過程中才能使比率更接近測量巖心所需要的比率，否則比率的變化值尤其是低孔隙體積的測量會出現(xiàn)嚴重的誤差，使測量結(jié)果嚴重偏離真實體積。而國標標塊的精確度在標準中詳細描述，標準塊一組四塊，材料為不銹鋼，直徑為25～25.4mm，高度分別為3.1～3.2mm（稱為1號標準塊，依次類推）、9.5～9.6mm（2號）、12.6～12.7mm（3號）和25.3～25.4（4號），表面粗糙度Ra≤0.8μm，標定準確度優(yōu)于0.1%。在加工的角度來說，國標的精確度是遠不夠，每個標塊的誤差都在0.1mm，在測量角度來說顯然是很粗糙的，這些標塊測量誤差，在測量孔隙體積比較大的巖心中，誤差是可以接受的，但是在測量頁巖和煤樣的孔隙體積的過程中得到比率測得的值偏差就很大，甚至有可能出現(xiàn)負值。這樣的結(jié)果顯然很難讓人接受。所以提高加工工藝是提高儀器精確度的必要條件。

再次，儀器儀表測量范圍選擇同樣關系著儀器的結(jié)果的準確性。儀器儀表在精確度位數(shù)上是有很大的區(qū)別的?？紫抖葍x器主要涉及壓力計量與讀取。我國壓力表精確度參考最大基本誤差絕對值與測量上限比值的百分數(shù)，是依據(jù)校驗中所產(chǎn)生誤差的大小來決定的。我國一般工業(yè)用壓力表共分為4個準確度等級，符合JJG52-1999《彈簧管式一般壓力表、壓力真空表和真空表》檢定規(guī)程對壓力表擬定的允許誤差。這4個準確度等級是：1級、1.6級、2.5級、4級。允許誤差（按測量上限的百分數(shù)計算）分別為±1%、±1.6%、±2.5%、±4%。合理選擇壓力表準確度等級的方法 ， 應根據(jù)生產(chǎn)工藝、經(jīng)濟實用、檢測方法等提出的要求，按被測壓力最小值所要求的允許誤差來選擇準確度等級。一般孔隙度儀在選擇壓力表等級考慮是層位較高砂巖泥巖的比較多，壓力表選擇相對來說測量級別高精度較低，在頁巖與煤樣的低孔滲研究中，再選用同等級孔隙度測定儀去測定，已經(jīng)超出最小測量范圍，使得在市場中，一般孔隙度測定儀失去了競爭的優(yōu)勢。在孔隙度儀的研發(fā)要與實際結(jié)合，并帶有前瞻性才會使儀器更有市場。僅僅是壓力表的等級選擇，就能決定儀器是否在領域內(nèi)更廣泛的適用。

總之，孔隙度儀器原理與測定的方法并不復雜，主要是因為儀器在選擇與工藝上的誤差導致，工廠在進行加工的過程中可以選擇不同的方式來降低誤差。第一，在氣體選擇上使用氦氣。第二，使內(nèi)部體積固定，降低固定容積誤差來提高精度。第三，選擇儀器儀表方面，選擇精度高的產(chǎn)品，與儀器搭配，才能使孔隙度儀在使用中得出數(shù)據(jù)更具代表性。

參考文獻：

[1]《SYT 6298-1997 巖心孔隙度測量儀》

[2]《JJG52-1999 彈簧管式一般壓力表、壓力真空表和真空表》

作者簡介：楊彪（1984～）男，河北遵化人，本科，從事石油實驗室儀器安裝調(diào)試培訓工作。