一种不同温度下岩心样品孔隙度测量统一模板的建立方法

1.本发明涉及岩石物理参数测量技术领域，具体涉及一种不同温度下岩心样品孔隙度测量统一模板的建立方法。


背景技术：

2.岩石孔隙度是指岩样中孔隙空间体积与该岩样表观体积的比值，以百分数表示，是准确评价油气储量最为关键的参数之一，直接影响着油气储层勘探层位的选取、资源潜力评价、可采储量计算及有利区预测的准确性，因此岩石孔隙度的测量十分重要。岩石孔隙度的测量方法很多，包括有：称重法、气测法、核磁共振法等。但其测量各有其弊端，称重法受测试过程本身的影响，往往精度不高；核磁共振法，精度相对较高，但测试过程较长，且价格昂贵；气测法，采用建立模板的方式，价格相对较为低廉，但其存在的问题是，由于受测试温度不同的限制，每次均要测试、数据处理和建立模板，使得测量过程较为繁琐。目前，实验室测量孔隙度广泛使用的是气体测量法。
3.现有技术中，专利号为cn104729974b的专利“一种考虑温度效应的气测孔隙度测量方法”虽然考虑测量过程中的温度变化，根据量已知气室体积vk和测定的平衡压力p获得未知气室体积v，但没有考虑温度变化对已知气室体积vk也会产生影响。本发明通过不同体积的8组钢块，建立其不同温度下的固体骨架体积与平衡压力拟合关系，再对不同温度下其平衡压力拟合关系的变化进行分析，结果表明：不同温度下固体骨架体积与平衡压力拟合关系的变化，主要取决于标准室体积和岩心室体积的变化，随着温度的增加，受热胀冷缩作用的影响，标准室和岩心室外壁扩大，导致v1和v2均减小。温度的变化会影响标准室和岩心室的体积大小，使得不同温度下，建立的拟合模板不同。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提供一种不同温度下岩心样品孔隙度测量统一模板的建立方法，基于同一套设备，建立标准室体积和岩心室体积与温度的拟合关系和温度控制下的钢块体积与平衡压力拟合关系统一模板，求取出岩心孔隙度。
5.本发明采用下述的技术方案：一种不同温度下岩心样品孔隙度测量统一模板的建立方法，包括以下步骤：
6.s1：同一温度下，建立钢块体积vs与平衡压强p2拟合关系：
7.打开进气阀，使标准室压强为p1，测量钢块的体积vs，将钢块放入岩心室，打开测量阀，使标准室与岩心室连通，气体向岩心室扩撒，扩散后测量整个系统的平衡压强p2；
8.根据玻义耳定律：
9.p
1v1
＝p2(v1+v
2-vs)
10.式中，p1为标准室压强；p2为平衡压强；v1为标准室体积；v2为岩心室的体积；vs为钢块体积；
11.整理上式得：
[0012][0013]
保持标准室压强p1和温度c不变，在岩心室放入不同体积的钢块，测量每次的平衡压强p2，设钢块体积vs为y、平衡压强p2的倒数1/p2为x，代入上式整理得：
[0014]
y＝-p
1v1
x+(v1+v2)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0015]
由上式可知钢块体积vs与平衡压强p2的倒数1/p2呈线性关系，截距b＝v1+v2，斜率k＝-p
1v1
；
[0016]
s2：改变温度c，在不同温度下重复步骤s1，分别建立钢块体积与平衡压强拟合关系公式，并以此为基础，在不同温度下建立标准室体积v1、岩心室体积v2与温度c的拟合关系：
[0017]
不同温度c下，重复s1的步骤，拟合出y关于x的关系曲线；
[0018]
可知温度c不同，截距b和斜率k不同，分别拟合截距b关于温度c的关系曲线和斜率k关于温度c的关系曲线；
[0019]
由拟合出的关系曲线，获得截距b和斜率k与温度c的关系公式。测试数据拟合结果表明，其均呈线性关系，其拟合出的关系公式为：
[0020][0021]
式中：m1为截距b关于温度c拟合曲线的斜率；n1为截距b关于温度c拟合曲线的截距；m2为斜率k关于温度c拟合曲线的斜率；n2为斜率k关于温度c拟合曲线的截距；
[0022]
由公式(1)可知：
[0023]v1
+v2＝b＝m1c+n1[0024]-p
1v1
＝k＝m2c+n2[0025]
将上式代入公式(2)，整理可得标准室体积v1关于温度c拟合关系公式和岩心室体积v2关于温度c拟合关系公式：
[0026][0027]
式中：m1为截距b关于温度c拟合曲线的斜率；n1为截距b关于温度c拟合曲线的截距；m2为斜率k关于温度c拟合曲线的斜率；n2为斜率k关于温度c拟合曲线的截距，c为温度；
[0028]
可求出不同温度下，标准室体积v1和岩心室体积v2的值。
[0029]
s3：建立不同温度下，钢块体积vs与平衡压强p2拟合关系统一模板公式：
[0030]
将公式(3)代入公式(1)，整理得到统一模板公式：
[0031]
y＝(m2c+n2)x+m1c+n1ꢀꢀꢀ
(4)
[0032]
式中：m1为截距b关于温度c拟合曲线的斜率；n1为截距b关于温度c拟合曲线的截距；m2为斜率k关于温度c拟合曲线的斜率；n2为斜率k关于温度c拟合曲线的截距，c为温度，y为钢块体积vs，x为平衡压强p2的倒数1/p2；
[0033]
s4：确定岩心骨架体积v，求得岩心孔隙度φ：
[0034]
在任意温度c下，保持标准室压强p1不变，将岩心室中的钢块vs换成待测岩心v，测
量平衡压强p2，基于公式(4)可获得岩心骨架体积v：
[0035]
v＝(m2c+n2)x+m1c+n1[0036]
式中：m1为截距b关于温度c拟合曲线的斜率；n1为截距b关于温度c拟合曲线的截距；m2为斜率k关于温度c拟合曲线的斜率；n2为斜率k关于温度c拟合曲线的截距，c为温度，x为平衡压强p2的倒数1/p2；
[0037]
再测量岩心总体积vf，通过公式：
[0038][0039]
式中，v为岩心骨架体积，vf为岩心总体积；
[0040]
计算得到岩心孔隙度φ。
[0041]
所述步骤s2中截距b关于温度c的拟合曲线、斜率k关于温度c的拟合曲线获得方法为：对不同温度下截距b和斜率k采用最小二乘法进行拟合。
[0042]
优选的，所述平衡压强p2采用测压分辨率为0.0001mpa的压力传感器测量，所述温度c采用测温分辨率不低于0.1℃的温度计测量。
[0043]
优选的，采用孔隙度测量设备进行孔隙度的测量，所述的孔隙度测量设备包括依次连接的气源、标准室、岩心室，所述气源和标准室之间设有进气阀和与外界连通的管道，所述管道上设有放气阀，所述标准室和岩心室之间设有测量阀；所述标准室、岩心室之间连接有气压测量装置和温度测量装置；所述气压测量装置和温度测量装置均连接信号采集装置，所述信号采集装置与数字显示装置连接。
[0044]
本发明的有益效果是：基于同一套设备，建立其不同温度下孔隙度测试统一模板，无需每次测量钢块体积、数据处理和建立拟合公式，使得测量过程简化，从而节约测试时间，提高测试效率，同时保证了测试精度。
附图说明
[0045]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
[0046]
图1为本发明步骤示意图；
[0047]
图2为本发明不同温度下钢块体积vs与平衡压强p2关系曲线；
[0048]
图3为本发明不同温度下截距b、斜率k与温度c的拟合曲线；
[0049]
图4为本发明不同温度下v1、v2与温度拟合曲线；
[0050]
图5为本发明钢块体积与平衡压强关系模型；
[0051]
图6为本发明测试装置示意图。
具体实施方式
[0052]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0053]
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具
有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0054]
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0055]
如图1所示，一种不同温度下岩心样品孔隙度测量统一模板的建立方法，包括以下步骤：
[0056]
s1：在图6所示的装置中，同一温度下，建立钢块体积vs与平衡压强p2拟合关系：
[0057]
打开进气阀，使标准室压强为p1，本实施例p1＝0.7，测量钢块的体积vs，将钢块放入岩心室，打开测量阀，使标准室与岩心室连通，气体向岩心室扩撒，扩散后测量整个系统的平衡压强p2。
[0058]
根据玻义耳定律：
[0059]
p
1v1
＝p2(v1+v
2-vs)
[0060]
式中，p1为标准室压强；p2为平衡压强；v1为标准室体积；v2为岩心室的体积；vs为钢块体积。
[0061]
整理上式得：
[0062][0063]
保持标准室压强p1和温度c不变，在岩心室放入不同体积的钢块，测量每次的平衡压强p2，设钢块体积vs为y、平衡压强p2的倒数1/p2为x，代入上式整理得：
[0064]
y＝-p
1v1
x+(v1+v2)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0065]
由上式可知钢块体积vs与平衡压强p2的倒数1/p2呈线性关系，截距b＝v1+v2，斜率k＝-p
1v1
。
[0066]
s2：改变温度c，在不同温度下重复步骤s1，分别建立钢块体积与平衡压强拟合关系公式，并以此为基础，在不同温度下建立标准室体积v1、岩心室体积v2与温度c的拟合关系：
[0067]
测试了5℃、10℃、15℃、20℃、25℃和30℃，拟合出5℃、10℃、15℃、20℃、25℃和30℃下y关于x的关系曲线，如图2，得到：
[0068]
5℃：y＝-10.029x+62.204；
[0069]
10℃：y＝-9.999x+62.005；
[0070]
15℃：y＝-9.9941x+61.787；
[0071]
20℃：y＝-9.9867x+61.616；
[0072]
25℃：y＝-9.965x+61.426；
[0073]
30℃：y＝-9.925x+61.105；
[0074]
相关性为0.9988-0.9997。
[0075]
可知温度c不同，截距b和斜率k不同，分别拟合截距b关于温度c的关系曲线和斜率k关于温度c的关系曲线，如图3，拟合结果为：m1＝-0.0423；n1＝62.431；m2＝0.0036；n2＝-10.046。
[0076]
由拟合曲线图3可知截距b和斜率k与温度均呈线性关系，其拟合关系公式：
[0077]
截距：b＝-0.0423c+62.431
[0078]
斜率：k＝0.0036c-10.046
ꢀꢀꢀ
(2)
[0079]
由公式(1)可知：
[0080]
b＝v1+v2[0081]
k＝-p
1v1
[0082]
将上式和p1＝0.7代入公式(2)，整理可得标准室体积v1关于温度c拟合关系公式和岩心室体积v2关于温度c拟合关系公式：
[0083]v1
＝-0.0052c+14.352
[0084]v2
＝-0.0371c+48.079
ꢀꢀꢀ
(3)
[0085]
根据公式(3)可求出不同温度下，标准室体积v1和岩心室体积v2的值，如下表所示：
[0086]
温度(℃)斜率截距v1(cm3)v2(cm3)5-10.02962.20414.32747.87710-9.999962.00514.28647.71915-9.994161.78714.27747.51020-9.986761.61614.26747.34925-9.96561.42614.23647.19030-9.925161.10514.17946.926
[0087]
s3：建立不同温度下，钢块体积vs与平衡压强p2拟合关系统一模板公式：
[0088]
将标准室体积v1和岩心室体积v2关于温度c的拟合关系公式代入公式(1)，整理得到统一模板公式：
[0089]
y＝0.00364cx-10.0464x-0.0423c+62.431
ꢀꢀꢀ
(4)
[0090]
s4：确定岩心骨架体积v，求得岩心孔隙度φ：
[0091]
在任意温度c下，保持标准室压强p1不变，将岩心室中的钢块vs换成待测岩心v，测量平衡压强p2，得到1/p2即x，测量温度，基于公式(4)可获得岩心骨架体积v；
[0092]
再测量岩心总体积vf，通过公式：
[0093][0094]
式中，v为岩心骨架体积，vf为岩心总体积。
[0095]
计算得到岩心孔隙度φ。
[0096]
所述步骤s2中截距b关于温度c的拟合曲线、斜率k关于温度c的拟合曲线获得方法为：对不同温度下截距b和斜率k采用最小二乘法进行拟合。
[0097]
所述平衡压强p2采用测压分辨率为0.0001mpa的压力传感器测量，所述温度c采用测温分辨率不低于0.1℃的温度计测量。
[0098]
采用孔隙度测量设备进行孔隙度的测量，所述的孔隙度测量设备包括依次连接的气源、标准室、岩心室，所述气源和标准室之间设有进气阀和与外界连通的管道，所述管道上设有放气阀，所述标准室和岩心室之间设有测量阀；所述标准室、岩心室连接有气压测量装置和温度测量装置；所述气压测量装置和温度测量装置均连接信号采集装置，所述信号采集装置与数字显示装置连接。
[0099]
精度及误差分析：
[0100]
室温14.7℃，选取孔隙度分别为0.7％、5.5％、10.4％、12.5％、22.3％和28.5％的标样，进行孔隙度测试，所得结果如下表所示：
[0101][0102]
将测试孔隙度与标样孔隙度进行对比，可见误差均小于1％，符合行业标准，证实了本方法的可行性。
[0103]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。