专利名称：智能化岩芯气体渗透率仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油工业部门，在油田开发中对地下岩芯进行物性分析，测量岩芯气体渗透率的一种仪器，即智能化岩芯气体渗透率仪。利用它可以快速，精确，自动地测量出岩芯的气体渗透率值。
岩芯的气体渗透率计算公式如(1)式。
K＝ (Q.μ.L)/(A.ΔP) (1)式中，K为气体渗透率，单位为(μm)Z；μ为气体粘度，单位为厘泊；1为岩芯长度，单位为cm；A为岩芯截面积，单位为cm2；Q为气体流量，单位为cm3／s；△P为岩芯上下游的压差，单位为MPa。其中μ，L，A为气体和岩样的原始参数，Q，△P为实验中需要测量的参数。
目前国内生产的GD－1气体渗透率仪(石油大学仪表厂生产)仍然是用压力表测量△P，用孔板流量计测量Q。用此测量方法设计生产的气体渗透率仪明显存在着以下几个缺点1.结构零散，操作复杂，不能自动化，智能化。
2.实验中渗过岩芯的气体流量很小(每分钟几毫升)，所以现有的测量方法决定了该仪器测试精度低，计算复杂。
3.试验中要接触水银，影响实验人员的身心健康，污染环境。
为了克服上述缺点，提出本实用新型智能化岩芯气体渗透率仪。
本实用新型的第一目的是要提供一种新的气体渗透率的测量方法。
本实用新型的第二目的是要提供一种微量气体流量测量方法的装置。
本实用新型的第三目的是要提供一套实现该仪器智能化的数据处理系统的硬件结构及其应用软件。
按照本实用新型的第一目的，是要提供一种新的气体渗透率的测量方法。该方法是用两支高精度的压力传感器(测量误差小于0.1％)来测量岩芯的上游压力P1和下游压力P2，然后用(2)式计算岩芯上下游压差。
△P＝P1－P2(2)式中P1为岩芯上游压力，单位为MPa；P2为岩芯下游压力，单位为MPa。用一盛满水的集气罐，安装在集气罐上的压力传感器和电子天平(感量为0.001g)通过气驱水来测量渗过岩芯的微量气体流量。若集气罐中气体在一定时间t内的平均压力，即岩芯下游压力P2在t秒时间内的平均压力为［P2，事实上P2约等于［P2，集气罐中气体在时间t秒内驱出的水的流量，即电子天平称量为q，若把气体膨胀视为等温过程，按气体状态方程可得［P2.Q＝P0.q／ρ.t(3)式中Q为气体体积流量，单位为ml／s；［P2为P2在t秒时间内的平均压力，单位为MPa；q为气驱水的质量总流量，单位为g；P0为当地大气压强，单位为MPa；ρ为水的比重，单位为g／cm3；t为时间，单位为s。
上下游压力P1，P2通过模数转换单元送至数据处理系统，天平称量通过并行口经由输入／输出单元送至数据处理系统，岩样的原始数据通过键盘送至数据处理系统，数据处理系统实时采样各路参数，并通过(1)，(2)，(3)式即可计算出岩芯的气体渗透率，打印绘图机打印出渗透率值，绘制出渗透率曲线。
按照本实用新型的第二目的，是要提供一种上述微量气体流量的测量装置。它包括一高精度的压力传感器(测量误差小于0.1％)，一集气罐，一放气阀，一排水管线和一电子天平。
按照本实用新型的第三目的，是要提供一套实现该仪器智能化的数据处理系统的硬件结构及其应用软件。数据处理系统包括模数转换单元，数字量输入／输出单元，中央处理器，显示器，键盘，打印绘图机。其软件是用QBASIC语言在DOS4.0下与汇编语言混合编程，编写的结构化的应用程序。
图1是实现本实用新型第一目的的原理图。
图2是实现本实用新型第二目的的微量气体流量测量装置的结构图。
图3，图4是实现本实用新型第三目的的数据处理系统硬件结构图和软件结构图。
参见图1所示的本实用新型测量方法的原理图，包括集气装置1，岩芯夹持器3，进气管4，上游压力传感器5，下游压力传感器6，排水管7，容器8，电子天平9，数据处理系统13。其测量原理是具有一定压力的气流通过进气管4进入岩芯夹持器3，渗过岩样2，进入盛满水的集气罐1，在一定的压力作用驱动水流入容器8；安装在岩芯夹持器3的进气口的上游压力传感器5测量岩芯的上游压力P1，装在集气罐上的下游压力传感器6测量岩芯的下游压力P2，两压力传感器的输出信号送至数据处理系统13的总线上；集气罐1排出的水的称量送至数据处理系统13的总线上；数据处理系统13在应用程序控制下，实时采样有关参数，即可根据(1)，(2)，(3)式计算出岩样的渗透率值，并通过显示器14随时显示有关参数值和测量结果，通过打印绘图机打印出测试报告，绘制出渗透率曲线。
参见图2所示的微量气体流量测量装置的结构图，包括一气罐16；由放气阀帽17，密封垫18和放气嘴19组成的放气阀；进气嘴20；下游压力传感器接头23；排水管接头24；排水管25；容器26；电子天平27。当从排水管接头24为集气罐注水时，可以通过捻松放气阀19放气，实验中捻紧放气阀帽。进气接头20用来连接管线，引导渗过岩样的气体进入集气罐16中，下游压力传感器接头22用来联接下游压力传感器，测量岩样的下游压力；排水管接头24用来为集气瓶注水或连接排水管25；气驱水排出的水引入容器26中；电子天平27用来称量气驱水排出的水的质量。
参见图3所示，为实现该仪器智能化的数据处理系统的硬件结构。包括模数转换单元15，数字量输入／输出单元10，中央处理器28，显示器14，打印绘图机12和键盘11。模数转换单元15用来将两压力传感器输出的模拟信号转换成数字信号，送至中央处理器28的总线上，其分辨率为12bit，通过率为30KHz，输入信号为0－5V或1－11V。数字量输入／输出单元10将电子天平输出的称量的二进制码经缓冲后送至中央处理器28的总线上，该输入／输出板为4×8bit，TTL兼容，中央处理器28用来完成对两压力信号和电子天平输出的称量信号的采集，渗透率值的计算，并对显示器14，打印绘图机12，键盘11进行管理，显示器14用来显示有关信息，并与键盘11联用实现人机对话。打印绘图机12用来打印测试报告，绘制渗透率曲线。
参见图4所示为本实用新型的应用软件结构框图。该软件的结构是一个自顶向下，顺序执行的独立模块。启动数据处理系统，执行该软件，首先要求输入原始数据，若不更改则自动采集各参数，经数字滤波后，计算出渗透率值，然后打印测试结果及绘制渗透率曲线，并可循环测试任意多个岩样。不测，则结束测试。
以上详细叙述了本实用新型的基本思想及图示实施例，熟悉本技术的人，在不背离本实用新型的精神下可以对本实用新型作出许多变更，因此要使本实用新型的保护范围由附加的权利要求书及其等同物来确定。
权利要求1.一种智能化岩芯气体渗透率测量仪器，它是将岩芯上下游的压力信号和与渗过岩芯的气体流量有关的重量信号送至数据处理系统，自动地测量出岩芯的气体渗透率。本实用新型的特征在于包括用来测量岩芯上下游压力的压力传感器；测量渗过岩芯气体流量的微量气体流量测量装置；将压力信号和流量信号送至数据处理系统的过程控制通道接口单元；对压力信号和流量信号进行实时采样，计算渗透率值，并打印出测试报告，绘制出渗透率曲线的数据处理系统硬件和实现这些任务的应用软件。
2.根据权利要求1所述的智能化岩芯气体渗透率测量仪器，其特征在于所述的压力传感器的测量精度为0.1％，输出幅度为0－5V或1－11V，工作频率≥10KHz。
3.根据权利要求1所述的智能化岩芯气体渗透率测量仪器，其特征在于所述的微量气体流量测量装置，包括一集气罐，压力传感器和电子天平。
4.根据权利要求3所述的智能化岩芯气体渗透率测量仪器，其特征在于所述的集气罐，其上端盖上焊接有一放气阀，进气接头，排水接头和下游压力传感器接头。
5.根据权利要求4所述的智能化岩芯气体渗透率测量仪器，其特征在于所述的放气阀，包括一密封垫，一放气帽，和一放气接头，放气帽侧有一小孔，内放密封垫，通过螺纹与放气接头连接。
6.根据权利要求4所述的智能化岩芯气体渗透率测量仪器，其特征在于所述的排水接头，是一直通管，一端有接头螺纹，另一端插到集气罐的底部。
7.根据权利要求3所述的智能化岩芯气体渗透率测量仪器，其特征在于所述的电子天平，感量为1.0mg，并有称重量信号的并行输出接口。
8.根据权利要求1所述的智能化岩芯气体渗透率测量仪器，其特征在于所述的过程控制通道接口单元，其模数转换的分辩率为12Bit，通过率为30KHz，输入信号为0－－5V或1－－11V，数字量输入／输出为4×8Bit，TTL兼容。
9.根据权利要求1所述的智能化岩芯气体渗透率测量仪器，其特征在于所述的数据处理系统硬件，包括中央处理器，显示器，键盘和打印绘图仪。
10.根据权利要求1所述的智能化岩芯气体渗透率测量仪器，其特征在于所述的应用软件，是一独立模块，程序执行时首先初始化，提示输入原始参数后，自动采集上下游压力，与气体流量有关的重量等参数，并经过数字滤波，计算出岩样的气体渗透率值，打印出测试报告，绘制出渗透率曲线。程序可以使测试循环进行，直到工作人员强行中断为止。
专利摘要一种智能化岩芯气体渗透率测量仪。该仪器是用两压力传感器来测量岩芯上下游的压力，根据气驱水原理专门设计的微小气体流量测量装置用来测量渗过岩芯的气体流量。上，下游压力传感器输出的信号经模数转换单元转换成数字量送至数据处理系统，流量信号通过一输入/输出单元送至数据处理系统，数据处理系统实时采集各参数，计算出渗透率值，通过打印绘图机打印出测试报告，绘制出渗透率曲线。
文档编号G01N13/00GK2117608SQ9220506
公开日1992年9月30日 申请日期1992年3月28日 优先权日1992年3月28日
发明者赵仕俊 申请人:赵仕俊