[实用新型]岩芯测试系统的标准钢芯

说明书

本实用新型涉及一种在石油勘探和开发方面，用于测量真实岩芯或人造岩芯的物性参数(颗粒体积、孔隙体积、孔隙度、渗透率、惯性系数和滑脱因子)的岩芯测试系统的标准钢芯。该标准钢芯用来校正岩芯测试系统的几个标准体积罐的真实体积、开关阀的体积、管路和岩芯夹持器顶端的死体积及管路和岩芯室死体积。

采用非稳态技术测试真实岩芯或人造岩芯的物性参数渗透率、惯性系数和滑脱因子，其方法是将一已知体积的标准体积罐，充满气体介质(如氮气)到某一初始压力P1，将被测岩芯放入岩芯夹持器中，被测岩芯的径向加上围压封闭，上端面可与标准体积罐相通，下断面与大气相通，打开连通标准体积罐与岩芯夹持器的开关，标准体积罐内的气体将渗透过岩芯进入大气，标准体积罐内的压力将随时间的延长而下降，测出标准体积罐内压力随时间变化的变化率，即可计算出渗透过岩芯的体积流量，然后利用有关的计算公式即可计算出岩芯的物性参数渗透率、惯性系数和滑脱因子。这就要求预先知道标准体积罐的体积并进行体积校正。

对于测试真实岩芯或人造岩芯的物性参数孔隙体积，其方法是将一已知体积的标准体积罐，充满气体介质(如氮气)到某一初始压力P1，将被测岩芯放入岩芯夹持器中，被测岩芯的径向加上围压封闭，上端面可与标准体积罐相通，下断面封闭，打开连通标准体积罐与岩芯夹持器的开关阀，标准体积罐内的压力将随着时间的延长而下降，经过一段时间后，最终达到某一平衡压力P2，测出标准体积罐内的初始压力P1和平衡压力P2，即可用根据玻—马定律建立的计算公式(1)计算岩芯的孔隙体积。

Vp＝V0X1-Vv/X2-Vd                  (1)

其中X1＝P1Z2/P2Z1-1                (2)

X2＝1-Z2Pa/Za(P2+Pa)               (3)

式中，Vp为岩芯的孔隙体积；V0为标准体积罐的体积；Vv为开关阀的体积；Vd为管路和岩芯夹持器顶端的死体积；Z1、Z2为气体压缩系数；Pa为大气压力。

显然，在岩芯的孔隙体积的测量中，亦要求预先知道标准体积罐的体积，开关阀的体积，管路和岩芯夹持器顶端的死体积。如何准确校正标准体积罐的体积、开关阀的体积、管路和岩芯夹持器顶端的死体积就是一个问题。

美国Western Atlas Internaticnal A Litton/Dresser Company生产的“CMS-300岩芯测量系统”所采用的校正标准体积罐的体积的方法是：专门设计一套(七个)长度、内孔直径和外径均不相同，加工尺寸严格要求的标准钢芯，用其内孔体积Vp作为标准孔隙体积。利用测试真实岩芯或人造岩芯的物性参数孔隙体积的方法，将一标准体积罐充满气体介质(如氮气)到某一初始压力P1，将标准钢芯放入岩芯夹持器中，标准钢芯径向加上围压封闭，上端面可与标准体积罐相通，下断面封闭，打开连通标准体积罐与岩芯夹持器的开关阀，标准体积罐内的压力将随时间的延长而下降，最终达到一平衡压力P2，测出标准体积罐内的初始压力P1和平衡压力P2，每个标准钢芯在三个不同的初始压力P1下，测出三个不同的平衡压力P2，七个标准钢芯即可得到Vp关于P1、P2的21组数据，再对根据玻—马定律建立起来的计算岩芯的孔隙体积公式(1)，用最小二乘法做线性拟合，即可计算得到标准体积罐的体积V0，开关阀的体积Vv，管路和岩芯夹持器顶端的死体积Vd。

但是，用“CMS-300岩芯测量系统”所设计的标准钢芯来校正标准体积罐的体积，它本质上无法解决直接测量真实岩芯或人造岩芯的物性参数颗粒体积的问题。由于它无法直接测量真实岩芯或人造岩芯的物性参数颗粒体积，则用量具测量岩芯的直径和长度，计算出岩芯的表面体积，用孔隙体积除以表面体积得到岩芯的孔隙度。这样，由于岩芯的几何形体不规则，量具的测量误差较大，增加了产生岩芯孔隙度测量误差的机会。

本实用新型的目的是要提供一种改进的标准钢芯。用这套标准钢芯校正标准体积罐的体积、开关阀的体积、管路和岩芯夹持器顶端的死体积及管路和岩芯室死体积，既可完成岩芯的渗透率、惯性系数、滑脱因子和孔隙体积测量，也可完成岩芯的颗粒体积测量。