一种用于测量有效孔隙度的装置及方法与流程

1.本发明涉及岩石物理实验技术领域，具体涉及一种用于测量有效孔隙度的装置及方法。


背景技术：

2.总孔隙度是指基质中总孔隙体积占基质总体积的百分比，用％表示，总孔隙度包括持水孔隙度和通气孔隙度，只能反映在一种基质中空气和水分能够容纳的空间总和，不能反映基质中空气和水分各自容纳的空间量。在研究油贮的孔隙度时，所测量的孔隙度为连通的孔隙空间与岩石的总体积之比，即有效孔隙度。
3.常用的岩样孔隙度测量方法主要有液体(通常为煤油)饱和称重法、注氮孔隙度法和核磁共振法等。现有技术中所有岩样孔隙度测量方法对于含油岩样均需要工作人员先对岩样进行洗油、饱和操作，然后进行孔隙度测量。但是这些方法都存在缺点：采用饱油法测量岩心孔隙度对岩心会造成不可逆的损伤；注氮孔隙度法中，由于氮气分子远远小于液体分子，某些孔隙对于气体是连通的，但对于液体则未必；核磁共振法主要用于测量孔喉半径，且测量得到的孔隙度偏小。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于测量有效孔隙度的装置及方法，能够在x射线ct上进行扫描，得到的图像经过处理后可计算出有效孔隙空间，从而满足了油气储层物性研究的需求，为油气勘探研究提供了有效的检测方法和检测手段。
5.为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
6.一种用于测量有效孔隙度的装置，包括密闭式岩心夹持器和加压流体注入装置。其中，岩心夹持器的进液端与加压流体注入装置连接，岩心夹持器的出液端通过连接管路与外部连通。
7.根据本发明的用于测量有效孔隙度的装置，通过将岩心夹持器设置成一个可注入加压流体的密闭容器，能够在ct扫描装置上进行扫描，得到的图像经过处理后可计算出有效孔隙空间，从而满足了油气储层物性研究的需求，为油气勘探研究提供了有效的检测方法和检测手段。
8.对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。
9.根据本发明的用于测量有效孔隙度的装置，在一个优选的实施方式中，加压流体注入装置包括流体源和手动泵。其中，流体源通过连接管路分别与手动泵和岩心夹持器的进液端连接，岩心夹持器的进液端分别位于岩心夹持器的顶部和侧部从而便于从轴向和径向岩心夹持器内注入加压流体。
10.这种结构形式的加压流体注入装置能够模拟岩心所受的上覆压力、轴压和围压，既能够便于对岩心样品进行流体加压饱和，又能够模拟岩心所处地层的真实状态，从而有
效提高测量的准确性。
11.进一步地，在一个优选的实施方式中，手动泵与岩心夹持器的进液端之间设有至少两组并联的高压流体储存容器。手动泵的进口端和出口端、高压流体储存容器的进口端和出口端以及岩心夹持器的进液端均设有控制阀门。
12.这种结构形式的加压流体注入装置，便于通过多条支路控制进入岩心夹持器内的流体压力和流量，确保整个测量过程的稳定性和可调性，从而有效提高测量效率和精准性。
13.进一步地，在一个优选的实施方式中，岩心夹持器的进液端和岩心夹持器的出液端均设有压力测量装置。
14.通过设置压力测量装置，能够实时获得进液端和出液端的压力数据，并且便于根据出液端压力数据的变化范围判断岩心样品是否达到流体饱和。
15.具体地，在一个优选的实施方式中，岩心夹持器包括样品仓和布置在样品仓两端的堵头，堵头通过压帽固定在样品仓的两端。
16.这种结构形式，既能够便于布置岩心样品又能够确保岩心夹持器的密闭性和稳定可靠性。
17.具体地，在一个优选的实施方式中，样品仓为圆柱状筒体结构。
18.这种结构形式的样品仓，结构简单，易于加工，便于布置岩心样品且能够有效缩小整个岩心夹持器的体积。
19.进一步地，在一个优选的实施方式中，压帽与堵头之间设有垫圈，堵头与样品仓端部之间均设有密封圈。
20.通过设置垫圈和密封圈，能够进一步确保岩心夹持器的密封性能，从而进一步保证测量过程的稳定可靠性。
21.进一步地，在一个优选的实施方式中，岩心夹持器的底部设有便于布置在ct扫描装置上的底座。底座包括上支撑环和下支撑环，上支撑环的外径小于下支撑环的外径。上支撑环和下支撑环之间通过斜向支撑杆连接。
22.通过设置上述结构的底座，便于整个岩心夹持器布置在ct扫描装置上进行扫描，从而保证测量顺利进行，并且通过外径不一致的两个支撑环和斜向支撑杆构成的底座，结构简单且稳定可靠，从而能够有效避免在扫描过程中由于支撑不稳造成扫描结果不准确的问题。
23.根据本发明第二方面的用于测量有效孔隙度的方法，采用上述所述的装置实施，包括如下步骤：s01、对岩心样品进行干燥。s02、采用ct扫描的方法获得岩心样品的三维扫描数据，根据灰度值识别样品中的孔隙，根据孔隙体积除以岩心总体积的方法，得到岩心总孔隙度。s03、采用加压流体注入装置对布置在岩心夹持器内的岩心样品加注高压流体直至岩心样品被流体饱和。s04、再次采用ct扫描整个岩心夹持器，获得岩心夹持器中岩心样品的三维扫描数据，根据灰度值识别样品中的孔隙，根据孔隙体积除以岩心总体积的方法，得到未被流体饱和的孔隙度。s05、将总孔隙度减去未被液体饱和的孔隙度从而获得有效孔隙度。
24.根据本发明第二方面的用于测量有效孔隙度的方法，由于采用了上述装置实施，能够将布置有岩心样品的密闭式岩心夹持器整个放置在x射线ct上进行扫描，得到的图像经过处理后可计算出有效孔隙空间，从而满足了油气储层物性研究的需求，为油气勘探研
究提供了有效的检测方法和检测手段。
25.对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。
26.进一步地，在一个优选的实施方式中，在步骤s03中，在岩心夹持器的进液端加载预设压力，当出液端的压力数值在半小时内波动不超过1％，则表示岩心样品已被流体饱和。
27.通过上述步骤，能够简单便捷且准确地判断出岩心样品是否被流体饱和，从而提高测量的效率和准确率。
28.相比现有技术，本发明的优点在于：能够在x射线ct上进行扫描，得到的图像经过处理后可计算出有效孔隙空间，从而满足了油气储层物性研究的需求，为油气勘探研究提供了有效的检测方法和检测手段。
附图说明
29.在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
30.图1示意性显示了本发明实施例1的岩心夹持器的整体结构；
31.图2示意性显示了本发明实施例1的用于测量有效孔隙度的装置的整体结构；
32.图3示意性显示了本发明实施例2中的干燥样品图像；
33.图4示意性显示了本发明实施例2中的饱水样品图像；
34.图5示意性显示了对图3和图4做差的结果。
35.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
36.下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。
37.图1示意性显示了本发明实施例1的岩心夹持器1的整体结构。图2示意性显示了本发明实施例1的用于测量有效孔隙度的装置10的整体结构。
38.实施例1
39.如图2所示，本发明实施例的用于测量有效孔隙度的装置10，包括密闭式岩心夹持器1和加压流体注入装置2。其中，岩心夹持器1的进液端与加压流体注入装置2连接，岩心夹持器1的出液端通过连接管路与外部连通。
40.根据本发明实施例的用于测量有效孔隙度的装置，通过将岩心夹持器设置成一个可注入加压流体的密闭容器，能够在ct扫描装置上进行扫描，得到的图像经过处理后可计算出有效孔隙空间，从而满足了油气储层物性研究的需求，为油气勘探研究提供了有效的检测方法和检测手段。
41.如图2所示，具体地，在本实施例中，加压流体注入装置2包括流体源21和手动泵22。其中，流体源21通过连接管路分别与手动泵22和岩心夹持器1的进液端连接，岩心夹持器1的进液端分别位于岩心夹持器1的顶部和侧部从而便于从轴向和径向岩心夹持器1内注入加压流体。这种结构形式的加压流体注入装置能够模拟岩心所受的上覆压力、轴压和围压，既能够便于对岩心样品进行流体加压饱和，又能够模拟岩心所处地层的真实状态，从而有效提高测量的准确性。进一步地，在本实施例中，手动泵22与岩心夹持器1的进液端之间
设有至少两组并联的高压流体储存容器23。手动泵22的进口端和出口端、高压流体储存容器23的进口端和出口端以及岩心夹持器1的进液端均设有控制阀门24。这种结构形式的加压流体注入装置，便于通过多条支路控制进入岩心夹持器内的流体压力和流量，确保整个测量过程的稳定性和可调性，从而有效提高测量效率和精准性。
42.具体地，在本实施例中，如图2所示，在其中一组加压流体注入支路上，在手动泵22与岩心夹持器1顶部的进液端之间设有三个并联的高压流体储存容器23，流体源21储存在容器内，并且在容器出口端与手动泵22进口端之间、手动泵22出口端、高压流体储存容器23的进口端和出口端以及岩心夹持器1顶部的进液端均设有控制阀门24。在另一组加压流体注入支路上，手动泵22与岩心夹持器的顶部进液端和侧部进液端分别通过管路连接，这样能够同时向岩心夹持器中的岩心样品从轴向和径向注入流体，增加测量的便捷性和可调性。
43.如图2所示，进一步地，在本实施例中，岩心夹持器1的进液端和岩心夹持器1的出液端均设有压力测量装置25。通过设置压力测量装置，能够实时获得进液端和出液端的压力数据，并且便于根据出液端压力数据的变化范围判断岩心样品是否达到流体饱和。
44.如图1所示，具体地，在本实施例中，岩心夹持器1包括样品仓11和布置在样品仓11两端的堵头，堵头通过压帽12固定在样品仓11的两端。这种结构形式，既能够便于布置岩心样品又能够确保岩心夹持器的密闭性和稳定可靠性。具体地，在本实施例中，样品仓11为圆柱状筒体结构。这种结构形式的样品仓，结构简单，易于加工，便于布置岩心样品且能够有效缩小整个岩心夹持器的体积。
45.进一步地，在本实施例中，如图3所示，压帽12与堵头12之间设有垫圈，堵头与样品仓11端部之间均设有密封圈。通过设置垫圈和密封圈，能够进一步确保岩心夹持器的密封性能和结构稳定性，从而进一步保证测量过程的稳定可靠性。
46.在本实施例中，如图1所示，进一步地，岩心夹持器1的底部设有便于布置在ct扫描装置上的底座13。底座13包括上支撑环和下支撑环，上支撑环的外径小于下支撑环的外径。上支撑环和下支撑环之间通过斜向支撑杆连接。通过设置上述结构的底座，便于整个岩心夹持器布置在ct扫描装置上进行扫描，从而保证测量顺利进行，并且通过外径不一致的两个支撑环和斜向支撑杆构成的底座，结构简单且稳定可靠，从而能够有效避免在扫描过程中由于支撑不稳造成扫描结果不准确的问题。
47.优选地，在本实施例中，如图2所示，样品仓11内设有用于固定岩心样品的固定部件。并且，岩心夹持器优选采用高强度非金属材料制成，耐温耐压性能好，尤其优选为碳纤维材质制成。
48.图3示意性显示了本发明实施例2中的干燥样品图像。图3示意性显示了本发明实施例2中的饱水样品图像。图5示意性显示了对图3和图4做差的结果。
49.实施例2
50.本发明实施例的用于测量有效孔隙度的方法，采用上述所述的装置10实施，包括如下步骤：
51.s01、对岩心样品进行干燥：选取一个直径为25mm，长度为50mm的砾岩样品，放置于烘箱中，在60度温度下烘烤48小时，视为样品中的水分被蒸干；
52.s02、采用ct扫描的方法获得岩心样品的三维扫描数据，重构后获得如图3所示的
灰度图像，根据灰度值识别样品中的孔隙，根据图4可以看到岩心样品内部黑色的地方为孔隙，统计出黑色所占区域的像素数目，可计算得出岩心样品的孔隙体积，根据孔隙体积除以岩心总体积的方法，得到岩心总孔隙度；
53.s03、完成上述步骤s02的岩心样品放置于岩心夹持器中，在岩心夹持器的进液端口加载5mpa压力，对样品注入蒸馏水，在岩心夹持器的出液端检测出口压力，直至岩心夹持器出液端压力值在30分钟内波动不超过1％，视为样品已饱水；
54.s04、将装有岩心样品的岩心夹持器放置在ct扫描装置中进行扫描，获得岩心夹持器中岩心样品的三维扫描数据，重构图像后获得如图4所示的饱水样品图像，可以看到原本黑色的地方变成了灰色，说明该部位已经有液体进入，根据灰度值识别样品中的孔隙，根据孔隙体积除以岩心总体积的方法，得到未被流体饱和的孔隙度；
55.s05、利用图像算法对上述图3和图4中的图像做差，得到如图5所示的结果，岩心样品内部浅灰色充填的地方为液体进入的孔隙，深灰色线条圈出的部分为液体未进入的地方，统计出浅灰色所占区域的像素数目，与前述黑色区域的像素数目之比即为有效孔隙的比例。
56.根据本发明实施例的用于测量有效孔隙度的方法，由于采用了上述装置实施，能够将布置有岩心样品的密闭式岩心夹持器整个放置在x射线ct上进行扫描，得到的图像经过处理后可计算出有效孔隙空间，从而满足了油气储层物性研究的需求，为油气勘探研究提供了有效的检测方法和检测手段。通过布置咋进液端和出液端的压力装置，能够简单便捷且准确地判断出岩心样品是否被流体饱和，从而提高测量的效率和准确率。
57.根据上述实施例，可见，本发明涉及的用于测量有效孔隙度的装置及方法，能够在x射线ct上进行扫描，得到的图像经过处理后可计算出有效孔隙空间，从而满足了油气储层物性研究的需求，为油气勘探研究提供了有效的检测方法和检测手段。
58.虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。