專利名稱：巖芯測試系統的標準鋼芯的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種在石油勘探和開發方面，用于測量真實巖芯或人造巖芯的物性參數(顆粒體積、孔隙體積、孔隙度、滲透率、慣性系數和滑脫因子)的巖芯測試系統的標準鋼芯。該標準鋼芯用來校正巖芯測試系統的幾個標準體積罐的真實體積、開關閥的體積、管路和巖芯夾持器頂端的死體積及管路和巖芯室死體積。
采用非穩態技術測試真實巖芯或人造巖芯的物性參數滲透率、慣性系數和滑脫因子，其方法是將一已知體積的標準體積罐，充滿氣體介質(如氮氣)到某一初始壓力P1，將被測巖芯放入巖芯夾持器中，被測巖芯的徑向加上圍壓封閉，上端面可與標準體積罐相通，下斷面與大氣相通，打開連通標準體積罐與巖芯夾持器的開關，標準體積罐內的氣體將滲透過巖芯進入大氣，標準體積罐內的壓力將隨時間的延長而下降，測出標準體積罐內壓力隨時間變化的變化率，即可計算出滲透過巖芯的體積流量，然后利用有關的計算公式即可計算出巖芯的物性參數滲透率、慣性系數和滑脫因子。這就要求預先知道標準體積罐的體積并進行體積校正。
對于測試真實巖芯或人造巖芯的物性參數孔隙體積，其方法是將一已知體積的標準體積罐，充滿氣體介質(如氮氣)到某一初始壓力P1，將被測巖芯放入巖芯夾持器中，被測巖芯的徑向加上圍壓封閉，上端面可與標準體積罐相通，下斷面封閉，打開連通標準體積罐與巖芯夾持器的開關閥，標準體積罐內的壓力將隨著時間的延長而下降，經過一段時間后，最終達到某一平衡壓力P2，測出標準體積罐內的初始壓力P1和平衡壓力P2，即可用根據玻—馬定律建立的計算公式(1)計算巖芯的孔隙體積。
Vp＝V0X1-Vv/X2-Vd (1)其中X1＝P1Z2/P2Z1-1(2)X2＝1-Z2Pa/Za(P2+Pa) (3)式中，Vp為巖芯的孔隙體積；V0為標準體積罐的體積；Vv為開關閥的體積；Vd為管路和巖芯夾持器頂端的死體積；Z1、Z2為氣體壓縮系數；Pa為大氣壓力。
顯然，在巖芯的孔隙體積的測量中，亦要求預先知道標準體積罐的體積，開關閥的體積，管路和巖芯夾持器頂端的死體積。如何準確校正標準體積罐的體積、開關閥的體積、管路和巖芯夾持器頂端的死體積就是一個問題。
美國Western Atlas Internaticnal A Litton/Dresser Company生產的“CMS-300巖芯測量系統”所采用的校正標準體積罐的體積的方法是專門設計一套(七個)長度、內孔直徑和外徑均不相同，加工尺寸嚴格要求的標準鋼芯，用其內孔體積Vp作為標準孔隙體積。利用測試真實巖芯或人造巖芯的物性參數孔隙體積的方法，將一標準體積罐充滿氣體介質(如氮氣)到某一初始壓力P1，將標準鋼芯放入巖芯夾持器中，標準鋼芯徑向加上圍壓封閉，上端面可與標準體積罐相通，下斷面封閉，打開連通標準體積罐與巖芯夾持器的開關閥，標準體積罐內的壓力將隨時間的延長而下降，最終達到一平衡壓力P2，測出標準體積罐內的初始壓力P1和平衡壓力P2，每個標準鋼芯在三個不同的初始壓力P1下，測出三個不同的平衡壓力P2，七個標準鋼芯即可得到Vp關于P1、P2的21組數據，再對根據玻—馬定律建立起來的計算巖芯的孔隙體積公式(1)，用最小二乘法做線性擬合，即可計算得到標準體積罐的體積V0，開關閥的體積Vv，管路和巖芯夾持器頂端的死體積Vd。
但是，用“CMS-300巖芯測量系統”所設計的標準鋼芯來校正標準體積罐的體積，它本質上無法解決直接測量真實巖芯或人造巖芯的物性參數顆粒體積的問題。由于它無法直接測量真實巖芯或人造巖芯的物性參數顆粒體積，則用量具測量巖芯的直徑和長度，計算出巖芯的表面體積，用孔隙體積除以表面體積得到巖芯的孔隙度。這樣，由于巖芯的幾何形體不規則，量具的測量誤差較大，增加了產生巖芯孔隙度測量誤差的機會。
本實用新型的目的是要提供一種改進的標準鋼芯。用這套標準鋼芯校正標準體積罐的體積、開關閥的體積、管路和巖芯夾持器頂端的死體積及管路和巖芯室死體積，既可完成巖芯的滲透率、慣性系數、滑脫因子和孔隙體積測量，也可完成巖芯的顆粒體積測量。
本實用新型的目的是這樣實現的設計一套(七個)長度相同，外徑相同，內孔直徑不同，加工尺寸嚴格要求的不銹鋼標準鋼芯，用其內孔體積作為標準孔隙體積，其外表體積作為標準表體積。用這套標準鋼芯校正標準體積罐的體積、開關閥的體積、管路和巖芯夾持器頂端的死體積后，將已校正的標準體積罐，充滿氣體介質(如氮氣)到某一確定初始壓力P1，將被測巖芯放入巖芯夾持器中，被測巖芯的徑向加上圍壓封閉，上端面可與標準體積罐相通，下斷面封閉，打開連通標準體積罐與巖芯夾持器的開關閥，標準體積罐內的壓力將隨時間的延長而下降，最終達到一平衡壓力P2，測出標準體積罐內的初始壓力P1和平衡壓力P2，即可用公式(1)計算巖芯的孔隙體積。用這套標準鋼芯校正標準體積罐的體積、開關閥的體積、管路和巖芯室死體積后，將已校正的標準體積罐，充滿氣體介質(如氮氣)到某一初始壓力P1，將被測巖芯放入巖芯室中，打開連通標準體積罐與巖芯室的開關閥，標準體積罐內的壓力將隨時間的延長而下達到一平衡壓力P2。測出標準體積罐內的初始壓力P1和平衡壓力P2，即可用公式(4)計算巖芯的顆粒體積。
Vg＝Vb-(V0X1-Vv/X2-Vd(4)式中Vg為巖芯的顆粒體積；Vb為標準鋼芯的表面體積。
顯然，用這套標準鋼芯既可校正標準體積罐的體積、開關閥的體積、管路和巖芯夾持器頂端的死體積，又可校正標準體積罐的體積、開關閥的體積、管路和巖芯室死體積。因而既可完成巖芯的滲透率和孔隙體積測量，也可完成巖芯的顆粒體積測量。用孔隙體積除以顆粒體積與孔隙體積的和即可得到被測巖芯的孔隙度。
本實用新型因為不改變原有測量真實巖芯或人造巖芯的物性參數孔隙體積、滲透率、慣性系數和滑脫因子的測量方法和系統流程，只需改變原來的標準鋼芯的尺寸設計，加裝一個成型的巖芯室，利用計算巖芯顆粒體積的計算式(4)，即可完成巖芯顆粒體積的測量。因此，它的結構特別簡單，操作上亦無特殊要求。
本實用新型的具體結構由以下的實施例及其附圖給出。
圖1是巖芯測試系統的標準鋼芯的剖面圖。
通過圖1可以說明本實用新型的具體結構。從圖1可以看出，巖芯測試系統的標準鋼芯是呈管狀體結構的，一套共七個，采用不銹鋼材料，長度L相同為50毫米，允許偏差為正負0.002毫米，外徑D相同為了25毫米，允許偏差為正負0.002毫米，內徑d分別為3毫米、6毫米、8毫米、10毫米、12毫米、14毫米、16毫米，允許偏差為正負0.02毫米。標準鋼芯的外表體積用千分尺測量計算，內孔體積用稱重法確定。
以上詳細敘述了本實用新型的具體結構和實施例，熟悉本專業技術的人，在不違背本實用新型的實質性精神的前提下，均可對本實用新型做出相應的變更。因此，本實用新型要用它的權利要求得到保證。
權利要求1.一種測量真實巖芯或人造巖芯的物性參數的儀器巖芯測試系統的標準鋼芯，一套共七個，其特征在于該標準鋼芯呈管形狀結構，它的長度和外徑相同，內徑不同。
2.根據權利要求1所述的標準鋼芯，其特征在于所述的標準鋼芯的長度L相同為50毫米，允許偏差為正負0.002毫米，外徑D相同為了25毫米，允許偏差為正負0.002毫米，內徑d分別為3毫米、6毫米、8毫米、10毫米、12毫米、14毫米、16毫米，偏差為正負0.02毫米。
3.根據權利要求1所述的標準鋼芯，其特征在于所述的標準鋼芯的的材質為不銹鋼。
專利摘要一種在石油勘探和開發方面，用于測量真實巖芯或人造巖芯的物性參數顆粒體積、孔隙體積、孔隙度、滲透率、慣性系數和滑脫因子的測試儀器巖芯測試系統的標準鋼芯。該標準鋼芯，一套共七個，呈管形狀結構，它的長度和外徑相同，內徑不同，使用不銹鋼材料。該標準鋼芯可用來校正巖芯測試系統的幾個標準體積罐的真實體積、開關閥的體積、管路和巖芯夾持器頂端的死體積及管路和巖芯室死體積。
文檔編號G01N15/08GK2241338SQ95212068
公開日1996年11月27日 申請日期1995年5月31日 優先權日1995年5月31日
發明者趙仕俊, 魏延文, 李曉東 申請人:石油大學(華東)儀表廠