實(shí)驗(yàn)室?guī)r樣孔隙度的確定,依賴于巖樣總體積、骨架體積和孔隙體積3個參數(shù)的測定,只要獲取其中2個參數(shù),即可按照孔隙度定義計(jì)算巖樣孔隙度。巖樣總體積的測定,是巖樣孔隙度測定的重要環(huán)節(jié),現(xiàn)有巖樣總體積測定主要有浮力法、丈量法、Hg置換法(GRI方法)等,在以往巖樣孔隙度測試中發(fā)揮了重要作用。隨著油氣勘探開發(fā)進(jìn)程的不斷推進(jìn),孔隙度測定對象及測試環(huán)境正在發(fā)生深刻變化:測試對象由常規(guī)的砂巖、灰?guī)r、火山巖向泥巖、鹽巖等巖石類型擴(kuò)展;巖樣形態(tài)由柱塞擴(kuò)展到塊狀、顆粒狀;測試過程中,對健康安全環(huán)保的訴求越來越高。與這些變化相比,現(xiàn)有測定技術(shù)的局限性日益突出:獲取規(guī)則巖樣柱塞困難,丈量法的應(yīng)用受到限制;浮力法現(xiàn)用測量介質(zhì)適用性受限,且缺乏專用設(shè)備,測試結(jié)果受人為因素影響較大; Hg置換法在操作過程中存在健康安全環(huán)保風(fēng)險。為滿足工作需求,中國石化無錫石油地質(zhì)研究所基于磁性流體在磁場作用下密度可控的特性,建立了巖樣總體積測定方法,研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)(201310169226X,2017201191397,201810471586.8)的巖石樣品總體積測定系統(tǒng)。
系統(tǒng)原理:以磁性液體為測試介質(zhì),其既具有一般流體的流動性、穩(wěn)定性,又具有磁性。特別是在外加磁場的作用下,其密度可以按照預(yù)期進(jìn)行變化;去掉外加磁場后,其密度又可恢復(fù)到原有密度。利用磁性液體的這種特性,即可以用變密度浮力法測定巖樣的總體積。系統(tǒng)組成:包括磁場發(fā)生器、磁性液體槽、磁性液體、巖樣盤、巖樣稱重儀表、可調(diào)電源和計(jì)算機(jī)等。其中磁場發(fā)生器與可調(diào)電源連接,通過計(jì)算機(jī)控制可調(diào)電源,達(dá)到磁性液體槽中磁性液體密度調(diào)整的目的。巖樣盤用于盛裝巖樣,其上有一懸掛組件,與巖樣稱重儀表連接,以稱取巖樣的重量。計(jì)算機(jī)用于電源、巖樣盤升降控制、重量數(shù)據(jù)采集、總體積計(jì)算等。
測試過程:①巖樣烘干,冷卻至室溫備用; ②將巖樣放到樣品盤中之后,一并下沉到磁性液體(密度為D1)槽中;③測定此時巖樣的重量,記為G1;④施加磁場,調(diào)節(jié)電源使磁性液體密度達(dá)到設(shè)計(jì)值D2; ⑤測定此時巖樣的重量,記為G2; ⑥計(jì)算巖樣總體積V。
系統(tǒng)技術(shù)效果及展望:樣品測試的自動化程度較高,受人為因素影響較??;測試周期1~3 min(可調(diào));測試精度及重復(fù)性良好,測定相對誤差一般小于2%;測試介質(zhì)無毒性,可以重復(fù)利用,符合健康安全環(huán)保訴求;系統(tǒng)可以測定柱塞、塊狀以及顆粒狀巖樣的總體積,對樣品形態(tài)基本沒有限制性要求。該系統(tǒng)的研發(fā)是一項(xiàng)新探索,尚有進(jìn)一步提升的空間。