岩石孔隙体积压缩系数测试方法

岩石孔隙体积压缩系数测定方法

1 范围本标准规定了岩石孔隙体积压缩系数测定的基本原理、测定和计算方法以及主要仪器的技术指标。本标准适用于胶结砂岩孔隙体积压缩系数的测定，其他类型岩心可参照执行。

2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款，凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 SY／T 5336-1996 岩心常规分析方法

3 术语和定义

3.1 覆盖压力上部覆盖岩石层加在下部岩石单元上的压力叫覆盖压力。

3.2 孔隙压力地层孔隙所承受的流体压力称之为孔隙压力，也叫地层压力。

3.3 净有效覆盖压力覆盖压力与孔隙压力之差叫净有效覆盖压力。

3.4 岩石孔隙体积压缩系数改变单位压力时，单位孔隙体积的变化值，即： ………………………………………………（1）式中： Cp — 岩石孔隙体积压缩系数，MPa-1；　　△Vp — 单位压力变化时，孔隙体积变化值，cm3； Vp — 岩石原始孔隙体积，cm3。

4 原理及方法

4.1 气态法在实验过程中，首先建立模拟压力，保持孔隙压力不变逐点增高覆盖压力，使净有效覆盖压力增加，造成孔隙体积减小。根据波义尔定律，用氦孔隙计或CMS-300孔渗联测仪测得不同净覆盖压力下岩样的孔隙体积，根据公式（1）计算岩石孔隙体积压缩系数。

4.2 液态法在实验过程中，首先建立模拟压力，保持孔隙压力不变逐点增高覆盖压力，或者保持覆盖压力不变逐点降低孔隙压力，使净有效覆盖压力增加，造成孔隙体积减小，根据公式（1）计算岩石孔隙体积压缩系数。

5 实验条件

5.1 环境条件

5.1.1 环境温度 a）气态发：室温，测定期间温度变化不超过�1℃。 b）液态法：室温。

5.2 实验用介质 5.2.1 氦气：纯度＞99.99%，气瓶压力不低于2.0MPa（约300psi）。

5.2.2 盐水：按地层总矿化度配制。

5.3 仪器设备

5.3.1 岩石孔隙体积压缩系数测定仪：最高工作压力70MPa，工作温度室温～200℃。

5.3.2 氦孔隙计：最高覆盖压力70MPa。 5.3.3 CMS-300孔渗联测仪：最高覆盖压力70MPa。

6 实验步骤

6.1 气态法

6.1.1 实验前准备

6.1.1.1 岩心的准备 a）根据实验要求，按SY/T5336-1996中

3.4.2条制取小圆柱样品，要求岩样长度约5.00cm，圆柱的两端面平行且垂直于其轴线。 b）岩样的清洗按SY/T5336-1996中3.5条执行。 c）按SY/T5336-1996中3.6条将岩样烘干后，将岩样放入干燥器中冷却待测。

6.1.1.2 压力的确定 6.1.1.2.1 有地层压力资料时，用地层压力作为孔隙压力。

6.1.1.2.2 一般采用岩心所在地层的深度与压力梯度的乘积作为最高覆盖压力。

6.1.1.3 仪器校正

6.1.1.3.1 氦孔计按SY/T5336-1996中的4.1.2.1.3条进行仪器校正，分别得到仪器固体体积和孔隙体积测定系统的空白体积值VD和V0。

6.1.1.3.2 CMS-300孔渗联测仪按仪器操作手册的要求，运行仪器校正程序进行氦漏测试。

6.1.2 测定步骤

6.1.2.1 标样测定

6.1.2.1.1 氦孔计按SY/T5336-1996中的4.1.2.1条和4.1.3.1条，测定标样的固体体积和孔隙体积。根据公式（2）计算出各标样的孔隙度。 …………………………………………………………（2）

6.1.2.1.2 CMS-300孔渗联测仪进行标样测定时，直接将标样放入样品转盘中，运行仪器测定样品程序，即可得到标样的孔隙体积和孔隙度。

6.1.2.1.3 如果2～3个标样的测定值与对应的标准值之差都在�0.5%以内，认为仪器校正可靠，可以进行岩样孔隙体积压缩系数的测定。

6.1.2.2 岩样孔隙体积的测定

6.1.2.2.1 氦孔计测定不同覆盖压力下岩样的孔隙体积 a）称待测岩样的质量，按SY/T5336-1996中的4.1.2条，测定岩样的固体体积和固体密度，并将结果填入附录A的表A.1中。 b）将测完固体体积和固体密度的岩样从岩心杯中取出，并用热缩性塑料管封包。要求封包时，一定要将塑料与岩样接触处的空气全部除尽。岩心上如有洞或缺角，一定要用热熔性塑料或其它不污染岩样的物质充填。 c）将封包好的岩样装入岩心夹持器中，按SY/T5336-1996中的4.1.3条，得到岩样的原始孔隙体积后，再按设定的模拟压力逐点升高岩样的覆盖压力，得到岩样在不同覆盖压力下的孔隙体积，并将结果填入附录A的表A.1中。

6.1.2.2.2 CMS-300孔渗联测仪测定不同覆盖压力下岩样的孔隙体积 a）称取待测岩样的质量后，将岩样放入仪器样品转盘中。 b）打开仪器测定样品程序，按菜单提示，输入岩样号和相关的参数值，并按设计的模拟压力设定岩样的覆盖压力点。 c）运行仪器测定样品程序，得到岩样在不同覆盖压力下的孔隙体积，并将结果填入附录A的表A.1中。

1. 内压截断阀；

2. 内压显示；

3. 体积计量泵；

4. 内压引入阀；

5. 外压截断阀；

6. 真空截断阀；

7. 外压显示

8. 温度显示；

9. 放空阀；

10. 岩心夹持器。

6.2 液态法

6.2.1 实验前的准备岩心的准备、模拟压力的确定与气态法相同。实验用盐水按地层水总矿化度配制。

6.2.2 测定步骤

6.2.2.1 岩心室空白体积测定 a）将铝质岩心放入岩心夹持器中，加1.38MPa（200psi）外压。 b）将孔隙体积泵吸满液体，退回到零位后，关闭内压截断阀，加孔隙压力至0.68948MPa（100psi），记录下泵值V0。 c）将内压系统抽真空至少2h。 d）关闭真空截断阀，打开内压引入阀，使液体充入岩心室。 e）为了补充液体进入岩心室引起的压力降，旋进体积泵，增加内压至0.68948MPa（100psi）。 f）重复步骤e），直到5min内压力变化小于0.0068948MPa（1psi），记录下泵值V1。 g）根据公式（3）计算岩心室空白体积值VD： …………………………………………………………………（3） h）测定完后，取出铝质岩心，清洗管线。

6.2.2.2 岩样孔隙体积测定

6.2.2.2.1 保持内压升高外压法 a）将待测岩样放入岩心夹持器中，加1.38MPa（200psi）外压。 b）给岩样及内压系统抽真空至少4h以上，同时用另一台泵对盐水脱气。 c）打开仪器操作程序，输入待测样品号、各参数值和待测样品数据保存路径及文件名。 d）输入空白体积，设置压力稳定准则（压力范围、时间）。 e）将孔隙体积泵吸满盐水后，加压至0.68948MPa（100psi），记录下泵值V0。 f）抽真空结束后，打开内压引入阀，使盐水填充到岩样的孔隙中。 g）旋进体积泵，使内压增加至0.68948MPa（100psi），补充因盐水扩散而引起的压力降。 h）重复步骤g）至孔隙压力稳定，存入第一测定点各参数值，格式参见附录A中表A.2。 i）按实验要求逐点增加覆盖压力，重复步骤g）、h），测定各覆盖压力点的孔隙体积。 j）全部测定完成后，释放系统压力，取出岩样，清洗管线，恢复仪器初始状态。

6.2.2.2.2 保持外压降低内压法 a）岩样的安装和对岩样及内压系统抽真空与

6.2.2.2.1中的a）、b）相同。 b）用盐水饱和岩样至少12h。 c）打开仪器应用程序，输入待测样品号、各参数值和待测样品数据保存路径及文件名。 d）在外压始终高于内压1.38MPa的前提下，内、外连续加压，一直加到实验要求的最高实验压力为止。 e）在主菜单中输入空白体积，设置压力稳定准则（压力范围、时间）。 f）按退出方向旋转体积泵，使内压下降到设计压力。当孔隙压力稳定后，存入第一测定点各参数值，格式参见附录A中表A.2。 g）按设计要求，逐点降低孔隙压力，重复步骤f），测定各覆盖压力点的孔隙体积。直到内压降到0.68948MPa（100psi）时，结束实验。 h）全部测定完成后，释放系统压力，取出岩样，清洗管线，恢复仪器初始状态。

7 岩石孔隙体积压缩系数的计算

7.1 在岩石孔隙体积压缩系数测定原始数据表中，选择净有效覆盖压力为X轴，孔隙体积为Y轴进行曲线拟合。根据拟合情况，选择相关性最好的曲线方程为拟合方程。

7.2 用选定的拟合方程计算出各有效覆盖压力下的孔隙体积和dVp/dp。 7

.3 根据公式（1）计算出有效净覆盖压力下的岩石孔隙体积压缩系数。

7.4 单轴向测定的岩石孔隙体积压缩系数应进行三轴向校正；反之，三轴向测定的岩石孔隙体积压缩系数也应进行单轴向校正。

8 数据修约

8.1 岩样长度值修约到3位小数，cm。

8.2 岩样直径值修约到3位小数，cm。

8.3 岩样面积值修约到3位小数，cm2。

8.4 岩样体积值修约到3位小数，cm3。

8.5 岩样孔隙度值修约到1位小数，％。

8.6 岩样孔隙体积压缩系数值修约到3位小数，10-4MPa-1。