CN113624578B - 一种氦气法检测岩石孔隙度的标准样品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氦气法检测岩石孔隙度的标准样品，包括上方敞口的筒体和与筒体匹配的盖体，所述盖体中心开有通气孔，所述筒体内填充夯实满充填砂体以使筒体内的孔隙度理论值为5％‑10％，所述充填砂体包括混合砂体和石英棉，所述混合砂体包括粗粒级高纯石英砂、中粒级高纯石英砂和细粒级硅微粉。本发明结构简单、制作工艺简单，制造成本较低，通过采用不同粒径的高纯度石英砂和硅微粉与石英棉进行混配充填夯实，充分降低标准样品的孔隙度和渗透率，使得标准样品更加接近实际页岩地质样品的物性特征，从而对氦气法岩石孔隙度测定的方法或仪器进行校验。
Description
技术领域
本发明属于岩石孔隙度检测辅助设备技术领域，具体涉及一种氦气法检测岩石孔隙度的标准样品。
背景技术
岩石孔隙度是油气藏储层评价和储量计算的核心关键参数指标。目前针对岩石孔隙度测定主要有气测、液测、核磁等多种方法，同时根据其相应方法原理开发了不同测试仪器设备，这些方法和相应设备也都有自己的适用条件和局限情况。页岩气储层一般具有低孔隙度极低渗透率的显著特征，准确测定其孔隙度难度较大，现实情况表明不同方法、不同设备的测试结果一致性并不理想，其原因也是多方面的，缺乏经济适用的标准样品就是是其中主要原因之一。国家标准《页岩氦气法孔隙度和脉冲衰减法渗透率的测定(GB/T34533-2017)》规定了页岩储层氦气法孔隙度测试及设备的基本原理和技术要求，但实际测试情况中因不同设备、不同条件还是存在测定结果的不确定性。因此，急需一种标准样品来验证测试方法或对检测仪器进行快速校验，从而提高孔隙度检测的准确性。目前国内可适用的低孔低渗条件的岩石孔隙度标准样品较为稀少，而国外的低孔低渗条件的岩石孔隙度标准样品价格太高，导致检测成本大大增高。因此，我们针对氦气法检测岩石孔隙度的方法，提出一种校验氦气法空隙度测试仪器或方法的标准样品。
发明内容
本发明所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种氦气法检测岩石孔隙度的标准样品，它结构简单、制作工艺简单、制作成本低，能有效用于氦气法岩石孔隙度测定的方法验证或仪器校验。
本发明所采用的技术方案是：一种氦气法检测岩石孔隙度的标准样品，包括上方敞口的筒体和与筒体匹配的盖体，所述盖体中心开有通气孔，所述筒体内填充夯实满充填砂体以使筒体内的孔隙度理论值为5％-10％，所述充填砂体包括混合砂体和石英棉，所述混合砂体包括粗粒级高纯石英砂、中粒级高纯石英砂和细粒级硅微粉。
作为优选，所述充填砂体中按质量比选取60％-70％的粗粒级高纯石英砂、10％-20％的中粒级高纯石英砂、5％-10％的细粒级硅微粉和1％-10％的石英棉。
作为优选，所述粗粒级高纯石英砂的粒径控制在20-40目，中粒级高纯石英砂的粒径控制在200-300目，细粒级硅微粉的粒径控制在2000-3000目。
作为优选，所述筒体内混合砂体和石英棉逐层交替设置夯实。
作为优选，所述盖体采用热封装工艺与筒体敞口进行封装。
本发明结构简单、制作工艺简单，制造成本较低，通过采用不同粒径的高纯度石英砂、硅微粉与石英棉进行混配充填夯实，充分降低标准样品的孔隙度和渗透率，使得标准样品更加接近实际页岩地质样品的物性特征，从而对氦气法岩石孔隙度测定的方法或仪器进行校验。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、筒体；2、盖体；3、通气孔；4、混合砂体；5、石英棉。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，本身实施例提供的一种氦气法检测岩石孔隙度的标准样品，按以下步骤制得：
S1：采用不锈钢加工上方敞口的圆柱形的筒体1，筒体1顶部沿其圆周外沿设有环形的台阶，本实施例中，制得的筒体1外径25mm，内径19mm、外高29mm、内深28mm，台阶高度3mm；筒体1内壁、筒体1外壁、筒体1台阶的表面均均匀光滑；S2：采用热膨胀系数较大的金属材质制备盖体2，本实施例中采用黄铜制备，制备的盖体2与筒体1顶部台阶相配合，并在制得的盖体2中心加工有通气孔3；本实施例中，制得的盖体2外径25mm，外高4mm、内深3mm，通气孔3孔径0.5mm；
S3：采用游标卡尺进行精确测量，可根据测得的筒体1的几何尺寸计算得到筒体1的外部体积V0和筒体1的内部体积V1；
S4：按质量比选取65％粒径为20-40目的粗粒级高纯石英砂、20％粒径为200-300目的中粒级高纯石英砂、10％粒径为2000-3000目的细粒级硅微粉和5％的石英棉5；分别对选取的粗粒级高纯石英砂、中粒级高纯石英砂、细粒级硅微粉和石英棉5称取重量，即得到每种填充物的质量；
S5：将选取的粗粒级高纯石英砂、中粒级高纯石英砂、细粒级硅微粉在筒体1内填充夯实，填充夯实后在混合砂体4顶面用石英棉5覆盖，石英棉5覆盖后，将盖体2加热至200-250℃，采用热膨胀工艺将盖体2封装在筒体1敞口处，保证盖体2紧密严实的封装在筒体1敞口处，并最大限度消除无效体积；封装盖体2后，筒体1内的混合砂体4和石英棉5处于压实状态；
S6：根据粗粒级高纯石英砂、中粒级高纯石英砂、细粒级硅微粉和石英棉5各个填充物已知的密度和称取的质量，可计算出填充砂体在筒体1内的整体骨架体积V2，从而标准样品的理论空隙度值可由以下公式计算确定：
φ＝[V1–V2]/V0×100％
根据得到该标准样品的孔隙度理论值，采用氦气法检测该标准样品的孔隙度，根据测得的孔隙度测量值与计算的孔隙度理论值进行对比，来对检测仪器进行校验，同时也可以对相应的检测方法进行校验，本发明公开的标准样品仅仅是用于氦气法检测岩石孔隙度的仪器和方法校验。本发明盖体2上的通气孔3用于与氦气法检测孔隙度仪器的样品室空间气体连通的通道连接。
进一步的，为了保证标准样品的孔隙度理论值准确，在充填前，需要对粗粒级高纯石英砂、中粒级高纯石英砂、细粒级硅微粉和石英棉5在60-80℃的温度环境下进行烘干；
再进一步的，为了避免潮湿环境下水份带来孔隙度值的偏差，充填工作应该在干燥环境中操作，制作好的标准样品应该在干燥环境中保存，并且定期在60-80℃的烘箱中进行水份烘干，从而保证标准样品校验的准确性。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，仅是充填方式和筒体1内壁不同，在筒体1内混合砂体4与石英棉5进行逐层充填，即先充填一层混合砂体4，夯实后铺设一层石英棉5，依次填充夯实，填充砂体顶部依然为石英棉5，填充砂体顶部为石英棉5，可防止混合砂体4从通气孔3中漏出；所述筒体1内壁从上至下均匀分布有多圈环形的细凸起，类似于筒体1内壁加工细螺纹，在充填后可有效降低标准样品的渗透性；此时对筒体1内体积的测量可采用称重法，即装满纯水的筒体1质量减去空筒质量获得。
以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种氦气法检测岩石孔隙度的标准样品，其特征在于：包括上方敞口的筒体(1)和与筒体(1)匹配的盖体(2)，所述盖体(2)中心开有通气孔(3)，所述筒体(1)内填充夯实满充填砂体以使筒体(1)内的孔隙度理论值为5％-10％，所述充填砂体包括混合砂体(4)和石英棉(5)，所述混合砂体(4)包括粗粒级高纯石英砂、中粒级高纯石英砂和细粒级硅微粉，在填充夯实后采用热封装工艺将盖体(2)封装在筒体(1)的敞口处。
2.根据权利要求1所述的一种氦气法检测岩石孔隙度的标准样品，其特征在于：所述充填砂体中按质量比选取60％-70％的粗粒级高纯石英砂、10％-20％的中粒级高纯石英砂、5％-10％的细粒级硅微粉和1％-10％的石英棉(5)。
3.根据权利要求2所述的一种氦气法检测岩石孔隙度的标准样品，其特征在于：所述粗粒级高纯石英砂的粒径控制在20-40目，中粒级高纯石英砂的粒径控制在200-300目，细粒级硅微粉的粒径控制在2000-3000目。
4.根据权利要求1、2、3任一所述的一种氦气法检测岩石孔隙度的标准样品，其特征在于：所述筒体(1)内混合砂体(4)和石英棉(5)逐层交替设置夯实。
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