CN201780246U - 压力-体积法碳酸盐含量测定仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压力-体积法碳酸盐含量测定仪，属石油勘探常规岩心分析测试仪器技术领域。它由耐酸计量泵、储酸杯、计算机、数据采集板、压力传感器、U型计量管、酸岩反应杯及电磁搅拌器等组成。它是利用过量的盐酸分解岩石样品中的碳酸盐释放出CO₂气体，通过收集并计量CO₂的体积，同时计量CO₂气体产生的压力，通过计算机数据采集卡对实验压力进行实时采集，再通过自动分析处理***进行处理，得到碳酸盐总含量，并根据碳酸钙、碳酸镁反应速率的不同，推算出岩样中钙镁的含量。本实用新型克服了体积法和压力法测定的缺陷，实现了计算机控制，具有操作简便、分析速度快、体积小、便于携带等优点，可广泛应用于常规岩心岩性分析。

Description

压力-体积法碳酸盐含量测定仪

技术领域：

本实用新型涉及一种采用压力-体积法测量岩石中碳酸盐含量的压力-体积法碳酸盐含量测定仪，属石油勘探开发研究中常规岩心分析测试仪器技术领域。

背景技术：

油气储层为地下深处多孔岩层，油气地下储集空间的特征是储层多孔质的结构、性质决定了油藏的赋存特点、油气的储存丰度与储量、油气井的产能，也决定了油藏开发的难易程度和最终效果。研究和掌握储层物性是认识储层、评价储层、保护储层和改造储层的基础，是从事石油勘探、钻井、油田开发开采及提高油气采收率工作所必需的基础工作。岩心常规分析是在常温常压下对岩心进行分析，获取孔隙度、渗透率、碳酸盐含量及饱和度等基本物性参数的方法，是研究储层特性的重要参数，碳酸盐岩储层是石油和天然气主要储层之一，因此精确快速测量碳酸盐岩中碳酸盐含量是提高分析岩心常规性能指标的目标。

目前碳酸盐含量测定的方法有两种：一种是用体积法测量，它是利用过量的盐酸分解岩石样品中的碳酸盐，释放出CO₂气体，通过收集并计量CO₂的体积，计算岩石样品中碳酸盐的含量。体积法测定的优点是生成的二氧化碳体积测量直接，精度高，造价低廉；但缺点也很明显，设备过于简陋，玻璃制品易碎，操作不太方便。另一种是压力法测量，即在一个密闭容器中，用一定量的岩样与稀盐酸反应，产生CO₂气体，使容器内压力增加。在一定温度下，样品的量越多，生成的CO₂压力越高。考虑到容器的压变性，两者并非呈线性关系。在等温条件下，可用一系列不同重量的标准岩样(含量已知的碳酸钙，最好是纯碳酸钙)来标定压力与CaCO₃的重量，再除以样品总重量，得出岩样中碳酸盐的含量。压力法的仪器设备比较先进，但也存在不少缺点：价格昂贵；由于反应时不能搅拌，酸与岩石粉末反应不充分；反应生成的气体不多，相应压力也不是很大，用压力表测量时产生的误差较大；生成的CO₂水蒸气呈酸性，会腐蚀容器中的金属表面，严重影响仪器的使用寿命。

发明内容：

本实用新型的目的在于：提供一种采用压力-体积法测量岩石中的碳酸盐含量，利用过量的盐酸分解岩石样品中的碳酸盐，释放出CO₂气体，通过收集并计量CO₂的体积，同时计量CO₂气体产生的压力，通过对实验压力进行实时采集、分析处理，得到碳酸盐总含量，再根据碳酸钙、碳酸镁反应速率的不同，从而推算出岩样中钙镁含量的压力-体积法碳酸盐含量测定仪。

本实用新型是通过如下技术方案来实现上述目的的：

该压力-体积法碳酸盐含量测定仪由耐酸计量泵、储酸杯、进酸阀、注酸阀、计算机、数据采集板、排气阀、压力传感器、U型计量管、酸岩反应杯及电磁搅拌器组成，其特征在于：电磁搅拌器上放置有酸岩反应杯，酸岩反应杯内通过连接管线和注酸阀连接有耐酸计量泵，耐酸计量泵上通过连接管线和进酸阀连接有储酸杯；酸岩反应杯内通过另一根连接管线和排气阀连接有U型计量管和压力传感器，U型计量管的出口装有大气连通管，压力传感器通过电缆线与数据采集板连接，数据采集板通过通讯线与计算机连接。

本实用新型与现有技术相比的有益效果在于：

本实用新型克服了体积法和压力法测定岩石碳酸盐含量的缺陷，实现了计算机控制，并且有操作简便、分析速度快、分析精度高、主机体积小、便于携带、操作方便等优点，仪器的使用寿命长，可广泛应用于常规岩心岩性的分析测试。

附图说明：

附图为压力-体积法碳酸盐含量测定仪的结构示意图。

图中：1、耐酸计量泵，2、储酸杯，3、进酸阀，4、注酸阀，5、计算机，6、数据采集板，7、排气阀，8、压力传感器，9、U型计量管，10、酸岩反应杯，11、电磁搅拌器，12、大气连通管。

具体实施方式：

该压力-体积法碳酸盐含量测定仪由耐酸计量泵1、储酸杯2、进酸阀3、注酸阀4、计算机5、数据采集板6、排气阀7、压力传感器8、U型计量管9、酸岩反应杯10、电磁搅拌器11组成。耐酸计量泵1上通过进酸阀3连接有储酸杯2，耐酸计量泵1的出口通过注酸阀4与酸岩反应杯10连接，酸岩反应杯10通过连接管线与U型计量管9连接，U型计量管9中装入有一定量的水，U型计量管9的出口通过管线与大气相通。酸岩反应杯10与U型计量管9的连接管线上装有排气阀7和压力传感器8，压力传感器8通过电缆线与数据采集板6连接，数据采集板6通过通讯线和R232串口与计算机5连接。酸岩反应杯10置于电磁搅拌器11上，电磁搅拌器11具有无级调速搅拌功能(参见附图)。

该压力-体积法碳酸盐含量测定仪的实验操作步骤如下：

1、实验步骤：

1)、称取一定量的岩石粉末，打开排气阀7，取下酸岩反应杯10，将称取的岩石粉末装入酸岩反应杯10中，然后将酸岩反应杯10拧上，片刻后关闭排气阀7。

2)、打开进酸阀3，用耐酸柱塞泵1吸入15ml浓度为15％的盐酸(HCl)，关闭进酸阀3，打开注酸阀4，将盐酸注入酸岩反应杯10中。

3)、启动电磁搅拌器11，使岩石粉末与盐酸(HCl)充分反应。

4)、待U型计量管9内液面稳定后，读取U型计量管9中液面体积V。

5)、按公式(1)计算生成的CO₂的体积。

6)、按公式(2)计算出砂岩中碳酸盐岩的含量。

2、公式推导：

(1)CO₂的体积计算公式

①初始空白体积V₀：

初始空白体积：注酸阀4、排气阀7关闭(初始状态)，U型计量管9液面处于0-0位置时从酸岩反应杯10到U型计量管9液面的管线中的空白体积，需要预先标定，设为V₀。

其中：V₀＝反应杯体积+管线体积+反应前U型计量管9液面上空体积。

②反应后带压气体体积V₁：

反应后带压气体体积：反应完成后(注酸阀4、排气阀7关闭)，U型计量管9中液面受压形成高度差的气体体积为V，则：

V₁＝V₀+V-15-W/ρ_岩

③反应后的气体压力p₁：

反应后压力传感器8采集压力为p，大气压为P₀，反应后U型计量管9内气体压力为P₁。

p₁＝p₀+p

④CO₂的体积计算：

根据气体状态方程，在等温条件下有：p₁V₁＝p_aV_a

当酸岩反应杯中温度降到初始温度时，则有：

所以，碳酸盐岩反应生成的CO₂气体在大气压下的体积V_x为：

V_x＝V_a-[V₀-15-W/ρ_岩]      (2)

其中：W——岩样重量，g；

ρ_岩——岩样的密度，mg/ml；

P_a、V_a为换算到大气压条件下带压气体的压力和体积，且

P₀＝Pa。

(2)碳酸盐岩含量计算公式

岩石样品中碳酸盐岩的含量以碳酸钙的质量分数来表示，其计算公式为：

η＝V_xρ/(44W)                        (3)

其中：η——岩样中碳酸钙的含量，％；

ρ——实验室温度、大气压下，二氧化碳气体密度，mg/ml；

W——岩样重量，g。

Claims (1)

1.一种压力-体积法碳酸盐含量测定仪，它由耐酸计量泵(1)、储酸杯(2)、进酸阀(3)、注酸阀(4)、计算机(5)、数据采集板(6)、排气阀(7)、压力传感器(8)、U型计量管(9)、酸岩反应杯(10)及电磁搅拌器(11)组成，其特征在于：电磁搅拌器(11)上放置有酸岩反应杯(10)，酸岩反应杯(10)内通过连接管线和注酸阀(4)连接有耐酸计量泵(1)，耐酸计量泵(1)上通过连接管线和进酸阀(3)连接有储酸杯(2)；酸岩反应杯(10)内通过另一根连接管线和排气阀(7)连接有U型计量管(9)和压力传感器(8)，U型计量管(9)的出口装有大气连通管(12)，压力传感器(8)通过电缆线与数据采集板(6)连接，数据采集板(6)通过通讯线与计算机(5)连接。

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