浅谈储层孔隙度测定仪
【摘 要】岩心孔隙度测定仪选定需要着眼于几个关键部件精度来分析，孔隙度测定仪的重要参数为压力、体积、温度，其中三个因素最重要的就是压力与体积的准确性。
【关键词】岩心；孔隙度；精确度；颗粒体积；误差
近年来，随着石油产业的不断扩大，人们对石油的需求日益增长，大规模的开采成了市场的需要。而实验室的技术支撑又成为测定石油储量的先决条件。基础孔隙度测定仪便是测定储层基础数据的仪器。以石油增产为背景的公司，在采购孔隙度仪也是存在着很多因素，国内外的仪器也存在着不同程度的差异，使孔隙度测定仪测量的数据准确性变得参差不齐。这些差异存在在哪？到底哪些因素影响到结果的准确性？
首先我们先了解一下孔隙度测定仪，它可测定颗粒体积与孔隙体积，再根据孔隙体积与岩样总体积的比得出孔隙度。公式如下：
￠=孔隙体积/总体积
假设它是一个理想的均匀圆柱体，总体积可以通过岩心尺寸计算出。孔隙体积可以通过测量总体积滑入颗粒体积计算得出：
孔隙体积=总体积--颗粒体积
使用测试室，可用于直接测定颗粒体积。因此，孔隙度可以从下面等式计算得出：
￠=（总体积-颗粒体积）/总体积
使用岩心夹持器，可以用于直接测定孔隙体积。因此，孔隙度可以从以下公式计算得出：
￠=孔隙体积/（孔隙体积+颗粒体积）
由于孔隙体积测定可以在有压力条件下进行，颗粒体积可以假定为保持常量；通过结合使用测试室和岩心夹持器，测量储层条件下的孔隙度可以实现它利用的波义耳定律检测得到样品的颗粒体积，由总体积得出孔隙体积，再与总体积比较，得出百分率就是孔隙度。基本原理就是波义耳定律：在定量定温下，理想气体的体积与气体的压力成反比。公式如下：
p1=初始压力 v1=初始体积 T1=初始绝对温度 p2=扩充压力 v2=扩充体积 T2=扩充绝对温度
国内外的孔隙度仪器均采用此公式作为数学基本模型，但是在选择气体上，先进孔隙度测定仪基本采用氦气作为测试气体，一般孔隙度测定仪选择则是氮气。差异之一就在这，储层岩心孔隙体积是非常小的，用氦气作为测量的介质，就是一大优点，氦气的分子量为2，而氮气的分子量14，从体积上看，氮气的分子进入到部分岩心内部的孔道是非常困难的，而氦气由于分子量很小能轻松的进入到孔隙的内部，使测量的精度更高。在气体的选择上尽量选用分子体积小又安全的气体作为测量介质才能提高精度。
其次，加工工艺要求高低是孔隙度仪准确性的必要条件。比如，管线的孔隙体积需要计入到计算的公式内，普通产品大多采用3mm的管线连接，而管线的壁厚确实不均匀，使得总体的体积有细小差异，但是叠加后这些体积产生的误差，足以使数据偏离真实值。另外截止阀开关的影响，单个提出截止阀的开关时应以不影响总体积为宜，加工精度低致使体积在开关的过程中变化，影响到测试的最终结果，参比筒与标准块的体积更是涉及到最终结果的准确性。参比筒应先确定容积，在效验的过程中才能使比率更接近测量岩心所需要的比率，否则比率的变化值尤其是低孔隙体积的测量会出现严重的误差，使测量结果严重偏离真实体积。而国标标块的精确度在标准中详细描述，标准块一组四块，材料为不锈钢，直径为25～25.4mm，高度分别为3.1～3.2mm（称为1号标准块，依次类推）、9.5～9.6mm（2号）、12.6～12.7mm（3号）和25.3～25.4（4号），表面粗糙度Ra≤0.8μm，标定准确度优于0.1%。在加工的角度来说，国标的精确度是远不够，每个标块的误差都在0.1mm，在测量角度来说显然是很粗糙的，这些标块测量误差，在测量孔隙体积比较大的岩心中，误差是可以接受的，但是在测量页岩和煤样的孔隙体积的过程中得到比率测得的值偏差就很大，甚至有可能出现负值。这样的结果显然很难让人接受。所以提高加工工艺是提高仪器精确度的必要条件。
再次，仪器仪表测量范围选择同样关系着仪器的结果的准确性。仪器仪表在精确度位数上是有很大的区别的。孔隙度仪器主要涉及压力计量与读取。我国压力表精确度参考最大基本误差绝对值与测量上限比值的百分数，是依据校验中所产生误差的大小来决定的。我国一般工业用压力表共分为4个准确度等级，符合JJG52-1999《弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表》检定规程对压力表拟定的允许误差。这4个准确度等级是：1级、1.6级、2.5级、4级。允许误差（按测量上限的百分数计算）分别为±1%、±1.6%、±2.5%、±4%。合理选择压力表准确度等级的方法 ， 应根据生产工艺、经济实用、检测方法等提出的要求，按被测压力最小值所要求的允许误差来选择准确度等级。一般孔隙度仪在选择压力表等级考虑是层位较高砂岩泥岩的比较多，压力表选择相对来说测量级别高精度较低，在页岩与煤样的低孔渗研究中，再选用同等级孔隙度测定仪去测定，已经超出最小测量范围，使得在市场中，一般孔隙度测定仪失去了竞争的优势。在孔隙度仪的研发要与实际结合，并带有前瞻性才会使仪器更有市场。仅仅是压力表的等级选择，就能决定仪器是否在领域内更广泛的适用。
总之，孔隙度仪器原理与测定的方法并不复杂，主要是因为仪器在选择与工艺上的误差导致，工厂在进行加工的过程中可以选择不同的方式来降低误差。第一，在气体选择上使用氦气。第二，使内部体积固定，降低固定容积误差来提高精度。第三，选择仪器仪表方面，选择精度高的产品，与仪器搭配，才能使孔隙度仪在使用中得出数据更具代表性。
参考文献：
[1]《SYT 6298-1997 岩心孔隙度测量仪》
[2]《JJG52-1999 弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表》
作者简介：杨彪（1984～）男，河北遵化人，本科，从事石油实验室仪器安装调试培训工作。