实验一 岩石孔隙度的测.docx

实验一岩石孔隙度的测定一．实验原理气体孔隙度仪是测量体积的一种仪器，用它可以测定岩样的骨架体积和孔隙度体积，利 用气体膨胀原理，即玻义尔定律，已知体积的气体在其确定压力下向未知体积等温膨胀，膨 胀后可测定最终的平衡压力平衡压力的大小取决于未知体积的大小，而未知体积的大小由 玻义尔定律求得该仪器可用两种气体作为驱替介质，氮气和氦气，对于一般的砂岩可用氦气，对于较为 致密的灰岩和孔隙较小的岩样可用氦气测定根据玻义尔定律，如图一2所示：气体的已知体积Vk与所测压力Pk下等温膨胀到未知室 kk体积V中，膨胀后测量最终平衡压力P,这个平衡压力取决于未知体积量，未知体积可以用 玻义尔定律求得：VkPk = VP+VkP （1）V = Vk（Pk -P）/P （2）对于低压真实气体，在弹性体积中作等温膨胀，考虑到器壁的压变性，忽略一些次要因 素，计算由下式表示：V = Vk （Pk-P） +E+^G（Pk-P） ⑶k P P k式中：V 未知室空间体积，cm3V——已知室空间体积，cm3kP——已知室的（原始）压力，MPakP——平衡压力，MPaP0——当天大气压力，MPaG——体积的压变系数一）岩样颗粒体积的测定 ： 由上述所知，只有用同样的方法进行两次实验就可以确定出岩样的颗粒体积，即未知室不装岩样时得到的平衡压力为卩］，未知室空间体积为V］。

V1 =Vk（Pk-Pi） +P1±P0G （Pk-P1） ⑷P 1 P1未知室里装上岩样时得到的平衡压力P,未知室的空间（包括岩心当中的空习体积）体 积V25）V1V2V = V (Z) ± (P — P)2 k P P k式（4）一式（5）为岩样的颗粒体积为VgVg这里应该指出的是：由于我们所用的气体空隙度仪结构设计上考虑了精度和已知室的校 正问题，所以在岩样杯（未知室）中装满了不同体积的钢块，在测定卩］时应在岩样杯中装1/4满钢块，测定P时应从杯中取出与岩样体积相当的钢块体积，记录取出的钢块体积“钢，所 以颗粒体积为Vg=Vi+V钢-V26）（二）岩样外表体积和孔隙度的确定1、 外表体积的求法：Vf = HD2n/4 （7）式中：Vf 岩样外表体积，cm3D 岩样直径，cmH 岩样高度，cm2、 孔隙度的求法根据下式就可求出岩样的空隙度①：(8)①=1-Vg/Vf（三）公式（3）中V、G的确定k其方法是在同一原始压力P下测定：k岩样杯中装满钢块时的平衡压力P1；从杯中取出1号钢块后的平衡压力P2；从杯中取出3号钢块（同时装入1号钢块）后的平衡压力P3；根据公式（3）就可以知道下面三个描述性方程Pk-P1）1、23、V1 = V* (管)+汁119）V2=Vk (pk-p2)+ p2+p0 Gp2 p2Pk-P2)10)=Vk (Pk-P3) + P3+P0 G p3 p3由(11)—(9)式得：V3Pk-P3)11)V3 - V1 = Vk由（10）—（9）式得：V2-V1=V令：b = G-1)(P33A = pk-pk-1)P1+P0) ]GP1+P0) ]GP1+P0)12)(13)C=&_Pkp p21P1+P0)D=(P£-1)(P2 + P0)-(p£-1)21有：V3-Vi=A・Vk + B・GV - V = C・V +D・G2 1 k 经整理得G = A(V2-V1)-C(V3-V1) (14)AD-BCV =d(V3-Vi)-b(V2-Vi) (15)k AD-BC式中(V2-V1)——第一次取出的1号钢块体积；cm3 (V：-v1)——第一次取出的3号钢块体积；cm3P0——大气压力；MPa二．测量参数表岩石孔隙度测量参数记录表序号项 目符号测量值1岩样编号N200509232大气压，MpaP介1. 03岩样长度，cmL4.9724岩样直径，cmD2.5005原始压力，MpaPk0.56586杯中装满钢块时平衡压力，Mpa匕0.45317取出1号钢块时平衡压力，Mpa0.429381号钢块的体积，cm3%1.4539取出3号钢块同时装入1号钢块时平衡压力，MpaP.0.4814103号钢块的体积，cm3%6.40111杯中装样品时的平衡压力，MpaP0.360712装岩样时从杯中取出的钢块体积，cm3V 钢20.666三•用式(14)和(15)计算Vk和G根据实验测得的数据，计算出：A= pk-pk=0.309P3 P1B = (pk - 1) (P + P ) - (£k - 1) (P +P ) =0.399MpaP3 3 0 P1 1 0C = £k-£k=0.069 P2 P1D =(Pk-1)(P2 + P))-(Pk-1) (Pi + Po )=0.093MpaV - V = V = 1.453cm32 1 )1V -V = V = 6.401cm33 2 03因此，根据式（14）和式（15）得：G =心雹嘗-"=6-060 c%paAD-BCVk = d(V3-Vi)-b(V2-Vi)=12.891 cm：k a rt or*四．用式(8)计算岩样孔隙度 根据实验测得数据，计算出：V = V (Pk-Pi) +Pi+PoG (P -P)=1.016 cm31 k p p k 1P1 P1V =V(g)+P+£oG (P -P)=1.254 cm32 k p p kV = V +V -V = 20.429 cm3 g 1 钢 2Vf = HD2n/4=24.406 cm?因此，根据式(8)，得：。