style="width:6.03987in;height:4.26668in" />6 本文是学习GB-T 34533-2017 页岩氦气法孔隙度和脉冲衰减法渗透率的测定. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了页岩氦气法孔隙度和脉冲衰减法渗透率的测试方法。
本标准适用于页岩氦气法孔隙度和脉冲衰减法渗透率的测试，同时也适用于其他致密岩石氦气法
孔隙度和脉冲衰减法渗透率的测试。
本标准氦气法孔隙度测试范围：1.0%～10.0%,脉冲衰减法渗透率测试范围为1.0×10-⁵
mD~
1.0×10- ¹mD'。
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 23561.3 煤和岩石物理力学性质测定方法
第3部分：煤和岩石块体密度测定方法
GB/T 29172—2012 岩心分析方法
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
上游室 upstream cell
渗透率测试过程中，与样品进气端相连接的容器。
3.2
下游室 downstream cell
渗透率测试过程中，与样品出气端相连接的容器。
3.3
上游压力 upstream pressure
上游室的压力。
3.4
下游压力 downstream pressure
下游室的压力。
3.5
氦气法孔隙度 helium porosity
依据波义尔定律，利用氦气法测得的岩石孔隙度。
1) 1 mD=0.98×10-³μm²
GB/T 34533—2017
3.6
脉冲衰减法渗透率 pulse decay permeability
依据气体非稳态流动理论，利用脉冲衰减法测得的岩石渗透率。
根据波义尔定律，利用氦气测得岩石的骨架体积，通过岩石的总体积(包括岩石的孔隙体积)和骨架
体积计算的孔隙度。
对一定规格的柱塞状岩石样品，饱和某一压力的气体，待压力稳定后，可以通过降低下游压力，建立
岩心上游端和下游端的压差；在气体渗流过程中，上游压力不断降低，下游压力不断升高，并逐渐趋于平
衡；通过建立上下游平均压力与时间的函数关系(参见附录 A),
计算岩石的渗透率。
压力传感器精度不低于±0.0689 kPa(0.01 psi),样品室体积推荐为20 cm³~100
cm³。
压力传感器精度不低于±0.0689 kPa(0.01 psi),压差传感器精度不低于±0.0689
kPa(0.01 psi),
上游室体积与下游室体积尽量保持一致，约为10 cm³。
温度精度不低于±0.5℃。
感量0.001 g。
精度0.002 cm。
纯度>99 . 99%
纯度>99.99%。
GB/T 34533—2017
氦气法孔隙度测试仪主要由参比室、样品室以及进气阀、连接阀和排气阀等组成，见图1。
style="width:6.03987in;height:4.26668in" />6
说明：
2——连接阀；
3——排气阀；
4——参比室压力传感器；
5——样品室压力传感器；
7——样品室；
8——页岩样品。
图 1 氦气法孔隙度测试仪示意图
6.2.1.1 采集未被污染的页岩样品，如果需要洗油按照
GB/T 29172—2012 的3 . 6执行。
6.2.1.2 将样品粉碎至425μm～830μm(20
目～35目),称取质量为30 g～100g 的样品。
6.2.1.3
将样品放入烘箱中，在105℃条件下烘干至恒重，记录烘干后样品质量为m。
6.2.2.1 视密度测试
按照 GB/T 23561.3执行。
6.2.2.2 体积标定
6.2.2.2.1
在空白的样品室内放置若干个已知体积的圆柱型钢块，装满样品室后密闭样品室。
6.2.2.2.2 向参比室内充入压力约1.378 MPa(200
psi)的氦气，待压力稳定后，分别记录参比室和样品
室的压力值。
GB/T 34533—2017
6.2.2.2.3 压力值。 6.2.2.2.4 6.2.2.2.5 6.2.2.2.6
6.2.2.2.7
打开连接阀，等待参比室与样品室的压力平衡(压力平衡时间不少于25 min),
然后记录平衡
打开排气阀，排空样品室及参比室内的气体。
打开样品室，从样品室取出一个圆柱型钢块，密闭样品室。
重复6.2.2.2.2～6.2.2.2.5步骤，测试3次～5次。
利用波义尔定律计算并标定参比室和样品室的体积。
6.2.2.3 骨架体积测试
6.2.2.3.1 将样品放入样品室，封闭样品室。
6.2.2.3.2 向参比室内充入压力约1.378 MPa(200
psi)的氦气，待压力稳定后，分别记录参比室压力p.
以及样品室压力 ps。
6.2.2.3.3 打开连接阀，待压力平衡后(压力平衡时间不少于25 min),
记录系统压力 pb。
6.2.2.3.4 打开放气阀，将氦气排出，取出样品，测试结束。
按照式(1)计算出样品的骨架体积V:
p. ×V,+p. ×(V 。-Vg)=pb×(V 。+V,-Vg) (1)
按照式(2)计算出总孔隙度φ:
style="width:4.20662in;height:0.66in" /> (2)
式(2)中 
style="width:0.93991in;height:0.59334in" /> 0
式中：
p,- 参比室的初始压力，单位为兆帕(MPa);
p 、——样品室的初始压力，单位为兆帕(MPa);
pb— 平衡后的压力，单位为兆帕(MPa);
V,—— 样品总体积，单位为立方厘米(cm³);
V,—— 样品骨架体积，单位为立方厘米(cm³);
V。— 样品孔隙体积，单位为立方厘米(cm³);
V。——样品室体积，单位为立方厘米(cm³);
V,— 参比室体积，单位为立方厘米(cm³);
m ——样品质量，单位为克(g);
p — 样品视密度，单位为克每立方厘米(g/cm³)。
6.3.1.1 钻取直径为2.5 cm 或3.8 cm
的柱塞样品，长度一般为直径的1倍～2倍。如果需要洗油按照 GB/T 29172—2012
的3.6执行。
6.3.1.2
柱塞样品两端面磨平，样品完整。如有裂缝，需记录。
6.3.1.3
将样品放入烘箱中，在105℃条件下烘干至恒定质量，记录烘干后样品质量为m。。
style="width:1.10668in;height:0.61996in" />GB/T 34533—2017
6.3.2.1 视密度测试
按照 GB/T 23561.3 执行。
6.3.2.2 体积标定
按照6.2.2.2执行体积标定。
6.3.2.3 骨架体积测试
按照6.2.2.3执行骨架体积测试。
按照式(3)计算出样品的骨架体积V:
p 。×V+pe×(V 。-Vge)=pbe×(V 。+Vre-Vg)
按照式(4)计算出有效孔隙度φ。:
style="width:4.52003in;height:0.6534in" />
式(4)中
式中：
pe— 参比室的初始压力，单位为兆帕(MPa);
pse— 样品室的初始压力，单位为兆帕(MPa);
phe— 平衡后的压力，单位为兆帕(MPa);
Vu— 样品总体积，单位为立方厘米(cm³);
Ve— 样品骨架体积，单位为立方厘米(cm³);
V— 样品孔隙体积，单位为立方厘米(cm³);
V 。— 样品室体积，单位为立方厘米(cm³);
Vm— 参比室体积，单位为立方厘米(cm³);
m。——样品质量，单位为克(g);
p 样品视密度，单位为克每立方厘米(g/ cm³)。
………………… (3)
……………… ……… (4)
脉冲衰减法渗透率测试仪主要由夹持器、上游室、下游室、压力传感器和压差传感器等部件组成(见
图 2 ) 。
style="width:2.83342in" />class="anchor">GB/T 34533—2017
style="width:8.95337in;height:4.48008in" />
说明：
2 - 上下游室连接阀； 3 —上游室进气阀；
4 — 上游室出气阀； 5 ——下游室出气阀；
9 — 压力传感器； 10— 岩心夹持器； 11——岩石样品；
12——上游室；
13——下游室；
14——上游缓冲室； 15——下游缓冲室。
图 2 脉冲衰减法渗透率测试仪示意图
按照6.3.1准备测试的样品或直接使用有效孔隙度测量后的样品。
7.3.1
按照6.3进行样品有效孔隙度的测试，如已知样品有效孔隙度，不需执行该步骤。
7.3.2 用游标卡尺测量样品的直径和长度，并记录。如有裂缝，需记录。
7.3.3 将样品装入岩心夹持器中，加载一定的围压(推荐为10 MPa)。
7.3.4
打开进气阀(1)"、上下游室连接阀(2)、上游室进气阀(3)、上游室出气阀(4)和下游室出气阀
(5),关闭排气阀(6)和针型阀(7),往测试系统中注入氮气，确保系统内的压力(推荐为7
MPa) 小 于 围压。
7.3.5 关闭进气阀(1),等待岩石样品饱和氮气(饱和时间不少于5 min),
记录系统内的压力，该压力为 孔隙压力。
2) (1)代表图2中所示1——进气阀，下述其他情况相同。
GB/T 34533—2017
7.3.6
关闭上下游室连接阀(2)和上游室进气阀(3),打开排气阀(6),缓慢打开针形阀(7),排出下游室
中一定量的气体，使得上下游的压差达到0.0689 MPa～0.2067 MPa(10 psi～30
psi)时，关闭下游室出 气阀(5)。
7.3.7 上下游压差每降低0 .00689 MPa(1
psi),记录下游压力、上下游压差和时间。
7.3.8 当上下游压差下降至一定值时(推荐压差小于初始压差的1/3),停止测试。
7.3.9
打开上下游室连接阀(2)、上游室进气阀(3)和下游室出气阀(5),完全打开针形阀(7),放空系统
内气体，卸载围压，取出样品。
按照式(5)计算脉冲衰减法渗透率值，具体推导过程见附录 B。
style="width:4.72677in;height:1.03334in" /> (5)
式 中 ：
k - 脉冲衰减法渗透率，单位为毫达西(mD);
S₁— 直线斜率；
— 气 体 黏 度 ， 单 位 为 帕 · 秒(Pa · s);
L — 岩样长度，单位为厘米(cm);
f,— 实际气体偏离理想气体的特性值(查附录C);
A — 岩样截面积，单位为平方厘米(cm²);
pm— 上游室与下游室平均压力，单位为帕(Pa);
V₁— 上游室体积，单位为立方厘米(cm³);
V2— 下游室体积，单位为立方厘米(cm³);
f 流量校准因子，见附录 B。
8.1.2 孔隙度和渗透率测试过程中，测试系统的温度变化不大于1℃。
8.2.1 氦气法孔隙度值修约到2位小数，以百分数表示；
8.2.2 脉冲衰减法渗透率值修约到3位有效数字，mD。
实验结果的重复性限和再现性限应符合表1和表2的要求。
表 1 氦气法孔隙度重复性限 r 和再现性限R
|
|
|
|---|---|---|
|
|
|
|
|
|
GB/T 34533—2017
表 2 脉冲衰减法渗透率重复性限 r 和再现性限R
|
|
|
|---|---|---|
|
|
|
|
|
|
报告格式参见附录 D。
GB/T 34533—2017
(资料性附录)
脉冲衰减法渗透率测试中压力变化曲线
脉冲衰减法渗透率测试中压力随时间的变化曲线参见图 A.1。
style="width:10.8066in;height:7.8133in" />
l/min
图 A.1 脉冲衰减法渗透率测试中压力随时间的变化曲线
GB/T 34533—2017
(规范性附录)
脉冲衰减法渗透率公式推导
B. 1 脉冲衰减法渗透率公式推导
依 据GB/T 29172—2012
中7.7.4可知，脉冲衰减法渗透率测试过程中孔隙压力的变化很小，△Pp
与时间t 的关系可以简化用式(B. 1) 表示为：
In( △Pp)=ln(f₀)+s₁t …………… … …… (B.1)
式(B. 1) 中 ，f。 为常数。
△Pp 由 式(B.2) 表 示 ，s₁ 由 式(B.3) 表示：
style="width:2.75333in;height:0.68002in" /> …………… ………… (B.2)
style="width:3.17341in;height:1.02014in" /> … … … … … … … … … …(B.3)
式(B.3) 中 f₁=0i/(a+b),0₁ 为超越方程 tanθ=(a+b)θ/(0²-ab) 的第 一
个正数解。
style="width:1.79989in;height:0.63998in" /> ……… ……………… (B.4)
由 式(B. 1) 可知，作 In( △Pp) 与 时 间 t 的关系图，其拟合直线的斜率为
s, 再 由 式(B.5) 计 算 渗
透率。
style="width:4.71339in;height:1.03334in" /> … … … … … … … … … …(B.5)
GB/T 34533—2017
(资料性附录)
22℃下氮气的 f, 值参考表
22℃下氮气的f, 值参考表C.1。
表 C.1 22℃ 下氮气的f, 值参考表
|
|
|
|
|---|---|---|---|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
GB/T 34533—2017
(资料性附录)
报告格式
D.1 页岩氦气法孔隙度测试报告(见表 D.1)
表 D.1 页岩氦气法孔隙度测试报告
井号/地点： 大气压力： 实验温度：
|
|
|
|
|
|
|
|---|---|---|---|---|---|---|
检测人： 审核人： 分析日期：
D.2 页岩脉冲衰减法渗透率测试报告(见表 D.2)
表 D.2 页岩脉冲衰减法渗透率测试报告
井号/地点： 大气压力： 实验温度：
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
检测人：
审核人：
分析日期：
GB/T 34533—2017
更多内容 可以 GB-T 34533-2017 页岩氦气法孔隙度和脉冲衰减法渗透率的测定. 进一步学习