《第二章柱塞岩样制备方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章柱塞岩样制备方法（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 柱塞岩样样制备备方 法主讲讲人:韩韩学辉辉博士(后) 副教授1主要内容2.1柱塞岩样的概念 2.2使用钻取柱塞岩样的优点 2.3制备柱塞岩样的一些方法和质量控 制2.3.1岩样钻取及质量控制 2.3.2端面切割、抛光与质量控制 2.3.3岩样几何尺寸的测量 2.3.4洗油方法及质量控制 2.3.5洗盐方法及质量控制 2.3.6烘干方法及质量控制 2.3.7饱和度控制方法及质量控制22.1柱塞岩样的概念通常指直径为25.445mm，长为25.450mm的圆柱体岩样 。 特点：线径和体积较小，形状规整，易于钻取，有两个平行端面 。 区别岩样： 块状岩样、颗粒样、方岩样、全直径岩样。全直径岩
2、 样柱塞岩 样块状岩 样颗粒 样方岩 样32.2使用柱塞岩样的优点1)易于加工。lD=2r柱塞样的几何描 述使用空心圆柱 钻头即可。4l22L4Lrk S D2)形状规则，有关几何尺寸概念明确 如长度、直径、体积等，可为孔隙度、渗透率、电阻率、声速等测 量 等提供便利条件。lD=2r柱塞样的几何描 述如： 对孔隙度测测量，有利于确定 岩 样的总体积； 对渗透率测测量，有利于确定 横 截面积和长度； 对电电阻率测测量有利于确定电 极 系数，完成电阻和电阻率的 转换 ; 对声速测测量易于确定声波传 播 距离等。APV 1 D 2 l r 2 l 4K QLl tv 53)两平行端面的存在，确保了探
3、头和岩样的良好耦合，有 利 于提高岩石物理实验的精度。如：对于电阻率测量，有利于减 少 接触电阻(空气或油污导电 性 差)； 对于声波测量，有利于减少由于 耦 合不好导致能量损失(界面的 多次 散射和干涉)严重的情况， 可提高 声速、声衰减的测量精 度。耦合不好的情况电(声) 场电(声) 场电(声)场激发和测量探 头耦合好的情况 电(声)场激发和测量探 头62.3制备柱塞岩样的一些方法和质量控制2.3.1岩样钻取及质量控制2.3.2端面切割、抛光与质量控 制2.3.3几何尺寸的测量及质量控 制2.3.4洗油方法及质量控制2.3.5洗盐方法及质量控制2.3.6烘干方法及质量控制2.3.7饱和度控
4、制方法及质量控 制72.3.1岩样钻取与质量控制此处的钻取指从钻井取心或者地质露头上钻取柱塞岩样的过程 。使用工具钻样 机。注意事 项 1)冷却钻头的钻取液的使 用 原因：钻取液使用不当，可能改变岩石的矿物结构，甚至导致孔隙结 构的变化。如：当岩样富含吸水性较强的粘土矿物(如伊利石、蒙脱石 或 伊蒙混层)，若使用清水，可能由于矿物的吸水膨胀导 致粘土矿物 晶体结 构的变化，同时体积膨胀后会占据部分孔隙空间，导致孔隙 体积、大 小、形状等发生变化。在岩性不明的情况下，应优 先使用煤 油作为钻 取 的工作液。HZ-I岩样钻样钻 取 机82)钻具(岩样)应固定好，钻压应 保持均匀原因：如钻具晃动，钻
5、进 不均匀，导致岩样侧 面出现扭曲等不规则 形状 ， 会对岩样的直径测量带来麻烦。质质量控制方法： 使用游标卡尺测量圆周方向上3个以上不同位置处的直径，其最大和最小长度偏差在游标卡尺的最小分度值之内，即小于等于0.02mm。如 果 不合格，应废 弃不用。D1D3 D2柱塞岩样钻 取质量控制方法图 示MaxD MinD 0.0292.3.2端面切割、抛光与质量控制某型号岩心端面磨床某型号岩心切磨机 注意事项项： 1)工作液的使用同岩样钻取。 2)刀具(金刚砂轮)和岩样的固定端面切割、抛光方法： 用切磨机切割出圆柱体端面，使用端面磨床抛光至端面平行，光滑。工具:切磨机、端面磨床。10尽量避免偏切、
6、偏磨的现象 。质质量控制方法：使用游标卡尺测量长度方向上3个以上不同位置处测量的长度，其 最 大和最小长度偏差在游标卡尺的最小分度值之内，即小于等于 0.02mm。 如果不合格，则重新切割和抛光。l2l3l1Maxl Minl 0.02柱塞岩样端面切磨质量控制方法图 示11电子数显卡 尺2.3.3岩样几何尺寸的测量目的： 准确计量长度、直径，检查岩样钻取 、 切磨质量，为准确计算岩样总体积、声 波走 行距离、电极系数等提供技术支持。工具： 游标卡尺，测量精度0.02mm。方法: 参见钻样见钻样 和端面切磨质质量控制方法 . 质质量控制方法： 多次测量，取平均值。示例： 某岩样长 度、直径的重复
7、测量结 果测量序次123456平均值不确定度测量值直径,mm25.3625.3425.3525.3525.3625.3425.350.0125.350.01长度,mm50.1250.1350.1350.1150.1250.1250.120.0150.1212 0.012.3.4洗油方法及质量控制洗油：即从岩样中“洗”去原油的过 程。 此处的洗等同于“清除”。必要性：测准孔隙度、渗透率 来自油气藏的岩心，孔隙中含有原油，原油会占据一部分孔隙体积，如果不 洗油，会对岩样的孔隙度、绝对 渗透率的 测量产生影响。 测量Archie公式中地层 因素的需要。洗油的原理：相似相溶定理:即性质相似的两种物 质
8、能互相溶解 。13(1)溶剂抽提法原理在常温、常压下，使用脂肪抽提器 ， 加热该仪 器下部的容量瓶中能够溶解原油组 分 的有机溶剂，使纯净 洗油溶剂沸腾后 呈蒸气 状态上升至上部的冷凝系统，然 后滴入中部 岩样室，浸泡和反复冲洗岩 样，直至达到可 以一定的液面高度后， 利用虹吸的方式将洗 出原油及洗油溶剂 混合液吸回到仪器下部的 容量瓶，周而 复始，以达到逐步将原油洗出 的目的。1)洗油的方法原理 目前，常用的洗油方法有溶剂抽 提法、增压洗油法 和二氧化碳驱替洗油方法。脂肪抽提器结构示意 图 特点： 浸泡接触溶解岩样中的原油组分，能够接触的原油比较有限。14(2)增压洗油法原理 实质 上，该方
9、法的原理与溶剂抽 提法大致相同，只是工作时的压力 不 同。该方法利用压力可加快有机溶剂 从液体变成气体分子的原理， 可以加 快洗油的进程，较溶剂抽提法的洗油 效率要高很多。 压力上 限：一般可为4MPa(40个大 气压) 温度上限：一般为105(使用电热 管 加热)某高压岩心自动洗油仪注意：相对脂肪抽提法，盛放洗油溶剂的容器内由常压转变 成了高压,温 度 变为 高温。 特点： 浸泡接触溶解岩样中的原油组分，能够接触的原油比较有限。但较脂肪抽提法的洗油效率高 。15(3)二氧化碳驱替洗油方法原理溶有二氧化 碳气体的洗 油溶剂加压：使溶剂进入岩样孔隙溶解原油组 分岩心(压力) 室溶有二氧化碳气体的
10、 洗油溶剂卸压：后依靠气体膨胀携带含原油的溶剂离开岩样孔 隙该方法与溶剂抽提法和增压洗油法有本质的不同，它是利用溶解气驱的 原理，把溶有二氧化碳气体的洗油溶剂，在加压(通常为6.9MPa)条件下注入 岩样，使溶剂和原油混溶，随后卸去压力，利用二氧化碳的体积膨胀，将溶 有原油的洗油溶剂从岩样孔隙中排除，反复进行若干次，以达到洗油的目的 。特点： 通过加、卸压能够使溶剂更大程度接近岩样孔隙(喉)内的原油组分，因此 洗油更彻底。PP P岩心(压力)室二氧化碳驱替洗油过程图示 注意事项项： 由于压力可能破坏岩样，对疏松岩样加压和卸压过程宜缓慢(30分钟或更长)1 。62)洗油溶剂的选取自学洗油的过程就
11、是有机溶剂溶去原油组分的过程。原油有机组分：油质、胶质、沥青质。 凡能溶于氯氯仿和四氯氯化碳的组组分称为为油质质，它们是石油中极性最弱的部分，其成分主要是饱和烃和一部分低分子芳烃。溶于苯的组组分称为为苯胶质质，其成分主要是芳烃和一些具有芳环结 构的 含 杂元素的化合物（主要为含S、N、O的多环芳烃）。用酒精和苯的混合液（或其它极性更强的如甲醇、丙酮等）作溶剂， 可以得到酒精-苯胶质质（或其它相应组 分），此类胶质的成分主要是含杂元 素的非烃化合物。用石油醚分离，溶于石油醚醚的部分是油质质和胶质质。剩下不溶于石油醚醚 的组组分（但可溶于苯、二硫化碳和三氯氯甲烷烷等中性有机溶剂剂，呈胶体溶 液 ，
12、可被硅胶吸附）为沥为沥 青质质；后者是渣油的主要组分，其主要成分是结 构复杂的大分子非烃化合物 。17常用的洗油溶剂有多种，如：甲苯、苯、苯-甲醇-三氯 甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、二甲苯、丙酮、二氯乙烯、四 氯乙烯、石脑油、乙烷、石油醚、溶剂汽油等。事实上，没有哪一种洗油溶剂能够将原油全部清洗干净 ， 因此常常会根据石油的组分选择它们的混合溶液来做洗 油溶 剂。原则则上，应该应该 在工作区域的研究基础础上，首选选那些清洗 效果好，毒性小，不容易损损害和改变变岩样样孔隙结结构的洗油溶 剂剂。18洗油溶剂选取的一般原则(1)岩样内含有水时，使用四氯化碳洗油时会形成酸性化合物，在高温下会 放出光气，
13、将不溶物质残留于岩样； (2)对富含泥质的岩样，不能使用高沸点的甲苯(沸点为108)，以避免粘 土矿物由于失去结晶水而导致岩样孔隙结构的变化； (3)对亲油岩样，可选用溶剂汽油、四氯化碳(岩样中不含水时使用)或石油 醚，这些溶剂可在一定程度减小对润 湿性的伤害； (4)而对于中性或者亲水岩样，可选用1:2或1:3的酒精-苯。如果抽提含沥青 基原油的样品，则选用甲苯或70氯烷加上30甲醇清洗。 (5)如果不知道地层的润湿性，应按亲油岩样处 理，以免对岩样的润湿性造 成伤害。19原理：石油的芳烃和非烃组 分的荧光性。 仪仪器：吸量管、试管、紫外光 仪(荧光灯) 具体操作方法：肉眼观察岩心室内溶剂无
14、色时，将其吸出 5ml至试管，在 紫外光仪下中照射，与荧光标准液的荧光颜色做对比，确定荧光级别 。 荧荧 光液配制方法：使用滤纸 除去原油中机械杂质 ，使用无水氯化钙脱水、 脱盐 ，量取0.5克原油，用氯仿稀释至50ml，取5ml (内含0.05克) 为15级。 将 15级稀释1倍，量取5 ml （0.025） 为14级，按此法依次得到13级直至1 级。标 准15140.0250.005130.01250.0025.31.22*10-52.44*10-626.10*10-61.22*10-613.05*10-66.1*10-7关系式0.5* 2n150 .5 * 2 n 15含量和浓度随级别成
15、指数关系减 小含量 0.05浓度 0.01特点：13)洗油质量的检查 目的：检查 洗油的效果，是否将原油较好地除去。 (1)荧光检查方法202灵敏度高，浓度在百万分之一即可探测 。检查标检查标 准：当荧光越暗(深于3级)，说明含油量高，岩心继续洗油；当荧光等 级 为12级时，使用洗油溶剂重新浸泡8小时，荧光检查其等级小于3 级时说 明洗油合格，大于3级则 不合格，继续 洗油至检测 合格。注意： 荧光颜色与石油或沥青质性质有关：轻质 油呈淡兰色，含胶质较 多呈黄色或绿色，含沥青质较 多则含褐色。21(2)润湿性测量一般地，Amott-Havey指数越低，说明洗油越彻底。有关润湿性的概 念及测量以
16、后做详细说 明。 一般地，润湿性测量过程比较复杂，测试时间较长 ，单纯 作为洗 油质 量检查 方法是不适合工程实际 的。(3)经验法一般地，在某油田，由于原油组分比较接近，使用相同溶剂、相同 洗油设备 ，工作相同时间 的洗油效果应当比较接近。因此，可参考以往 的 工作经验，在清洗一定时间(通常可洗净的时间)后，肉眼观察岩心 室的溶 剂，如与新鲜溶剂一样透明无色，则可认为 洗油合格。224)安全事项洗油溶剂常为剧毒类化学药剂，如甲苯、甲醇、四氯化 碳等，会对人体产生一些不同程度地伤害，甚至致命。因此 ， 在洗油操作的过程中，应尽量避免直接接触、吸入洗油 溶剂，清洗时填加和清除溶剂时需要戴防毒面具，洗油操作 应在通风橱中进行。洗油后的岩
