一、 概述
孔隙度是巖石的重要性質(zhì)之一。它定義為孔隙體積與巖石幾何體積的比值，通常用百分?jǐn)?shù)表示。這種油田水或烴類物質(zhì)占據(jù)的孔隙空間的大小，無論對(duì)合理評(píng)價(jià)油藏，還是對(duì)油藏進(jìn)行工程施工都是必不可少的參數(shù)。我公司根據(jù)美國巖心公司的孔隙度儀并參考了大量的資料設(shè)計(jì)的氣體孔隙度儀，儀器優(yōu)點(diǎn)測試精度高，可調(diào)范圍寬。可手動(dòng)或自動(dòng)操作。儀器測試過程符合SY/T5336—1996標(biāo)準(zhǔn)?？赏瑫r(shí)測量巖心的孔隙體積、骨架體積和孔隙度。儀器的檢測、測試、數(shù)據(jù)處理、打印報(bào)告全過程均由計(jì)算機(jī)控制。具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、測定速度快、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，是巖心分析實(shí)驗(yàn)室必不可少的裝置。
二、 儀器主要技術(shù)參數(shù)
1、巖心尺寸：Φ25.4×30～80mm
2、測量氣體：
（1）氣源：氦氣、氮?dú)?/p>
（2）輸入壓力：1.2MPa
（3）測試壓力：0.7MPa
3、控制氣體：
（1）氣源：空氣、氮?dú)?/p>
（2）環(huán)壓壓力：1.2MPa
（3）控制壓力：0.4～0.7MPa
4、電源：220V±10V 頻率50HZ
5、測量精度：≤0.5%
6、標(biāo)準(zhǔn)塊體積：見表
三、 工作原理
氣體孔隙度儀是測量體積的一種儀器，用它可以測定巖樣的骨架體積和孔隙度體積，利用氣體膨脹原理，即玻義爾（BoyLE）定律，已知體積的氣體在確定的壓力下向未知體積等溫膨脹，膨脹后可測定終的平衡壓力。平衡壓力的大小取決于未知體積的大小，而未知體積的大小由玻義爾定律求得。
該儀器可用兩種氣體作為驅(qū)替介質(zhì)，氮?dú)夂秃?，?duì)于一般的砂巖可用氮?dú)猓瑢?duì)于較為致密的灰?guī)r和孔隙較小的巖樣可用氦氣測定。用氦氣的理由是：①微小的氦氣（分子半徑r=0.9A）作為介質(zhì)能夠進(jìn)入與油藏巖石伴生的毛細(xì)管；②分子量低的氦氣（M=4）對(duì)巖石具有較高的滲透能力，這就是利用氦氣進(jìn)入多空介質(zhì)；③巖石表面對(duì)氦氣吸附性較差。
根據(jù)玻義爾定律如圖1所示：氣體的已知體積VK與所測壓力PK下等溫膨脹到未知室體積V中，膨脹后測量終平衡壓力P這個(gè)平衡壓力取決于未知體積量，未知體積可以用玻義爾定律求得：
圖1：BoyLE原理圖
①
②對(duì)于低壓真實(shí)氣體，在彈性體積中作等溫膨脹，考慮到器壁的壓變性，忽略一些次要因素，計(jì)算由下式表示：
③
式中：V——未知室空間體積，cm3
VK——已知室空間體積，cm3
PK——已知室的（原始）壓力，MPa
P——平衡壓力，MPa
P0————— 當(dāng)天大氣壓力，MPa
G———體積的壓變系數(shù)。
㈠．巖樣顆粒體積的測定：
由上述所知，只要用同樣的方法進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)就可以確定出巖樣的顆粒體積，即未知室不裝巖樣時(shí)得到的平衡壓力為P1，未知室空間體積為V1。
④
未知室里裝上巖樣時(shí)得到的平衡壓力P，未知室的空間（包括巖心當(dāng)中的孔隙體積）體積V2
⑤
④式-⑤式為巖樣的顆粒體積為Vg
這里我們應(yīng)該指出的是：由于我們所用的氣體孔隙度儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上考慮了精度和已知室的校正問題，所以在巖樣杯（未知室）中裝滿了不同體積的鋼盤，在測定P1時(shí)，應(yīng)在巖樣杯中裝滿鋼圓盤，測定P時(shí)應(yīng)從杯中取出與巖樣體積相當(dāng)?shù)匿摫P體積，記錄取出的鋼圓盤體積V鋼，所以顆粒體積應(yīng)為
⑥
㈡用TY-B巖心夾持器測定巖樣的孔隙體積：
用氣體孔隙度儀與TY-B巖心夾持器連接，就可以測定巖樣的孔隙體積，TY-B巖心夾持器如圖2所示：（見圖2）
首先在夾持器中裝一個(gè)不滲透的鋼（或有機(jī)玻璃）柱塞，然后打開閥門使已知室的氣體膨脹到夾持器中，獲得平衡壓力P1即得到一個(gè)空間（包括通往加壓柱塞管線的空間）體積為V1。
然后，用標(biāo)準(zhǔn)圓形巖心替換夾持器中的鋼柱塞，用同樣的方法獲得平衡壓力，即又得到一個(gè)空間體積V1（包括巖樣內(nèi)孔隙體積+V1）、巖樣的孔隙體積VP為：
圖2：巖心夾持器圖
㈢巖樣外表體積和孔隙度的測定
外表體積的求法：
⑦
式中：Vf——巖樣外表體積，cm 3
D——巖樣直徑，cm
H——巖樣高度，cm
2、孔隙度的求法：根據(jù)下式就可以求出巖樣的孔隙度
：
或
⑧
㈣．公式③中Vk、G確定：
其方法是在同一原始?jí)毫k下測定：
①．巖樣杯中裝滿鋼圓盤時(shí)的平衡壓力P1。
②．從杯中取出號(hào)鋼圓盤后的平衡壓力P2。
③．從杯中取出第三號(hào)鋼圓盤（同時(shí)裝進(jìn)號(hào)鋼盤）的平衡壓力P3。
根據(jù)公式③就可以知道下面三個(gè)描述性方程；
⑨
⑩
⑾
由⑾－⑨式得：
⑿
由⑩－⑨式得：
⒀
令：
所以：
經(jīng)整理得：
⒁ 
⒂ 式中：
——————次取出的號(hào)鋼圓盤體積；
——————第二次取出的第三號(hào)鋼圓盤體積；
————————大氣壓力。
其余符號(hào)同前
四、 儀器結(jié)構(gòu)及各部件說明：
本儀器是根據(jù)玻義爾定律設(shè)計(jì)的，所以等溫很重要，故要求安裝在非通氣區(qū)，沒有空氣直接流通的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，只要溫度穩(wěn)定在2%范圍內(nèi)，即可測得較穩(wěn)定的結(jié)果。
巖心自動(dòng)控制測試系統(tǒng)由巖心夾持器系統(tǒng)（骨架夾持器、孔隙夾持器等）、自動(dòng)氣控系統(tǒng)（自動(dòng)氣控閥等）、壓力系統(tǒng)（壓力調(diào)節(jié)閥、壓力表、壓力傳感器等）等組成。
數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、操作面板等自動(dòng)控制部分組成。
1、 帶有調(diào)節(jié)器的高壓鋼瓶一個(gè)（用戶自備），瓶內(nèi)壓力約15MPa，用它來作儀器的氣源。
2、 氣源閥：供給孔隙計(jì)調(diào)節(jié)器低于1MPa，氦（氮）氣，當(dāng)供氣閥關(guān)閉時(shí)，調(diào)節(jié)器通過常泄，使壓力保持恒定。
3、 調(diào)節(jié)閥：將1MPa的壓力準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)到0.7MPa。
4、 閥1：連接0.7MPa壓力的氣體到標(biāo)準(zhǔn)室和壓力計(jì)，它是標(biāo)準(zhǔn)室體積的上游極限。（可電腦自動(dòng)控制）
5、 標(biāo)準(zhǔn)室：已知體積室。
6、 閥2：能使標(biāo)準(zhǔn)室內(nèi)0.7MPa壓力的氣體連到未知室體積上去，它是標(biāo)準(zhǔn)室體積的下游極限。（可電腦自動(dòng)控制）
7、 閥3：使未知體積中的初始?jí)毫?MPa，同時(shí)又可以使平衡后的氣體放入大氣。（可電腦自動(dòng)控制）
8、 壓力傳感器：測量體系中氣體壓力，用來指示標(biāo)準(zhǔn)室的壓力準(zhǔn)確達(dá)到0.6MPa，并指示體系平衡的壓力。
9、 巖心夾持器：給巖心提供適當(dāng)?shù)膲毫Νh(huán)境。
