岩石气体孔隙度测量不确定度分析

　　1　引　言

　　岩石气体孔隙度勘探与开发过程中的一个重要的物性参数,它表征单位体积岩石中孔隙体积的大小,即岩石孔隙体积与岩石外表体积的比值

　　岩石气体孔隙度(以下简称岩石孔隙度)的测量方法很多,实验室中通常采用气体孔隙度仪进行测量。随着岩石孔隙度在石油勘探和开发中应用的深入,对孔隙度测量的精确度要求越来越高,因此要求实验室测量时,同时给出其测量不确定度。

　　2　测量方法原理[1]

　　由式(1)可知,测量孔隙度的大小只要测出Vf、Vg、Vp中的两项即可。根据玻意耳定律,如图1所示,气体在已知体积Vk与所测压力pk下等温膨胀到未知室体积V中,膨胀后测量最终平衡压力p,它取决于未知体积量,可以用玻意耳定律求得

　　Vk与所测压力pk下等温膨胀到未知室体积V中,膨胀后测量最终平衡压力p,它取决于未知体积量,可以用玻意耳定律求得

　　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,体积V由下式表示

　　根据上述原理,对于岩心孔隙度的测量,只要用同样的方法进行两次测量就可确定岩样的颗粒体积。设未知室不装岩样时的平衡压力为p1,则未知空间体积为

　　由于气体孔隙度仪在结构设计上考虑到精度和校正标准室的问题,在岩样杯(未知室)中装满了不同体积的钢块。测定p时应从杯中取出与岩样相当的钢块体积Vs。颗粒体积为

　　3　系统参数Vk和G的标定[1]

　　上述方法中,需要先确定系统参数Vk和G的值。测顺序为:在同一原始压力pk下测量①岩样杯中装满钢块时的平衡压力p1;②从杯中取出第一号钢块后的平衡压力p2;③从杯中取出第三号钢块(装进第一号钢块)的平衡压力p3。

　　由式(4)可得:

　　4   测量误差源分析

　　根据上述方法,测量公式采用式(1)、(8)、(9)、(10)和(11)。显然,在测量过程中,会引入误差的直接量有p0、pk、p1、p2、Vk、G、D、L、Vs。而系统参数Vk和G的误差是由于标定过程的误差造成的,其大小应根据标定公式(15)、(16)、(17)及其标定用测量参数p0、pk、p1、p2、p3的测量误差来计算。因此,孔隙度的测量误差的计算实际上要考虑两个过程的误差传递问题。

　　5　计算实例

　　气体孔隙度仪的参数指标:压力表:0·2级,量程为1 MPa;大气压力计:测量范围为0·08~0·1064 MPa,测量误差为0·002MPa;五块钢块,体积分别为:1·286,1·636,4·826,6·432,12·899 cm3,极限误差均为0·02 cm3;游标卡尺的分辨率为0·02 cm;测量环境保持恒温,温度波动的影响可以忽略不计。