李士杰

（大慶鉆探工程公司地質(zhì)錄井一公司，黑龍江大慶163411）

碳酸鹽巖含量分析儀量值溯源方法研究

李士杰*

（大慶鉆探工程公司地質(zhì)錄井一公司，黑龍江大慶163411）

巖石中碳酸鹽含量分析儀是石油及天然氣地質(zhì)勘探過程中一種獨立進行分析并記錄地層巖石中碳酸鹽巖含量的專用計量器具，通過該儀器測量的碳酸鹽巖百分含量數(shù)值，可以幫助錄井人員及時準(zhǔn)確地判斷地層巖性，掌握地層層序，控制鉆達(dá)層位，較好地為現(xiàn)場錄井人員提供決策依據(jù)。為保證其測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，有必要對其量值傳遞的方法進行研究，使錄井人員能夠準(zhǔn)確判斷其工作狀態(tài)和對其進行采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM行校準(zhǔn)。

碳酸鹽巖含量分析儀；量值溯源；錄井

碳酸鹽巖含量分析儀在石油及天然氣地質(zhì)勘探過程中對地層中碳酸鹽含量及碳酸鹽巖層的識別與評價起到了積極作用，為正確認(rèn)識古沉積環(huán)境，準(zhǔn)確評價和識別有利的油氣儲層提供了詳實的數(shù)據(jù)，為后續(xù)的油氣測試和油氣開發(fā)提供了較好的技術(shù)支持。

1　測量原理

碳酸鹽巖含量分析儀一般由反應(yīng)池（釜）、壓力傳感器、主機、計算機及打印機4部分組成（見圖1）。其工作原理是根據(jù)碳酸鹽與鹽酸在一定體積的密閉容器中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成一定體積的二氧化碳?xì)怏w，該一定體積的二氧化碳?xì)怏w在固定體積的密閉容器中產(chǎn)生一定的壓力，該壓力通過壓力傳感器將壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，再?jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換換算出二氧化碳的含量，通過計算機或記錄儀輸出[1]。

圖1　碳酸鹽巖含量分析儀組成結(jié)構(gòu)示意圖

2　量值溯源研究

首先我們選擇某一種型號的測量儀，在校準(zhǔn)溫度條件下，利用滴管測量出反應(yīng)室及其他密閉空間的體積為96.4mL。

其次通過選取具有代表性的一定質(zhì)量的純碳酸鈣標(biāo)準(zhǔn)樣品與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式：

可計算出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1g純凈的碳酸鈣（CaCO3）可生成二氧化碳（CO2）氣體的體積為：

根據(jù)氣態(tài)方程：

可計算出在20℃時二氧化碳（CO2）在反應(yīng)室中產(chǎn)生的壓力為：

在總質(zhì)量為1g不變的條件下，根據(jù)以上方法可計算出1g物質(zhì)中不同含量碳酸鈣所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)壓力值（見表1）。

由于技術(shù)進步，部分廠家將獨立的測量儀通過壓力傳感器與綜合錄井儀連接，把壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵?，來間接地反映1g巖石中碳酸鹽巖的含量。以某一型號的碳酸鹽巖壓力傳感器為例，其標(biāo)準(zhǔn)電壓（或電流）與碳酸鹽巖（以CaCO3為代表）的對應(yīng)關(guān)系見表2[2]。

表1　標(biāo)準(zhǔn)壓力與碳酸鈣含量對應(yīng)表

表2　標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流與碳酸鈣含量對應(yīng)表

通過表2可以看出，1g巖石中不同碳酸鹽巖的含量與傳感器輸出的電信號是一一對應(yīng)關(guān)系，在實際工作中將鹽酸與碳酸鹽巖反應(yīng)產(chǎn)生的壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，得出待測樣品中碳酸鹽巖物質(zhì)的含量。

根據(jù)以上工作原理，碳酸鹽巖含量分析儀（或傳感器）可以實現(xiàn)量值溯源到國家基準(zhǔn)。其溯源關(guān)系見圖2。

圖2　碳酸鹽巖分析儀（傳感器）溯源關(guān)系圖

3　結(jié)論

通過以上研究可以看出，該儀器（或傳感器）工作時受環(huán)境溫度變化影響較大，當(dāng)工作環(huán)境溫度變化時應(yīng)及時校準(zhǔn)該儀器（或傳感器），為保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，最好是在每次測前進行校準(zhǔn)。

在實際工作中我們采取的校準(zhǔn)方法一般是采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)法，即采用不同質(zhì)量的純凈碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)來校準(zhǔn)該儀器（或傳感器），當(dāng)沒有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時也可以考慮采用標(biāo)準(zhǔn)壓力法對進行校準(zhǔn)，即將反應(yīng)池（釜）一端與標(biāo)準(zhǔn)壓力裝置相連，通過給出不同的壓力值來校準(zhǔn)出輸出值，也可以通過標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與萬用表結(jié)合，測量其輸出電信號的數(shù)值對其進行校準(zhǔn)。

[1]溫勇，孫笑非，熊兆洪.石油專用計量器具校準(zhǔn)方法編寫規(guī)則[S].北京：石油工業(yè)出版社，2008.

[2]葉德培，施昌彥，金華彰，等.通用計量術(shù)語及定義[S].北京：中國質(zhì)檢出版社，2012.

TE135

A

1004-5716(2015)07-0053-02

2014-12-04

李士杰（1973-），女（漢族），山東章丘人，工程師，現(xiàn)從事質(zhì)量及標(biāo)準(zhǔn)化工作。