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值，可以幫助錄井人員及時準確地判斷地層巖性，掌握地層層序，控制鉆達層位，較好地為現場錄井人員提供決策依據。為保證其測量數據的準確可靠，有必要對其量值傳遞的方法進行研究，使錄井人員能夠準確判斷其工作狀態和對其進行采取適當的方法進行校準。

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，為正確認識古沉積環境，準確評價和識別有利的油氣儲層提供了詳實的數據，為后續的油氣測試和油氣開發提供了較好的技術支持。

1　測量原理

碳酸鹽巖含量分析儀一般由反應池（釜）、壓力傳感器、主機、計算機及打印機4部分組成（見圖1）。其工作原理是根據碳酸鹽與鹽酸在一定體積的密閉容器中發生化學反應生成一定體積的二氧化碳氣體，該一定體積的二氧化碳氣體在固定體積的密閉容器中產生一定的壓力，該壓力通過壓力傳感器將壓力信號轉變為電信號，再經過模數轉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構示意圖

2　量值溯源研究

首先我們選擇某一種型號的測量儀，在校準溫度條件下，利用滴管測量出反應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量的純碳酸鈣標準樣品與鹽酸反應生成二氧化碳氣體，根據化學反應方程式：

可計算出標準狀態下1g純凈的碳酸鈣（CaCO3）可生成二氧化碳（CO2）氣體的體積為：

根據氣態方程：

可計算出在20℃時二氧化碳（CO2）在反應室中產生的壓力為：

在總質量為1g不變的條件下，根據以上方法可計算出1g物質中不同含量碳酸鈣所對應的標準壓力值（見表1）。

由于技術進步，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，把壓力信號轉變為電信號輸出，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，其標準電壓（或電流）與碳酸鹽巖（以CaCO3為代表）的對應關系見表2[2]。

表1　標準壓力與碳酸鈣含量對應表

表2　標準電壓、電流與碳酸鈣含量對應表

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關系，在實際工作中將鹽酸與碳酸鹽巖反應產生的壓力信號轉換成電信號，再經過模數轉換，得出待測樣品中碳酸鹽巖物質的含量。

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

圖2　碳酸鹽巖分析儀（傳感器）溯源關系圖

3　結論

通過以上研究可以看出，該儀器（或傳感器）工作時受環境溫度變化影響較大，當工作環境溫度變化時應及時校準該儀器（或傳感器），為保證測量數據的準確，最好是在每次測前進行校準。

在實際工作中我們采取的校準方法一般是采用標準物質法，即采用不同質量的純凈碳酸鈣與鹽酸反應來校準該儀器（或傳感器），當沒有標準物質時也可以考慮采用標準壓力法對進行校準，即將反應池（釜）一端與標準壓力裝置相連，通過給出不同的壓力值來校準出輸出值，也可以通過標準物質與萬用表結合，測量其輸出電信號的數值對其進行校準。

[1]溫勇，孫笑非，熊兆洪.石油專用計量器具校準方法編寫規則[S].北京：石油工業出版社，2008.

[2]葉德培，施昌彥，金華彰，等.通用計量術語及定義[S].北京：中國質檢出版社，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，現從事質量及標準化工作。