1. Введение

Цель работы - определение плотности породы методом гидростатического взвешивания.

2. Теория

Плотность скелета горной породы (кажущаяся плотность) - это физическая величина, количественно равная массе единицы объема сухой породы вместе с порами:

Плотность пород определяют для выяснения характера связей плотности с другими петрофизическими величинами, а также для решения других геологических задач (для оценки особенностей формирующегося осадка; выявления региональной и локальной смены пород и др.). В лабораторных условиях обычно определяют плотность абсолютно сухого образца породы, т.к. трудно сохранить характерные для естественного залегания пород влажность, минерализацию и водогазонасыщенность. Массу породы можно определить непосредственным взвешиванием на аналитических весах, а для определения внешнего объема образца горной породы применяется несколько методов: вытеснения ртути, обмера образцов строго правильной геометрической формы, гидростатического взвешивания насыщенного жидкостью образца в этой жидкости и в воздухе и др. Наибольшее распространение получил метод гидростатического взвешивания сухого проэкстрагированного образца породы, покрытого тонким слоем парафина (или коллодия), в жидкости (дистиллированной воде) и в воздухе.

2.1. Отбор и методы подготовки образцов горных пород

Отбор образцов горных пород осуществляется по ГОСТ 26450.0-85, представительность отбора керна из интервалов однородных пород должна составлять не менее 2 образцов на 1 метр и возрастать в зависимости от степени их неоднородности, обеспечивая представительство каждой литологической разновидности. Для измерения могут быть использованы образцы правильной или произвольной, окатанной формы, не имеющие видимых трещин, каверн, не свойственных породе, из которой взят образец, и загрязнений твердой фазой глинистого раствора. Образцы нефтенасыщенных коллекторов нужно проэкстрагировать и высушить при температуре 105°С до постоянной массы, поместить в эксикатор, заполненный хлористым кальцием, где оставить до начала измерений.

2.2. Меры безопасного выполнении работы

1. Перед включением электронагревательных приборов убедиться в их исправности, следить за тем, чтобы не нагревались розетки и вилки электропроводов. Не оставлять без присмотра работающие электронагревательные приборы.

2. Избегать попадания расплавленного парафина на открытые участки кожи.

З. Следить за чистотой рабочего места.

При работе на аналитических весах:

1. Перед началом работы проверить, установлены ли весы на "0".

2. После каждого измерения снова проверить правильность установки весов.

3. Взвешивание производить, начиная с гирь большего веса и постепенно переходя к меньшим.

4. Все перестановки на чашках весов производить в нерабочем положении весов.

3. Оборудование

3.1. Активные клавиши

Для работы в этой лабораторной работе применяются следующие клавиши:

W, S, A, D – для перемещения в пространстве;

F2, E – аналоги средней клавиши манипулятора (при первом нажатии берется объект, при последующем – ставится);

Ctrl – присесть;

F10 – выход из программы.

Рис. 3.1. Активные клавиши клавиатуры

Рис. 3.2. Функции манипулятора

Левая клавиша мыши (1) - при нажатии и удерживании обрабатывается (поворачивается, переключается) тот или иной объект.

Средняя клавиша (2) - при первом нажатии (прокрутка не используется) берется объект, при последующем – ставится (прикрепляется).

Правая клавиша (3) - появляется курсор–указатель (при повторном - исчезает).

Примечание: При появившемся курсоре невозможно перевести взгляд вверх и стороны.

3.2. Оборудование, необходимое для проведения лабораторной работы

В виртуальной лаборатории располагаются шкаф вытяжной, шкаф для приборов и реактивов, рядом с вытяжным шкафом находится стол (покрытый плиткой).

В шкаф для приборов и реактивов помещена коробка с образцами керна. Коробка закрыта крышкой.

Рис. 3.3. Коробка с образцами керна

В коробке находятся пластиковые пеналы с образцами керна (цилиндрическая баночка). На крышке пенала нанесен номер скважины и глубина, с которой выбурена порода. Пеналов с образцами в коробке 10 штук. Размер образца: L = 5 см, D = 3 см. Вид образца – выбуренная спрессованная земля.

Весы аналитические расположены в вытяжном шкафу. На передней панели весов есть ж/к дисплей для отображения показаний и три кнопки: СЕТЬ, ПОВТОР и СБРОС.

Рис. 3.4. Весы аналитические с мостиком

На весах установлен металлический мостик – приспособление для взвешивания предмета, погруженного в воду. Мостик опирается о дно весов, но не на взвешивающий элемент. Сверху на мостик ставится стакан с жидкостью, и взвешиваемый предмет, зацепленный за подвеску, погружается в жидкость и взвешивается;

На столе расположены:

· коробочка с 10 медными проволоками;

· емкость с парафином;

· стакан, в который будет погружаться образец;

· канистра с дистиллированной водой;

· канистра для слива воды.

В вытяжном шкафу стоит электрический подогреватель (электроплитка).

4. Порядок выполнения работы

4.1. Порядок работы (рекомендованный):

1. Достаньте из коробки пенал с образцом, извлеките из пенала образец, положите его на стол.

2. Возьмите медную проволоку, примените ее к образцу. Образец автоматически обмотается проволокой.

3. Откройте дверцу весов, примените образец с проволокой к подвеске. Зафиксируйте результат (Р₁).

4. Извлеките образец из весов, положите его на стол.

5. Поставьте емкость на электронагреватель (плитку), и только после этого поверните регулятор температуры. Пока идет процесс нагревания, выводится надпись «Идет процесс разогрева …» и производить какие-либо действия нельзя. Через некоторое время появится надпись «Парафин достиг расплавленного состояния». У плитки погаснет лампочка на 1 мин, через 1 мин опять загорится, и так до тех пор, пока пользователь не выключит электронагреватель.

6. Возьмите образец, окуните его в разогретый парафин.

7. Снова взвесьте образец (Р₂)_.Объем парафина вычисляют по формуле:

На практике плотность парафина определяют предварительно, производя гидростатическое взвешивание эталонного образца парафина в воде и в воздухе с точностью до 0.01 г.

8. Извлеките образец, положите его на стол.

9. Возьмите из шкафа канистру с водой, налейте дистиллированной воды в стакан - примерно 2/3 объема. Уберите канистру в шкаф.

10. Установите стакан на мостик весов, закрепите на подвеске образец. Взвесьте образец (Р₃)_.

На практике при взвешивании необходимо следить за тем, чтобы образец не прикасался к стенкам стакана и все время полностью находился под водой.

Объем парафинированного образца будет равен:

Объем образца находят из соотношения:

Плотность скелета горной породы по известной массе и объему образца рассчитывают по формуле:

11. Затем все приборы и реагенты помещаются в исходное состояние. Использованную воду слейте в канистру для слива. Опыт можно повторить.

4.1.1. Допустимая погрешность измерений

Способ парафинирования при тщательном выполнении операций дает хорошие

результаты.

1. Погрешность взвешивания: г, т.е.:

2. На точности определений может отразиться проникновение парафина в поры (занижается объем). Для устранения этой погрешности парафинирование должно производиться очень быстро и при температуре не выше 70°С.

3. Наибольшая относительная погрешность в определении плотности возрастает с уменьшением массы и увеличением плотности образца сухой породы.