[发明专利]一种液体中岩样称重装置和方法

说明书

本发明公开了一种液体中岩样称重装置，该装置包括磁流体密度调节机构和岩样称重机构。磁流体密度调节机构用于控制磁流体的密度，岩样称重机构用于测量浸没于磁流体中的岩样的重量。该装置结构简单、受人为因素影响小、动用设备少。借助于该装置的称重方法提高了岩样总体积测试精度，缩短了测试周期。为岩样总体积准确测定奠定基础，更好地满足油气地质研究工作的需要。

技术领域

本发明涉及油气地质勘探技术领域，尤其是涉及一种液体中岩样称重装置和方法。

背景技术

通常情况下，称取物体在液体中的重量利用“去皮”技术即可实现，似乎已经成为了公知的常识。但在地质领域、在某特定的工作条件和背景之下，岩样在可变密度液体中称重的问题值得深入探究。

岩样总体积的测定，是岩样孔隙度测定的重要环节。现有岩样总体积测定方法主要有气体法、丈量法、试管液位法、浮力法、以及变密度浮力法。其中，浮力法是指在岩样烘干的基础上，用液体浸泡待测岩样，在常温、常压条件下，液体不再进入岩样时，称取岩样在液体中的重量，并测定液体的比重。将岩样从液体中取出，擦除岩样表面的液体，称取浸泡后岩样在空气中的重量，岩样在空气中和在液体中重量的差值，除以液体的比重，就可以得到岩样的总体积。

为了克服上述浮力法的不足，申请号为201310169226X的专利提供了一种变密度浮力法，其测量介质选用磁流体，將岩样放置于磁流体中，在电磁场的作用下调节磁流体的密度，并称取相应密度下岩样在磁流体中的重量，进一步以浮力公式计算岩样的总体积。

初步实践证实，变密度浮力法具有受人为因素影响小、测定周期短、适用范围广等技术优势，是测定岩样总体积的一种具有良好应用前景的新方法。该方法在实施过程中，依赖于岩样在磁流体中的重量随磁流体密度的变化来测定计算岩样的总体积，磁流体中岩样重量是一项重要参数，其测定的准确与否，直接影响岩样总体积的测定和计算精度。

从其操作过程来看，將岩样放置到样品框中，再將样品框放置到磁流体中(密度为D₀)，此时，称取的质量是岩样和样品框在磁流体中的质量之和G₀(G₀＝G_0岩样+G_0框)，当调节磁流体的密度为D₁之后，再次称取岩样和样品框在磁流体中的质量之和G₁(G₁＝G_1岩样+G_1框)，根据浮力法原理，岩样的体积V＝(G_1岩样-G_0岩样)/(D₀-D₁)。

但是，由于调节磁流体密度前后，样品框所受浮力不同，导致样品框在磁流体中的质量不同，也即G_0框≠G_1框，从而进一步导致通过G₁-G₀所获得的G_1岩样-G_0岩样存在一个G_1框-G_0框的误差。因此，确定G_0框和G_1框是岩样体积计算的关键。

通常来看，似乎G_0框和G_1框可以很容易获取，只要设置称重装置、磁流体密度调节装置，分别在磁流体密度为D₀和D₁时称取样品框的质量即可。但从若干个岩样连续测定的工作流程、操作环境来看，要求在同样的操作条件下同时获得样品框和岩样的质量信息，这样才能保证工作效率及测试精度。因此，单独称取样品框在磁流体密度为D₀和D₁时的质量的做法并不适用。

文献(黄仲曦，2001年，水下称重系统的研制，中国医学物理学杂志)所提及的方法也难以满足本专利所设计的技术需要。申请号为200710202212.8的专利公开了一种能够检测成型炭块体积密度的在线监测方法及装置，涉及了确定炭块在水中重量的方法，用于计算炭块的体积密度。