一种测量不规则岩样体积及密度的方法及装置

技术领域

本发明属于地质岩样检测技术领域，具体地涉及一种测量不规则岩样体积及密度的方法及装置。

背景技术

不规则物品的密度测量现有一般基于阿基米德定律，先测量体积、再计算其密度，譬如针对不规则形状的单一岩样或多个岩样，将样品浸没在已知密度的液体中，看排开的液体的体积。但是，采用上述方法，在有些岩样测量中，其存在一些问题，譬如在页岩气勘探过程中，钻井岩屑样品测量时，页岩在浸没入水中后，其中的泥质成分会遇水膨胀，导致测量出现较大误差。

发明内容

为了解决现有测量方法测量时待测样品中某些成分遇水膨胀导致测量误差的问题，本发明提供一种测量不规则岩样体积及密度的方法及装置，其可避免待测样品其中某些成分遇水膨胀，测量精度高。

本发明通过以下技术方案实现：

一种测量不规则岩样体积及密度的方法，包括以下步骤：

测量容器的容积V

振动容器并在容器内装满固体颗粒，所述固体颗粒的粒径小于待测样品粒径的十分之一，测量容器整体重量并计算固体颗粒密度ρ

清空容器，在容器内装入待测样品，测量重量后振动并加入固体颗粒至满瓶，称重；

计算加入的固体颗粒重量、体积；

计算待测样品的体积和密度。

本方案以固定颗粒替换现有液体实现容器填充，进而实现待测样品粒径的测量，避免待测样品其中某些成分遇水膨胀，以提高测量精度。本方案中固定颗粒的粒径小于待测样品粒径的十分之一，级配性越好，固体颗粒填充待测样品空隙的效果越佳，有效减小测量误差。

作为优选，为了提高待测样品的检测精度，所述待测样品的体积为容器体积的四分之一至二分之一。

进一步的，所述待测样品的体积为容器体积的三分之一。

作为优选，为了提高待测样品的检测精度，且减小打磨固体颗粒对设备的要求，所述固体颗粒的粒径为待测样品粒径的十分之一至二十分之一。

作为优选，为了提高待测样品的检测精度，所述固体颗粒的粒径大于等于10um。固体颗粒用于待测样品的填充物，其粒径等于10um时能达到较高精度，若粒径小于10um，就不为颗粒状，而成粉状，不容易均匀填充整个待测颗粒间空隙。

作为优选，所述容器的容积的测量方法为：

在容器上盖上盖玻片，称取重量m

容器中装满蒸馏水，盖上盖玻片，吸干瓶外水分，称取重量m

计算容器的容积V

作为优选，放入待测样品体积为小于或等于容器体积的三分之一，放入待测样品后，加入小于等于容器体积三分之一的固体颗粒后振动容器，在容器处于振动状态时逐渐加入固体颗粒至满瓶。采用上述方法步骤，可使固体颗粒很好的填充待测岩样，且减小各颗粒之间的虚接状态，保证测试结果的准确性。

一种测量不规则岩样体积及密度的装置，包括：

用于产生振动的振动装置；

放置于振动装置上以盛放待测样品的容器；

用于测量物体重量的称重装置；

粒径小于待测样品粒径的十分之一的固体颗粒。

上述振动装置产生振动以提高容器内物体的密实度，以提高测量精度；容器用于盛放待测样品，称量装置以测量物体重量，具体的包括单个容器重量或者盛放有物品的容器重量；固体颗粒以填充盛放有待测样品的容器，通过上述方法流程可测得待测样品密度和体积。

本发明与现有技术相比，至少具有以下优点和有益效果：

1、本方案的测量方法和设备基于固体颗粒进行填充，避免待测样品其中某些成分遇水膨胀，以提高测量精度。

2、本方案的容器填充的固定颗粒粒径小于待测样品粒径的十分之一，级配性好，固体颗粒填充待测样品空隙的效果越佳，有效减小测量误差，测量精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明装置的结构示意图。

图2是本发明测量流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。

应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。

应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

应当理解，在本文中若将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，在本文中若将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，表示不存在中间单元。另外，应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其他单词(例如，“在……之间”对“直接在……之间”,“相邻”对“直接相邻”等等)。

应当理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本发明的示例实施例。若本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解，若术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本文中被使用时,指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性,并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

应当理解，还应当注意到在一些备选可能设计中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如,取决于所涉及的功能/动作,实际上可以实质上并发地执行,或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。

应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节,以便于对示例实施例的完全理解。然而,本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

实施例1

如图1所示的一种测量不规则岩样体积及密度的装置，其包括振动装置、容器2、称重装置、固体颗粒3。实验时，振动装置置于操作台1上，操作台1上一支撑架11，支撑架11上设置容器限位器12和漏斗固定器13，漏斗固定器13置于容器限位器12上方。漏斗41置于漏斗固定器13上，漏斗内垫一层滤网42，滤网42的目数偏大以使筛选出固体颗粒32的粒径小于待测样品粒径的十分之一。滤网的目数根据具体实验情况选择即可。容器2置于托盘21内，托盘21置于振动装置上方。

其测量方法参照图2，包括如下具体步骤：

测量容器的容积V

振动容器并在容器内装满固体颗粒，所述固体颗粒的粒径小于待测样品粒径的十分之一，测量容器整体重量并计算固体颗粒密度ρ

清空容器，在容器内装入待测样品，测量重量后振动并加入固体颗粒至满瓶，再次称重；

计算加入的固体颗粒重量、体积；

计算待测样品的体积和密度。

实施例2

基于上述实施例，本实施例公开一具体实施方式，同样以图1的测量装置进行测量。容器2选用锥形瓶或比重瓶，选用瓶口平整度高的玻璃瓶体，并用抛光机进一步将瓶口磨平。本实施例容器2以锥形瓶、固体颗粒以石英砂为例。所选填充用固体颗粒的密度要尽可能接近待测样品的密度，或稍重于待测样品的密度，以减少震动中重力分异，并使细粒的固体颗粒进入待测样品空隙。如测量天然岩石样品，推荐用分选好且粒度均匀的纯石英颗粒。

在锥形瓶上盖上盖玻片5后称重，记为m

将瓶内装满蒸馏水，盖上盖玻片5，吸干锥形瓶外残留水分后，称重，记为m

由此，可计算锥形瓶瓶内水的质量，进而可计算得到锥形瓶的容积V

倒掉锥形瓶内的水，并干燥至瓶内无水。

将锥形瓶置于振动装置上方的托盘21内，并在锥形瓶内装满粒度均匀且高磨圆度石英砂，石英砂颗粒的磨圆度要达到次圆状或圆状，颗粒棱角有显著磨损，棱线向外突出呈弧状，原始轮廓已消失，这样的颗粒更容易均匀填充，不悬空引起大的测量误差。

开启振动装置，锥形瓶内石英砂逐渐紧实沉降，振动装置振动的同时向锥形瓶内加入石英砂，充分沉降稳定后满瓶时停止振动，盖上盖玻片5，称重，记为m

清空锥形瓶并将内部清理干净，装入待测样品，待测样品的体积为容器体积的四分之一至二分之一，以锥形瓶三分之一左右为佳。放入三分之一容器体积的待测岩样后，加入小于等于容器体积三分之一的固体颗粒后振动容器使两者混合，细小的石英砂可较好的填充在待测岩样周围。保证容器振动，逐渐加入固体颗粒至满瓶，小的石英砂颗粒下沉，充分均匀填充在待测样品周围，且各个颗粒没有虚接，实验可重复性强，保证结果稳定。盖上盖玻片5并称重，记为m

由此，可计算待测样品的体积V

以上所描述的实施例仅仅是示意性的，若涉及到作为分离部件说明的单元，其可以是或者也可以不是物理上分开的；若涉及到作为单元显示的部件，其可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。