阅读说明：本技术 一种液体中岩样称重装置和方法 (Rock sample weighing device and method in a kind of liquid ) 是由 鲍云杰 李志明 蒋启贵 黎茂稳 钱门辉 于 2018-05-17 设计创作，主要内容包括：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。(The invention discloses rock sample weighing device in a kind of liquid, which includes magnetic fluid Auto-regulating System of Density of Heavy Medium mechanism and rock sample Weighing mechanism.Magnetic fluid Auto-regulating System of Density of Heavy Medium mechanism is used to control the density of magnetic fluid, and rock sample Weighing mechanism is used to measure the weight for the rock sample being immersed in magnetic fluid.The apparatus structure is simple, it is small to be affected by human factors, it is few to employ equipment.Rock sample total volume measuring accuracy is improved by means of the weighing method of the device, shortens test period.It lays the foundation for rock sample total volume Accurate Determining, preferably meets oil-gas geology research requirements of one's work.)

一种液体中岩样称重装置和方法

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。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种液体中岩样称重装置和方法。根据本发明的一方面，该液体中岩样称重装置包括：

磁流体密度调节机构，用于调节磁流体的密度；

岩样称重机构，用于测量浸没于磁流体中的岩样的重量；

所述岩样称重机构包括称重部和与所述称重部连接的样品保持部，所述样品保持部设置在所述称重部的下方，所述样品保持部包括结构相同的第一承载部和第二承载部，所述第一承载部用于承载岩样，所述第二承载部空载。

在一种实施方式中，所述第一承载部包括第一样品框和第一吊杆，所述第一样品框设置在所述第一吊杆的下方；所述第二承载部包括第二样品框和第二吊杆，所述第二样品框设置在所述第二吊杆的下方。

在一种实施方式中，所述第一样品框能够沿所述第一吊杆的延伸方向上下移动；所述第二样品框能够沿所述第二吊杆的延伸方向上下移动。

在一种实施方式中，所述磁流体密度调节机构包括磁场发生器和设置在所述磁场发生器附近的磁流体槽，所述样品保持部能够将样品保持在磁流体槽内的磁流体中。

在一种实施方式中，所述磁场发生器设置在所述磁流体槽的下方。

根据本发明的另一方面，提供了一种液体中岩样称重方法，该方法包括以下步骤：

S1、将磁流体密度设置为D₀，获取岩样的重量G_岩样；

S2、将所述磁流体密度设置为D₁，获取所述岩样的重量G_岩样1。

在一种实施方式中，所述步骤S1包括：

S11、调节磁场强度，将所述磁流体的密度设置为D₀；

S12、将承载有所述岩样的所述第一样品框和空置的所述第二样品框均浸没于磁流体中，并将所述第一样品框和所述第二样品框调节到同一高度；

S13、分别测量承载有所述岩样的所述第一样品框的重量G，和空载的所述第二样品框的重量G_框；

S14、获取磁流体密度为D₀时的岩样的重量G_岩样＝G-G_框。

在一种实施方式中，在所述步骤S11前，还包括步骤：

S10、将所述第一样品框和所述第二样品框提升至所述磁流体的上方，将岩样放置于所述第一样品框中。

在一种实施方式中，所述步骤S12中，所述第一样品框和所述第二样品框的移动过程需同步进行。

在一种实施方式中，所述步骤S2包括：

S21、调节磁场强度，将磁流体的密度设置为D₁；

S22、分别测量承载有所述岩样的所述第一样品框的重量G₁，和空载的所述第二样品框的重量G_框1；

S23、获取磁流体密度为D₁时的岩样的重量G_岩样1＝G₁-G_框1。

与现有技术相比，本发明的优点在于，1)准确获取岩样在液体中的质量数据，为岩样总体积及孔隙度的计算奠定基础；2)对岩样的外形没有特殊要求，对于柱塞、块状、颗粒状岩样具有广泛的适用性；3)规避了样品框在磁流体中不同测试条件下重量的单独测试环节，避免了人为误差的产生，提高岩样总体积测试精度，缩短了测试周期。本申请的测试装置结构简单、受人为因素影响小、操作环节少、动用设备少、简便快速的测量出可变密度液体中岩样的重量，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。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述。在图中：

图1显示了根据本发明实施例的一种液体中岩样称重装置的结构示意图。

图2显示了根据本发明实施例的一种液体中岩样称重方法的流程图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1显示了根据本发明的液体中岩样称重装置，该装置包括磁流体密度调节机构1和岩样称重机构2。磁流体密度调节机构1用于控制磁流体的密度，岩样称重机构2用于测量浸没于磁流体中的岩样3的重量。

岩样称重机构2包括称重部21和与称重部21连接的样品保持部22，样品保持部22设置在称重部21的下方，样品保持部22包括结构相同的第一承载部221和第二承载部222，第一承载部221用于承载岩样3，第二承载部222空置。该装置对岩样的外形没有特殊要求，对于柱塞、块状、颗粒状岩样具有广泛的适用性。

通过设置结构相同的第一承载部和第二承载部，使得该装置能够准确测量在不同磁流体密度下的样品框的重量，从而进一步确定不同磁流体密度下的岩样的重量，规避了样品框在磁流体中不同测试条件下重量的单独测试环节，避免了人为误差的产生，提高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。

在一实施例中，第一承载部221包括第一样品框2231和第一吊杆2241，第一样品框2231设置在第一吊杆2241的下方。同样的，第二承载部222包括第二样品框2232和第二吊杆2242，第二样品框2232设置在第二吊杆2242的下方。第一承载部221和第二承载部222的结构、材质、大小等完全相同，且在磁流体中，不论是静止态还是上升或下降的运动态，均需使第一承载部221和第二承载部222位于同一高度。以保证磁流体对其的作用完全相同，以保证在磁流体中，无论磁场发生器是否工作，第一样品框2231和第二样品框2232的质量保持相同。

其中，第一样品框2231中放置待测岩样3，第二样品框2232空载。或者可以理解的，第一样品框2231空载，第二样品框2232中放置待测岩样3。

在一实施例中，第一样品框2231能够沿第一吊杆2241的方向上下移动，第二样品框2232能够沿第二吊杆2242的方向上下移动。开始测试时，将第一样品框2231和第二样品框2241同步上升至磁流体的上方，将岩样3放入第一样品框2231中后，将第一样品框2231和第二样品框2241逐渐下降并将其淹没于磁流体中，同时，将第一样品框2231的高度和第二样品框2232的高度调整到同一高度。

在一实施例中，磁流体密度调节机构1包括磁场发生器11和设置在磁场发生器11附近的磁流体槽12，样品保持部22能够将岩样3保持在磁流体槽12的磁流体13中。优选地，磁场发生器11设置在磁流体槽12的下方，用于调节磁流体槽12中的磁流体的密度。

根据本发明的另一方面，提供了一种液体中岩样称重的方法，该方法包括以下步骤：

S1、将磁流体密度设置为D₀，获取岩样的重量G_岩样；

S2、将磁流体密度设置为D₁，获取所述岩样的重量G_岩样1。

在一实施例中，步骤S1包括：

S11、调节磁场强度，将磁流体的密度设置为D₀；

S12、将承载有岩样的第一样品框2231和空置的第二样品框2232均浸没于磁流体中，并将第一样品框2231和第二样品框2232调节到同一高度；

S13、分别测量承载有岩样的第一样品框2231的重量G，和空载的第二样品框2232的重量G_框；

S14、获取磁流体密度为D₀时的岩样的重量G_岩样＝G-G_框。

在一实施例中，在步骤S11前，还包括步骤：

S10、将第一样品框2231和第二样品框2232提升至磁流体的上方，将岩样3放置于第一样品框2231中。

在一实施例中，步骤S12中，第一样品框2231和第二样品框2232的移动过程需同步进行。

在一实施例中，步骤S2包括：

S21、调节磁场强度，将磁流体的密度设置为D₁；

S22、分别测量承载有岩样3的第一样品框2231的重量G₁和空载的第二样品框2232的重量G_框1；

S23、获取磁流体密度为D₁时的岩样的重量G_岩样1＝G₁-G_框1。

如果需要获取N组岩样在不同磁流体密度下的重量，则重复步骤S2即可。

在一优选的实施例中，岩样称重的流程如下：

1)将第一样品框2231和第二样品框2232提升至磁流体的上方，将岩样放置于第一样品框2231中；

2)调节磁场强度，将磁流体的密度设置为D₀；

3)将承载有岩样的第一样品框2231和空载的第二样品框2232均浸没于磁流体中，并将第一样品框2231和第二样品框2232调节到同一高度；

4)分别测量承载有岩样的第一样品框2231的重量G，和空载的第二样品框2232的重量G_框；

5)获取磁流体密度为D₀时的岩样的重量G_岩样＝G-G_框；

6)调节磁场强度，将磁流体的密度设置为D₁；

7)分别测量承载有岩样的第一样品框2231的重量G₁，和空载的第二样品框2232的重量G_框1；

8)获取磁流体密度为D₁时的岩样的重量G_岩样1＝G₁-G_框1；

重复上述过程6)-8)获取磁流体密度为D_N条件下的岩样的重量G_岩样N。利用体积计算公式：V＝(G_N岩样-G_(N-1)岩样/(D_(N-1)-D_N)。根据获取到的N组不同磁流体密度条件下的岩样的重量，计算N-1组岩样的体积，这些体积可能相同或略有差异，可以互相验证，也可以通过取算术平均值的方式最终确定岩样体积。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。