Методы измерения пористости песчаных пород » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Методы измерения пористости песчаных пород

22.07.2021

Метод Мелчера. А.Ф. Мелчер описал метод определения пористости песчаных пород, который является точным, однако требует много времени. Кроме того, для определения пористости этим методом необходимо располагать довольно сложной аппаратурой. По методу Мелчера удельный вес целого образца и удельный вес зерен или измельченной породы определяются путем взвешивания их в воздухе и в воде; при этом предварительно нефть и битуминозные вещества удаляются с помощью аппарата Сокслета.
Методы измерения пористости песчаных пород

По методу Мелчера определяется общая или абсолютная пористость.

Метод Рассела. В 1926 г. У.Л. Рассел опубликовал описание метода, который включает использование для измерения пористости жидкий четыреххлористый ацетилен и специальный тип пикнометра, градуированные трубки которого отмечают как объем всего образца в целом, так и объем зерен. Этот аппарат показан на рис. 8-1. Он состоит из 2 градуированных трубок А и В, которые одним концом соединяются с полостью С, а другим соединяются между собой и прикрепляются к конусообразному телу D. Пробка E плотно подогнана к стенкам конуса D. Если она занимает положение, указанное на схеме, то пространство F будет закрыто. Прибор сконструирован так, что объемы С и F приблизительно одинаковы.

Таким образом, если аппарат наполнить четыреххлористым ацетиленом до основания градуированных трубок, а затем опрокинуть, то уровень жидкости установится опять у основания трубок. Иначе говоря, нулевое деление располагается на шкале так, что если при положении прибора полостью С вниз уровень жидкости в последней будет у метки /, то после опрокидывания прибора уровень жидкости установится на делении К. Следовательно, если кусок породы, объем которого необходимо измерить, поместить в пространство F, то величину объема породы можно будет непосредственно прочитать на шкале трубок. В тех случаях, когда уровень жидкости не достигает точно основания градуированных шкал до и после опрокидывания, необходимо принимать во внимание поправки.

Так, если уровень жидкости в камере С достигает основания градуировки, а при опрокидывании прибора и переходе жидкости в камеру F уровень жидкости установится на делении 0,07 см3, то число 0,07 следует вычесть из всех объемных измерений, производимых данным прибором. Это можно назвать поправкой к нулевому значению. Аналогично, если находящееся внизу пространство С заполняется жидкостью до определенного объема сверх основания градуировки, то этот объем также вычитается из показаний, полученных при измерениях в опрокинутом положении, т. е. когда пространство F находится внизу. Например, если поправка к нулевому показателю равна 0,07, уровень жидкости при положении камеры С внизу равен 0,05 см3 сверх основания градуировки и показание шкалы при помещении образца в камеру F равно 1,38 см3, то объем образца равен 1,38—0,07—0,05 или 1,26 см3.

Четыреххлористый ацетилен был выбран для этой цели благодаря тому, что он медленно испаряется, проникает в мельчайшие поры и невосприимчив по отношению к маслянистым компонентам. При использовании четыреххлористого ацетилена или другой похожей жидкости для определения общего объема образцов, последние погружаются в жидкость до тех пор, пока не прекратится выход пузырьков, и высушиваются перед определением объема зерен. Вместо четыреххлористого ацетилена для определения общего объема У. Б. Гели предложил использовать ртуть, и это гораздо удобнее, если пробка E будет очень плотно подогнана так, чтобы большой вес ртути не привел бы к отрыву пробки от стенок конуса D. Этот же самый прибор может применяться для определения общих объемов образцов и тогда, когда объемы зерен измеряются другими методами.

Основные достоинства вышеописанных методов и аппаратуры заключаются в том, что, во-первых, используемые при этом материалы дешевы и транспортабельны и, во-вторых, определение объемов производится быстро. Главным источником возможных ошибок являются изменения температуры за время между взятием показаний с образцом и без образца. Для избежания этих ошибок рекомендуется при пользовании аппаратом одевать перчатки. Измерения необходимо производить в комнате с довольно постоянной температурой. Ясно, что определения не могут производиться на открытом воздухе или в палатке. Если принять все эти предосторожности, то измерения будут довольно точными и вполне пригодными для обычных целей. Подобным образом определяется общая или абсолютная пористость.

Метод Уошберн-Бантинга и метод, основанный на законе Бойля. В 1922 г. Е. Уошберн и Е.Н. Бантинг описали методы определения пористости путем измерения давления газа и объемов. Схема модификации процесса измерения, предложенного Е. Уошберном и Е.Н. Бантингом, дана на рис. 8-2; этот аппарат очень похож на аппарат, описанный А.Б. Стивенсом. Верхний конец вертикальной градуированной трубки В может быть закрыт запорным краником А. Пространство L, объем которого известен и которое можно герметически закрыть крышкой J, связано с трубкой В короткой трубочкой, которая закрывается краником Е. Градуированная трубка В связана с открытой чашкой, наполненной ртутью Я, при помощи резиновой трубки D.

Чтобы произвести измерение, образец К помещают в камеру L, которую закрывают крышкой J. Кран E закрывается, кран А открывается, а чашка H поднимается до тех пор, пока уровень ртути в трубе В не поднимется до краника А, вытесняя весь воздух из трубки В. После этого краник А закрывается, а чашка H опускается до тех пор, пока уровень ртути в ней не окажется значительно ниже уровня ртути в трубке В или в резиновой трубке D, создавая при этом частичный вакуум в В. Краник E затем открывается для того, чтобы выпустить воздух из камеры L в B, и затем закрывается опять. Теперь чашка H поднимается до тех пор, пока уровень ртути в ней не сравняется с уровнем в В, и затем величина объема воздуха в В при атмосферном давлении берется по градуированной трубке. Эти действия затем повторяются до тех пор, пока весь воздух не будет извлечен из L частичным вакуумом.

Сумма измеряемых объемов равна объему воздуха в пространстве L без образца плюс объем эффективной пористости. Общий объем образца может быть измерен каким-либо другим методом, например, тем, который был описан в последнем разделе. Если объем пространства L без образца обозначить V, общий объем образца В, а общий объем измеряемого воздуха Т, то

Практически рекомендуется для проверки брать цилиндрический керн, который почти полностью заполняет пространство L. Перед проверкой образец необходимо также тщательно высушить при температуре, равной 110°С.

Эффективную пористость можно также определить путем измерения изменения давления газа при выпуске его в камеры известного объема, в которых находятся образцы, подлежащие измерению; эти методы относятся к методам, основанным на законе Бойля. Такой метод описан в работе Д.Б. Тейлиэфероу, Т.Б. Джонсона и Е.Д. Дьюиса. Они пришли к выводу, что лучшим газом, используемым в данном методе, будет гелий, так как он очень слабо абсорбируется. При использовании сухого воздуха, вследствие его абсорбции, получались ошибки от 0,2 до 0,5%. Методы, основанные на законе Бойля, применяются редко, так как они связаны с более сложной аппаратурой и требуют больше вычислений, нежели метод Уошберна-Бантинга.

Все методы, основанные на измерении объема извлекаемого газа или его давления вследствие абсорбции различных веществ, в частности влаги, допускают ошибки. Меры, принимаемые для устранения ошибок, во многих случаях не упоминаются в работах, где приводятся результаты измерения.

Другим [помимо абсорбции] возможным источником ошибок является то, что не учитывается время, необходимое для медленной диффузии газа через некоторые мельчайшие поры. Так как наблюдается определенное увеличение пористости с уменьшением средней плотности, то приближенно пористость можно определять по измерениям плотности. Данные, полученные Д. Брэннером, изображены графически на рис. 8-3.

Диаграмма показывает, что для каждого значения плотности, приведенной на схеме, колебания в значении пористости составляют несколько процентов. Поэтому там, где требуются точные определения величины пористости, этот метод не годится.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: