Вопросы по плотности

1. Дайте определение плотности

2. На каких образцах измеряют плотность? Высушенных, полностью.влажных, имеющих естественную влажность?

3. Что понимается под эффективной плотностью?

4. Чем (какими факторами) определяется значение плотности породы?

5. Как влияет минеральный и вещественный состав породы на плотость? Дайте примеры.

6. Как определить плотность пористостой породы?

7. Какие способы определения плотности Вы знаете? Опишите их.

8. Какие типы пористости Вы знаете? Опишите.

9. Каков диапазон изменения плотности у интрузивных пород?

10. Как пористость породы влияет на параметр плотности? Какие типы пористости Вы знаете?

11. Почему интрузивные породы отличаются по плотности от эффузивных и осадочных такого

же состава?

12. Каков диапазон изменения плотности осадочных пород?

13. Опишите процедуру измерения плотности при помощи денситометра.

14. Как нужно настроить денситометр чтобы измерить плотность рудных образцов от 4 до 7

г/см3 ?

15. Что такое способ гидростатического взвешивания? Для чего его используют?

16. Как определить плотность пористой породы? Объясните процедуру определения.

17. Как определить плотность пористой породы для выборки из 15 образцов?

18. Что понимается под эксцессом? Как определить его величину? С какой целью его

вычисляют?

19. Что понимается под дисперсией выборки? Как её определить?

20. Каков диапазон изменения плотности руд?

21. Для чего используют параметр асимметрии? Как её вычисляют?

22. Как определить среднеквадратичное отклонение?

23. Как оценить близость эмпирического распределения к нормальному?

24. Изложите процедуру использования денситометра для измерения плотности от 1 до 5

г/см3.

25. Как построить гистограмму относительных частот?

26. Как определить число классов при построении гистограммы?

27. Какова величина эксцесса для нормального распределения? Как его вычисляют?

28. Какие процессы приводят к изменению плотности пород?

29. Нарисуйте кривую распределения имеющую положительный эксцесс.

30. Каков диапазон изменения плотности породообразующих минералов? От чего он

зависит?

31. Как определить понятия «мода»?, «медиана»?

32. Как определить среднеквадратичное отклонение?

33. Как оценить близость эмпирического распределения к нормальному?

34. Нарисуйте кривую распределения, имеющую отрицательный эксцесс.

Напишите выражение для вычисления эксцесса.

35. Как определить дисперсию распределения?,

36. Определите медиану для выборок: а) 2,4,7,6,9,5,3,1,8; б) 8,1,6,7,3,9,5,11?

37. Нарисуйте распределение имеющее отрицательный эксцесс, нулевой эксцесс.

38. Нарисуйте кривую распределения имеющую положительный эксцесс

39. Что такое «математическое ожидание квадрата отклонения »?

40. Определите медиану для выборок: а) 2,4,7,6,9,5,3,1,8 12,11 б) 8,1,6,7,3,9,5,11?

О П Р Е Д Е Л Е Н И Е П Л О Т Н О С Т И

Порядок выполнения работы.

1. Отбирают парные однородные образцы массой 5 - 10г и более без включений и трещин, не свойственных этой породе. Насыщенные образцы экстрагируют от нефти в аппарате Сосклета ( см. выше).

2. Экстрагированные образцы высушвают в сушильном шкафу при температуре 105°С до постоянной массы и помещают в эксикатор с сухим хлористым кальцием для охлаждения.

Образы взвешивают, определяя их массу m_c.

3. Образцы парафинируют (покрывают тонким слоем па­рафина известной плотности).

Покрытые парафином образцы взвешивают - m _c.пар. Находят массу парафина

m _пар= m_c.пар- m_c и его объем V_nap = ( m_c.пар- m_c )/ σ_п,, где σ_п, -плотность парафина.

4. Взвешивают образцы, покрытые парафином, в воде. Для этого образец подвешивают на тонкой проволочке к дужке технических весов; под ним на подставке устанавливают стакан с дистиллированной водой и уравновешивают весы.

5. Получают массу m ^в_{с.пер.пр}.

6. Затем вводят поправку за массу проволочки m _пр, на которой подвешен образец.

Ее взвешивают в воде m^в_пр. Полученную массу вычитают из массы m^в_{c.пар.пр} . парафинированного образца и проволочки при взвешивании в воде и определяют массу парафинированного образца в воде

m^в_c.пар. = m^в_c.пар - m ^в _пр.

7. Вычисляют объем парафинированного образца

V_с._nap = (m _c.пар – m^в_c.пар + m ^в_пр)/ σ_в

8. Находят объем сухого образца V_с = V_с._nap – V_nap .

9. Определяют искомую плотность сухого образца

σ_с = m_c / V_с.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОРИСТОСТИ

Пористость – свойство горной породы иметь в единице объема пространства, не занятые скелетом. Количественно это свойство оценивается коэффициентом пористости, представляющим отношение объема пор V_пор к полному объему породы и выраженное либо в процентах от объема породы, либо в долях единицы (последнее очень часто используется в аналитических выражениях).

Различают общую, открытую, закрытую, эффективные статическую и динамическую пористости горных пород, которые оцениваются соответствующими коэффициентами k _п , k _{п.о ,}k _п.з, k _п.ст , k _п.д и связаны между собою следующими соотношениями :

k _п= k _{п о}+ k _{п з} ; k _п.ст = k _{п о} ( 1 – k _{в св} ); k _пд = k_{п о} ( 1 – k _{в о});

где k _{в св} и k _{в о} - коэффициенты связанной и остаточной воды .

В зависимости от размера выделяют мегапоры, и поры сверх­капиллярные, капилляр-ные и субкапиллярные.

Мегапоры - полости, средний радиус которых > 10 мм; иногда это карстовые полости, достигающие многих метров; размер сверхкапиллярных пор от 0,1 до 10 мм, капилляр­ных пор – от 1·10^-3 до 0,1 мм и субкапиллярных пор­ < 1·10^-3 мм. Основная часть субкапиллярных пор не пропус­кает жидкостей при градиентах давлений, наблюю-даемых в природе. Такие поры отмечаются в глинах и в других тонкодисперсных средах.

Песчаники обладают в основном равномерно распределен­ной по объему межзер-новой пористостью. Встречается также трещинная пористость.

Карбонатные породы чаще имеют поры, неравномерно распределенные по объё-му; наряду с межзерновой пористостью может иметь широкое распрост­ранение кавернозная и трещинная пористость. Изучение в лабораторных условиях пород с кавернозной и трещинной пористостью сложно. Образец (керн) при извлечении на поверхность может быть разрушен именно по трещинам, представляющим значитель-ный интерес. Наличие в образцах каверн может искажать количественные оценки объё-мов пор и породы.

Для измерения коэффициента пористости необходимо опре­делить соответствующие объемы пор и образца горной породы.

Существуют различные способы определения этих объемов. Наиболее широко используется весовой способ гидростатичес­кого взвешивания, который дает хорошие результаты в породах, не имеющих больших, видимых с поверхности образца, каверн, а также без крупных (не удерживающих внутри себя жидкость) трещин.

ОБЩАЯ ПОРИСТОСТЬ

Коэффициент общей пористости k_п, представляющий от­ношение объема всех пор V_пор к полному объему сухого изучаемого образца V_с определяют исходя из следующего соотношения:

k_п= V_пор / V_с = ( V_с - V_T ) / V_с = 1- V_T / V_с = 1 - m_T σ_с / m_с σ_Т , ( )

где V_T, V_с , σ_Т , σ_с m_T , m_с - соответственно объёмы, плотности и массы массы твердой фазы и сухой породы.

В сухом состоянии m_T ≈ m_с и, следовательно,

k_п ≈ 1 - σ_с / σ_Т , ( )

т. е. коэффициент общей пористости может быть рассчитан по данным определения плотностей сухой породы и твердой фазы.

ОТКРЫТАЯ ПОРИСТОСТЬ

При определении коэффициента открытой пористости k_п.о. используют весовые, объемно-весовые, объемные, а также газоволюметрические способы. В практике наиболее часто определение k_п.о. осуществляется весовым способом.

Определение коэффициента открытой пористости k_п.о. весовым способом

Открытая пористость образца отражает со­вокупность пор, сообщающихся между собой и атмосферой. Коэффициент открытой пористости k _п.о. рассчитывается как отношение объема открытых пор V _{пор о.} к объему сухой породы V_e:

k_п.о. = V _{пор о.} / V_e

Объем открытых пор определяют по изменению массы образца при его полном насыщении известной (рабочей) жидкостью

V _{пор о.} = ( m _п.ж - m_с ) / σ_ж , ( 5 ),

где m_с и m _п.ж - соответственно массы сухого образца и образца, полностью насыщенного рабочей жидкостью плот­ностью σ_ж . В качестве рабочей жидкости чаще всего берут керосин, как жидкость, хорошо проникающую в поры породы. Однако использование керосина для определения k _п.о. имеет ряд недостатков: необходимость последующей отмывки об­разцов от керосина, если предполагается проведение других измерений на данном образце; керосин не вызывает набухания глинистых минералов, тогда как в естественных условиях возможны изменения объема глинистых частиц. В связи с этим целесообразно использовать модель пластовой воды и определять вместо коэффициента открытой пористости k _{п. о.} величину объёмной влажности W_П .

Объем образца V_c определяют по потере массы образца при погружении его в жидкость

V_e = ( m _п.ж - m’_п.ж + m _пр) / σ_ж, . ( 6 )

где m _п.ж - масса насыщенного рабочей жидкостью образца в воздухе; m’_п.ж и m _пр -соответственно массы образца, насыщен­ного рабочей жидкостью, и проволочки, полученные при взвешивании их в рабочей жидкости плотностью σ_ж

Коэффициент открытой пористости k_п.о рассчитывают с учетом формул ( 5 ), ( 6 )

Приборы, оборудование, материалы.

1. Аналитические весы с разновесами. 2. Сушильный шкаф. 3. Вакуумный насос и вакуумный шкаф или эксикатор. 4. Рабочая жидкость. 5. Фильтровальная бумага. б. Стакан с рабочей жидкостью и подставка для стакана. 7. Тонкая медная проволочка.

Порядок проведения работы.

1. Отмытый от углеводородов и солей образец высушивают при t = 103 – 105°С до постоянной массы m _пр .

2. Насыщают образец рабочей жидкостью. Насыщение ус­коряется, если отваку-умированный образец заливается и на­сыщается под вакуумом дегазированной рабочей жидкостью. Процесс насыщения контролируется визуально до прекращения выделения пузырьков воздуха из образцов. Продолжительность насыщения образца от 1 О мин до 1 ч и более, в зависимости от величин физических свойств образца и выбранной методики насыщения.

3. Определяют массу насыщенного рабочей жидкостью образца в жидкости т'_п.ж. . Для этого образец проволочкой прикрепляют к коромыслу весов и опускают в стакан с рабочей жидкостью, установленный на подставке. При выпол­нении этой операции необходимо следить, чтобы образец не касался стенок и дна стакана и был полностью погружен в жидкость.

4. Определяют массу проволочки т_пр, повторив операцию, но без образца.

5. Поверхность образца аккуратно вытирают фильтроваль­ной бумагой для удаления свободной жидкости с поверхности образца и взвешивают его. Полученная масса т_П.Ж. соответ­ствует массе насыщенного рабочей жидкостью образца. Если на чашечке весов после взвешивания образца остаются капельки жидкости, то следует определить их массу и на эту величину уменьшить полученную ранее массу т _П.Ж.