Akademia Górniczo - Hutnicza.

Wydział Wiertnictwa Nafty i Gazu.

Specjalność: Eksploatacja złóż surowców płynnych.

Laboratorium z Geofizyki Poszukiwawczej i Wiertniczej.

Ćw.nr.1: Określanie gęstości właściwej skał δ.

Młynarczyk Daniel

Zbaraza Dawid

Rok III

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest określenie gęstości próbek skał.

2. Wstęp teoretyczny.

Gęstość skały nazywamy masę jednostki jej objętości (masę właściwą). Gęstość skał zależy przede wszystkim od ich składu mineralogicznego, tekstury i struktury. Dla skał są charakterystyczne zmiany gęstości w zależności od stopnia zapełnienia ich przestrzeni porowej przez ciecze i gazy. Dlatego wyróżnia się:

• gęstość skał o naturalnej wilgotności ( z takim wypełnieniem przestrzeni porowej cieczami i gazami, jakie charakterystyczne dla naturalnych warunków zalegania),

• gęstość absolutnie suchej skały (wilgotność jest sztucznie usuwana poprzez wysuszanie próbki skały do stałej masy),

• gęstość powietrzno-suchej skały (przy naturalnym odparowaniu wilgoci podczas przechowywania lub transportu próbek),

• gęstość skał przy maksymalnym zawilgoceniu (oblicza się przy założeniu wypełnienia wszystkich porów cieczą).

Dla skał magmowych, metamorficznych i zbitych osadowych, a także dla większości rud gęstość przy różnych stanach próbki jest prawie jednakowa. Dla skał porowatych gęstość znacznie różni się w zależności od ich zawilgocenia. Gęstość skał zależy od gęstości mineralogicznej składowych minerałów oraz porowatości i zmienia się w granicach od 1,4*10³ kg/m³ do 3,7*10³ kg/m³.

Zróżnicowanie skał i kopalin użytecznych pod względem gęstości umożliwia efektywne stosowanie badań grawimetrycznych na powierzchni ziemi i gęstośćowych w otworach wiertniczych. Metodami laboratoryjnymi określa się gęstość próbek powierzchniowo-suchych oraz próbek w absolutnie suchym stanie. W tym ostatnim przypadku gęstość jest wykorzystywana do zunifikowania charakterystyki skał, jak i do obliczeń ogólnej porowatości oraz gęstości skał przy maksymalnym nasyceniu wodą.

Gęstość oblicza się ze stosunku masy próbki skały, znajdującej się w odpowiednim stanie zawilgocenia, do jej objętości. Objętości skały oblicza się z wyników hydrostatycznego ważenia, na podstawie różnicy ciężarów próbki w powietrzu i cieczy. W większości przypadków jako cieczy używa się wody.

3. Otrzymane wyniki i ich interpretacja.

Przyjmujemy wartość równą jednej podziałce na wadze jako dokładność pomiaru masy skały w powietrzu i w wodzie.

ΔG_p- błąd pomiaru ciężaru badanej próbki w powietrzu

ΔG_w- błąd pomiaru ciężaru badanej próbki w wodzie

ΔG_p=ΔG_w=0,2 [g]

Lp.	Symbol próbki	Masa w powietrzu [g]	Masa w wodzie [g]	Gęstość próbki δ g/cm^3]	Błąd obl. gęstości δg/cm^3]	wi
1	1V	38,4	24,2	2,71	0,014	5041
2	2V	24,6	15,8	2,79	0,023	1936
3	4V	125,0	79,2	2,73	0,004	52441
4	5III	49,8	32,8	2,93	-	-
5	9V	74,4	46,8	2,71	0,007	19044
6	10V	139,2	87,8	2,72	0,004	66049

Gęstość próbek obliczamy według wzoru:

Dokładność pomiarów obliczamy metodą różniczki zupełnej:

Po przeanalizowaniu otrzymanych wartości odrzucamy wynik dla próbki nr. 5III gdyż znacznie odbiega od wartości pozostałych próbek.

Iloraz błędu bezwzględnego maksymalnego przez błąd bezwzględny minimalny jest równy 5,84. Ze względu na to, do uśrednienia wyników wybieramy metodę średniej ważonej, gdzie wagę poszczególnych wyników obliczamy według wzoru:

Średnia ważona jest równa:

δ(waż) = 2,72 g/cm³

Błąd bezwzględny średniej ważonej wynosi:

δ(waż) = 0,0052 g/cm³

Błąd względny wynosi:

δ_wzgl = 0,063 g/cm³

4. Wnioski.

Po wykonaniu powyższego ćwiczenia i przeanalizowaniu danych stwierdzamy że próbki skalne 1V, 2V, 4V, 9V, 10V są próbkami tego samego rodzaju skał. Już po obserwacji wzrokowej stwierdziliśmy że próbka 5III pochodzi z innego rodzaju skał, co potwierdziły późniejsze obliczenia. Z tego względu w pozostałych obliczeniach średniej nie uwzględnialiśmy wyników otrzymanych przy ważeniu tej próbki.

---