泥岩密度计校准

为实现泥岩密度计量值准确溯源，对其校准技术进行研究，建立了具体的校准方法。该技术简便易行，符合石油专用计量器具的校准要求，能够确保其测量数值的准确性。

泥岩密度计是石油与天然气地质勘探中广泛使用的专用计量器具，在钻井过程中利用泥岩密度计随钻测量泥页岩的密度，以便及时发现高压异常地层，调整钻井液密度，保证平衡钻进，避免发生井喷、井径收缩、井眼垮塌及卡钻等事故。

在野外由于工作环境条件差，很难保证密度计的准确性，所以对其进行周期校准，确保其量值准确可靠是非常必要的。根据密度计的技术指标及有关资料，在反复探讨、论证的基础上研究了一套校准技术，通过实验验证和不断完善，该校准技术能够确保仪器所分析的数据真实、可靠，为及时发现钻井异常提供依据。

1、密度计的组成

密度计由有机玻璃圆筒做成的基管、带有镜面刻度尺(以下简称刻度尺)的镜架、带有浮桶和样品盘的不锈钢丝3部分组成。

2、密度计的工作原理

泥岩密度计是根据阿基米德定律，通过将被测泥岩样品放在空气中测出其质量m，在水中测出其体积v，Z后根据公式ρ=v/m计算出被量样品的密度值。

目前使用的密度计按测量方法分零位式密度计(如MN—l型)和非零位式密度(如NM型)。

零位式泥岩密度计是通过在空气中的样品盘内放置一定数量的标准砝码，然后将标志杆顶面与刻度尺零位对齐，调整好后，将待测样品放入空气中的样品盘内，浮子必然在水中下降一定的幅度，待浮子稳定后，从样品盘内减少标准砝码的质量，使浮子上浮，减至标志杆顶面与刻度尺的零位重新对齐，减掉部分的标准砝码质量，就是通过密度计测得样品的质量，然后将待测样品放在浮桶上面，轻轻将浮子放入水中，待浮子稳定后，因水对样品具有一定的浮力。

因此，必然使标志杆的顶面高于刻度尺的零位，向空气中的样品盘内增加砝码，直到标志杆顶面重新回到零位，增加砝码的质量(m0)，就是样品排开水的质量，利用公式可计算出样品的体积和被测样品的密度值。

3、校准技术的研究

根据阿基米德定律，即使用已知密度的专用密度块，通过密度计检测其质量和体积，Z后根据公式ρ=v/m计算出被量样品的密度值，然后与已知密度值相比较，确定密度计的精度是否符合技术指标的要求，因此，专用密度块的选择是关键，因为相同体积的物质(不论其质量是否相同)在水中排开水的质量是相同的。

为了在量程范围内合理确定校准点，首先在量程1—3g/cm3的范围内，选择一种密度值在1.15—1.20g/cm3、质量在50—150mg的无渗透性和不溶于水的固体物质，做成圆柱状的专用密度块，根据技术指标的要求，专用密度块的精度应在±0.6%范围内。

将专用密度块作为密度计的diyi校准点，在空气中检测其质量，在水中检测其体积，Z后得出密度检测值对密度计进行校准，以后其它各校准点是在空气中的样品盘内，用专用密度块分别与50、100、150、200mg砝码组合，作为密度计的第2到第5校准点的标准值对密度计进行校准，也就是相当于使用体积与专用密度块完全相同，而质量和密度不同的其它专用密度块对第2到第5校准点进行校准。

因为体积与diyi校准点完全相同，在水中检测的体积值也必然相等，所以，第2到第5校准点只需在空气中检测其质量，无需在水中检测其体积，而直接使用diyi校准点在水中检测的数值。

由于岩石的密度一般均在2.00～2.50g/cm3，在实际工作中测量的密度值也多在此范围内，因此，选择第4校准点作为分辨力的校准点。根据技术指标的要求，应用一个密度值不大于0.03g/cm3、体积与第4校准点相同的物质，只要在空气中能分辨出其质量，也就说明了密度计满足了分辨力这一技术要求。

因此，只要在空气中的样品盘内加入质量不大于这种物质质量的砝码，密度计标志杆顶面或钢丝与刻度尺相对位置的变化不小于0.5mm，也就是肉眼能观察到变动，变动越大，其分辨力越高。

4、泥岩密度计的校准

4.1零位式密度计的校准

(1)调节游标镜架及微调旋钮，使标志杆顶面与刻度尺零位对齐。

(2)将专用密度块放入样品盘内，浮子下降，然后逐次减少砝码，至标志杆顶面重新回零位，将减少的砝码质量值作记录。

(3)打开基管盖板，提起浮桶，将专用密度块放到浮桶上面，使浮桶重新沉入水中，关闭基管盖板，浮子上升，然后逐次向样品盘内加砝码，至标志杆顶面重新回到刻度尺零位，将增加的砝码质量(‰)值作记录。

(4)取出专用密度块，干燥后分别与50、100、150、200mg二等标准砝码组合，然后逐次减少砝码，至标志杆顶面重新回零位，将减少的砝码质量值作记录。

(5)密度值的计算。

(6)误差的计算。

5、结束语

泥岩密度计校准技术简便易行，符合石油专用计量器具校准方法的要求。通过对SK2000型泥岩密度计和NM型密度计测量仪进行试验，该校准技术能够确保其量值准确传递，可实现密度计的测量参数溯源到国家计量基准，从而保证在地质勘探过程中使用的密度计量值统一。