為實現(xiàn)泥巖密度計量值準(zhǔn)確溯源，對其校準(zhǔn)技術(shù)進行研究，建立了具體的校準(zhǔn)方法。該技術(shù)簡便易行，符合石油專用計量器具的校準(zhǔn)要求，能夠確保其測量數(shù)值的準(zhǔn)確性。

泥巖密度計是石油與天然氣地質(zhì)勘探中廣泛使用的專用計量器具，在鉆井過程中利用泥巖密度計隨鉆測量泥頁巖的密度，以便及時發(fā)現(xiàn)高壓異常地層，調(diào)整鉆井液密度，保證平衡鉆進，避免發(fā)生井噴、井徑收縮、井眼垮塌及卡鉆等事故。

在野外由于工作環(huán)境條件差，很難保證密度計的準(zhǔn)確性，所以對其進行周期校準(zhǔn)，確保其量值準(zhǔn)確可靠是非常必要的。根據(jù)密度計的技術(shù)指標(biāo)及有關(guān)資料，在反復(fù)探討、論證的基礎(chǔ)上研究了一套校準(zhǔn)技術(shù)，通過實驗驗證和不斷完善，該校準(zhǔn)技術(shù)能夠確保儀器所分析的數(shù)據(jù)真實、可靠，為及時發(fā)現(xiàn)鉆井異常提供依據(jù)。

1、密度計的組成

密度計由有機玻璃圓筒做成的基管、帶有鏡面刻度尺(以下簡稱刻度尺)的鏡架、帶有浮桶和樣品盤的不銹鋼絲3部分組成。

2、密度計的工作原理

泥巖密度計是根據(jù)阿基米德定律，通過將被測泥巖樣品放在空氣中測出其質(zhì)量m，在水中測出其體積v，Z后根據(jù)公式ρ=v/m計算出被量樣品的密度值。

目前使用的密度計按測量方法分零位式密度計(如MN—l型)和非零位式密度(如NM型)。

零位式泥巖密度計是通過在空氣中的樣品盤內(nèi)放置一定數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，然后將標(biāo)志桿頂面與刻度尺零位對齊，調(diào)整好后，將待測樣品放入空氣中的樣品盤內(nèi)，浮子必然在水中下降一定的幅度，待浮子穩(wěn)定后，從樣品盤內(nèi)減少標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量，使浮子上浮，減至標(biāo)志桿頂面與刻度尺的零位重新對齊，減掉部分的標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量，就是通過密度計測得樣品的質(zhì)量，然后將待測樣品放在浮桶上面，輕輕將浮子放入水中，待浮子穩(wěn)定后，因水對樣品具有一定的浮力。

因此，必然使標(biāo)志桿的頂面高于刻度尺的零位，向空氣中的樣品盤內(nèi)增加砝碼，直到標(biāo)志桿頂面重新回到零位，增加砝碼的質(zhì)量(m0)，就是樣品排開水的質(zhì)量，利用公式可計算出樣品的體積和被測樣品的密度值。

3、校準(zhǔn)技術(shù)的研究

根據(jù)阿基米德定律，即使用已知密度的專用密度塊，通過密度計檢測其質(zhì)量和體積，Z后根據(jù)公式ρ=v/m計算出被量樣品的密度值，然后與已知密度值相比較，確定密度計的精度是否符合技術(shù)指標(biāo)的要求，因此，專用密度塊的選擇是關(guān)鍵，因為相同體積的物質(zhì)(不論其質(zhì)量是否相同)在水中排開水的質(zhì)量是相同的。

為了在量程范圍內(nèi)合理確定校準(zhǔn)點，首先在量程1—3g/cm3的范圍內(nèi)，選擇一種密度值在1.15—1.20g/cm3、質(zhì)量在50—150mg的無滲透性和不溶于水的固體物質(zhì)，做成圓柱狀的專用密度塊，根據(jù)技術(shù)指標(biāo)的要求，專用密度塊的精度應(yīng)在±0.6%范圍內(nèi)。

將專用密度塊作為密度計的diyi校準(zhǔn)點，在空氣中檢測其質(zhì)量，在水中檢測其體積，Z后得出密度檢測值對密度計進行校準(zhǔn)，以后其它各校準(zhǔn)點是在空氣中的樣品盤內(nèi)，用專用密度塊分別與50、100、150、200mg砝碼組合，作為密度計的第2到第5校準(zhǔn)點的標(biāo)準(zhǔn)值對密度計進行校準(zhǔn)，也就是相當(dāng)于使用體積與專用密度塊完全相同，而質(zhì)量和密度不同的其它專用密度塊對第2到第5校準(zhǔn)點進行校準(zhǔn)。

因為體積與diyi校準(zhǔn)點完全相同，在水中檢測的體積值也必然相等，所以，第2到第5校準(zhǔn)點只需在空氣中檢測其質(zhì)量，無需在水中檢測其體積，而直接使用diyi校準(zhǔn)點在水中檢測的數(shù)值。

由于巖石的密度一般均在2.00～2.50g/cm3，在實際工作中測量的密度值也多在此范圍內(nèi)，因此，選擇第4校準(zhǔn)點作為分辨力的校準(zhǔn)點。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)的要求，應(yīng)用一個密度值不大于0.03g/cm3、體積與第4校準(zhǔn)點相同的物質(zhì)，只要在空氣中能分辨出其質(zhì)量，也就說明了密度計滿足了分辨力這一技術(shù)要求。

因此，只要在空氣中的樣品盤內(nèi)加入質(zhì)量不大于這種物質(zhì)質(zhì)量的砝碼，密度計標(biāo)志桿頂面或鋼絲與刻度尺相對位置的變化不小于0.5mm，也就是肉眼能觀察到變動，變動越大，其分辨力越高。

4、泥巖密度計的校準(zhǔn)

4.1零位式密度計的校準(zhǔn)

(1)調(diào)節(jié)游標(biāo)鏡架及微調(diào)旋鈕，使標(biāo)志桿頂面與刻度尺零位對齊。

(2)將專用密度塊放入樣品盤內(nèi)，浮子下降，然后逐次減少砝碼，至標(biāo)志桿頂面重新回零位，將減少的砝碼質(zhì)量值作記錄。

(3)打開基管蓋板，提起浮桶，將專用密度塊放到浮桶上面，使浮桶重新沉入水中，關(guān)閉基管蓋板，浮子上升，然后逐次向樣品盤內(nèi)加砝碼，至標(biāo)志桿頂面重新回到刻度尺零位，將增加的砝碼質(zhì)量(‰)值作記錄。

(4)取出專用密度塊，干燥后分別與50、100、150、200mg二等標(biāo)準(zhǔn)砝碼組合，然后逐次減少砝碼，至標(biāo)志桿頂面重新回零位，將減少的砝碼質(zhì)量值作記錄。

(5)密度值的計算。

(6)誤差的計算。

5、結(jié)束語

泥巖密度計校準(zhǔn)技術(shù)簡便易行，符合石油專用計量器具校準(zhǔn)方法的要求。通過對SK2000型泥巖密度計和NM型密度計測量儀進行試驗，該校準(zhǔn)技術(shù)能夠確保其量值準(zhǔn)確傳遞，可實現(xiàn)密度計的測量參數(shù)溯源到國家計量基準(zhǔn)，從而保證在地質(zhì)勘探過程中使用的密度計量值統(tǒng)一。