完全饱和水公式的验证分析实验装置的制作方法

本实用新型涉及一种教学实验仪器,尤其是一种用于完全饱和水公式的验证分析实验装置。

背景技术：

地球物理学家阿尔奇发表的阿尔奇公式，其中一个公式为：F＝a/Φ^m＝R0/Rw,公式中：F为电阻率因素；a为岩性系数；Φ为岩心孔隙度；m为胶结指数；R0为100％完全饱和地层水时岩心的电阻率；Rw为地层水的电阻率。该公式常被称为完全饱和水公式，它将岩心的电阻率与地层水的电阻率联系起来并以公式的形式表示出来，地层水的电阻率会影响岩心的电阻率是毋庸置疑的，但这种影响是否是线性的以及该公式的适用范围是讨论的核心。

对地球物理专业的学生而言，验证二者之间的线性关系以及探究其适用范围是学生理解和应用该公式的重要基础。现有教学活动中，急需要一种实验装置，能够清楚、直观地帮助学生理解和验证上述公式的特性及适用范围。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、经济实用，可用来清楚、直观地帮助学生理解和验证完全饱和水公式特性及适用范围的验证分析实验装置。

本实用新型公开了一种完全饱和水公式的验证分析实验装置，主要包括容器A、容器B、容器C、容器D，所述容器C内装有食盐溶液，所述容器C连接有水泵，所述水泵的出液口依次串连式连通有容器A、容器B，所述容器B的出水管与容器D连通；所述容器A内装有石英砂，所述容器A、容器B分别设有电阻表Ⅰ、电阻表Ⅱ。

作为优选，容器A、容器B可通过支架架高。

本实用新型可达到的实验目的：

(1)通过已知的地层水电阻率来完成仪器电极系系数的刻度，加深理解电极系系数K的意义；实验中用电阻表测量的结果是电阻，单位是欧姆，而完全饱和水公式中采用的物理量是电阻率，单位是欧姆米，因此需要使用R＝Kr来完成仪器的刻度，其中r为电阻表测量到的电阻值，K为仪器系数，单位为米，R为电阻率。

(2)在阿尔奇公式的适用范围内验证完全饱和公式的准确度。

(3)不断改变地层水电阻率，探究完全饱和公式的适用范围。

本实用新型实验操作步骤如下：

(1)取已测知电阻率的食盐溶液注入到容器C中，所述食盐溶液的电阻率，即为Rw，打开水泵，将溶液注入到设备容器A、容器B中，待电阻表Ⅰ和电阻表Ⅱ读数稳定后关闭泵及出液口记录这两个电阻数据；

(2)将已知的食盐溶液电阻率Rw除以已测得的容器B的电阻值，可以得到电极系系数K；

(3)将容器A的电阻值乘以所述电极系系数K，得到容器A中模拟岩心的电阻率R0；

(4)更换容器C中食盐溶液的浓度，从而改变食盐溶液的电阻率，打开泵及出液口，将新浓度的食盐溶液泵入容器A、容器B中；

(5)待电阻表Ⅰ和电阻表Ⅱ表示数稳定后，关闭水泵及出液口，记录两个电阻数据并乘以电极系系数K，将之转化为电阻率并记录下来；

(6)多次完成实验步骤4、5，至少完成10次以上，将电阻率数据全部记录并在计算机上完成横轴为地层水电阻率Rw，纵轴为模拟岩心电阻率R0的散点图；

(7)观察散点图的特征，如散点图斜率相同，则继续改变食盐溶液的浓度并重复实验步骤4、5，直至散点图斜率发生变化。

本实用新型实验预期结果：

(1)更换容器C中食盐溶液的浓度，当食盐溶液浓度在一定范围内时，测得的地层水电阻率与模拟岩心电阻率成正比，验证完全饱和水公式的正确性；

(2)当食盐溶液浓度超过某一临界值或低于某一临界值时，测得的地层水电阻率与模拟岩心电阻率不成正比，就可确定在实验室特定条件下完全饱和水公式的适用范围。

与现有技术相比，本实用新型的优点：

(1)将难以理解的完全饱和水公式以实验的形式加以验证；(2)可以在实验室条件下获取完全饱和水公式的适用范围；(3)将普通电阻率法中难以理解的电极系技术的概念以实验的形式进行掌握；(4)所有仪器设备简单明了，便于理解。本实用新型结构简单、经济实用，是一种可用来清楚、直观地帮助学生理解和验证完全饱和水公式特性及适用范围的验证分析实验装置。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图中所示：1为食盐溶液，2为容器C，3为抽水管，4为水泵，5为出液口，6为容器A，7为电阻表Ⅰ，8为石英砂，9为电阻表Ⅱ，10为容器B，11为阀门，12为出水管，13为容器D，14为支架。

具体实施方式

参照图，为本实用新型实施例的结构示意图，包括容器A6、容器B10、容器C2、容器D13，所述容器C2内装有食盐溶液1，所述容器C2连接水泵4，水泵4的出水口5依次串连连通有容器A6、容器B10，所述容器B10的出水管12与容器D13连通；所述容器A6内冲满石英砂8，所述容器A6、容器B10分别连接有电阻表Ⅰ7、电阻表Ⅱ9，其中容器A6、容器B10通过支架14架高。

本实用新型利用已测知电阻率的食盐溶液模拟地层水，已测知的电阻率为Rw，利用冲满石英砂的容器A模拟100％完全饱和地层水时的岩心，其电阻率为R0。

本实用新型实验操作步骤如下：

(1)取已测知电阻率的食盐溶液注入到容器C中，所述食盐溶液的电阻率，即为Rw，打开水泵，将溶液注入到设备容器A、容器B中，待电阻表Ⅰ和电阻表Ⅱ读数稳定后关闭泵及出液口记录这两个电阻数据；

(2)将已知的食盐溶液电阻率Rw除以已测得的容器B的电阻值，可以得到电极系系数K；

(3)将容器A的电阻值乘以所述电极系系数K，得到容器A中模拟岩心的电阻率R0；

(4)更换容器C中食盐溶液的浓度，从而改变食盐溶液的电阻率，打开泵及出液口，将新浓度的食盐溶液泵入容器A、容器B中；

(5)待电阻表Ⅰ和电阻表Ⅱ表示数稳定后，关闭水泵及出液口，记录两个电阻数据并乘以电极系系数K，将之转化为电阻率并记录下来；

(6)多次完成实验步骤4、5，至少完成10次以上，将电阻率数据全部记录并在计算机上完成横轴为地层水电阻率Rw，纵轴为模拟岩心电阻率R0的散点图；

(7)观察散点图的特征，如散点图斜率相同，则继续改变食盐溶液的浓度并重复实验步骤4、5，直至散点图斜率发生变化。

本实用新型实验预期结果：

(1)当食盐溶液浓度在一定范围内时，地层水电阻率与模拟岩心电阻率成正比，就可验证完全饱和水公式的正确性；

(2)当食盐溶液浓度超过某一临界值或低于某一临界值时，地层水电阻率与模拟岩心电阻率则不成正比关系，就可确定在实验室特定条件下完全饱和水公式的适用范围。