專利名稱：一種模擬測試低頻巖石模量的方法和實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣勘探領(lǐng)域，尤其是涉及一種模擬測試低頻巖石模量的方法和實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
獲取巖石物理性質(zhì)的方法之一是采用實(shí)驗(yàn)測試方法。目前，采用實(shí)驗(yàn)測試方法研 究巖石物理性質(zhì)主要使用超聲波測量技術(shù)，但是由于超聲測試數(shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)所采用的測 量頻率差異很大，無法直接將超聲測試測試數(shù)據(jù)應(yīng)用到石油地震勘探中。為此，需要開發(fā)地 震勘探頻帶范圍的低頻巖石物理參數(shù)測試技術(shù)。低頻條件下進(jìn)行巖石物性測試其結(jié)果不僅 有助于巖石基本性質(zhì)和理論的認(rèn)識(shí)與研究，而且對(duì)于地震波的傳播理論、研究儲(chǔ)層非彈性 性質(zhì)，以及波場正、反演計(jì)算方法研究都將產(chǎn)生積極作用。該項(xiàng)工作對(duì)于油氣田勘探和開發(fā) 具有重要意義。國內(nèi)外低頻巖石物理參數(shù)測量技術(shù)主要包括兩類應(yīng)力-應(yīng)變測試方法和利用聲 波共振原理測試方法。低頻測量技術(shù)的主要困難是如何在被測樣品尺寸很小(相對(duì)測量波 長)情況下，準(zhǔn)確獲取被樣品巖石物理參數(shù)。早期測量低頻條件下巖石物理參數(shù)主要采用強(qiáng)迫震蕩￡握方法，該方法通過觀測 一個(gè)震動(dòng)頻率遠(yuǎn)小于樣品共振頻率的震動(dòng)信號(hào)，并依此計(jì)算得到楊氏模量、一個(gè)周期內(nèi)震 動(dòng)能量的變化以及剪切應(yīng)變，進(jìn)而計(jì)算得到不同諧波穿過樣品時(shí)縱、橫波速度和衰減的大 小。該方法在測試波速時(shí)，由于其應(yīng)變幅度較大，會(huì)影響測試結(jié)果的精度。而采用應(yīng)力-應(yīng) 變原理的低頻測試技術(shù)對(duì)巖石樣品要求很高，如樣品均質(zhì)性、外觀形狀等，該方法優(yōu)點(diǎn)是測 試頻率低、應(yīng)變幅度小，但試驗(yàn)周期長、成本非常高。應(yīng)用聲波共振原理測量樣品低頻參數(shù)的方法主要包括長柱樣楊氏模量測量技術(shù)、 利用亞共振原理內(nèi)耗變化進(jìn)行低頻巖石參數(shù)測試技術(shù)、超聲共振聲譜進(jìn)行流體聲速測試以 及利用共振聲譜的擾動(dòng)原理進(jìn)行樣品衰減以及含氣量等檢測技術(shù)。其中，楊氏模量測量技 術(shù)對(duì)樣品要求很高，且不能得到體波信息；僅用共振聲譜只能得到振動(dòng)介質(zhì)(流體)的速 度；內(nèi)耗儀測量頻率太低。因此，需要開發(fā)適用于地震勘探需要的低頻巖石體模量參數(shù)測試 方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種模擬測試低頻巖石模量的方法和實(shí)驗(yàn)裝置，用于在被測巖 石樣品尺寸很小的情況下，準(zhǔn)確得獲得被測巖石樣品的壓縮模量和體積模量?！矫?，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種模擬測試低頻巖石模量的方法，該方法包括分 別測試無擾動(dòng)樣品時(shí)共振腔體的共振頻率fO、包含參考樣品時(shí)共振腔體的共振頻率fal以 及包含測量樣品時(shí)共振腔體的共振頻率fsam，所述共振腔體位于盛油容器內(nèi)，所述盛油容 器內(nèi)盛有硅油；根據(jù)所述共振頻率&、fal及fsam獲得測量樣品的壓縮模量和體積模量。優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例中根據(jù)所述共振頻率&、fal及fsam獲得測量樣品的壓縮模量和體積模量包括通過共振頻率&和fal、共振腔體體積V、參考樣品體積Val、硅油壓縮模 量h和參考樣品壓縮模量kal得到測試系數(shù)A ；根據(jù)所述測試系數(shù)A、測量樣品體積Vsam、共 振頻率和&、硅油壓縮模量K得到測量樣品的壓縮模量和體積模量。優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例中通過共振頻率f；和fal、共振腔體體積V、參考樣品 體積Val、硅油壓縮模量1 和參考樣品壓縮模量kal得到測試系數(shù)A包括利用公式
權(quán)利要求
1.一種模擬測試低頻巖石模量的方法，其特征在于，所述方法包括分別測試無擾動(dòng)樣品時(shí)共振腔體的共振頻率fo、包含參考樣品時(shí)共振腔體的共振頻率 fal以及包含測量樣品時(shí)共振腔體的共振頻率fsam，所述共振腔體位于盛油容器內(nèi)，所述盛油 容器內(nèi)盛有硅油；根據(jù)所述共振頻率fo、fal及fsam獲得測量樣品的壓縮模量和體積模量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述共振頻率及fsam獲得測 量樣品的壓縮模量和體積模量包括通過共振頻率&和fal、共振腔體體積V、參考樣品體積Val、硅油壓縮模量1 和參考樣 品壓縮模量kal得到測試系數(shù)A ；根據(jù)所述測試系數(shù)A、測量樣品體積Vsam、共振頻率fsam和&、硅油壓縮模量1 得到測量 樣品的壓縮模量和體積模量。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述通過共振頻率f^和fal、共振腔體體積 V、參考樣品體積Val、硅油壓縮模量1 和參考樣品壓縮模量kal得到測試系數(shù)A包括y Z2 _ /2 /k _ k利用公式d = —Ja' /。/計(jì)算得到測試系數(shù)A ；K fo / K所述根據(jù)所述測試系數(shù)A、測量樣品體積Vsam、共振頻率fsam和&、硅油壓縮模量1 得到 測量樣品的壓縮模量和體積模量包括Γ2Γ2利用公式&_= ；1+ ；； J0 計(jì)算得到測量樣品的壓縮模量ksam，以及根據(jù)/ · Vt/ 0samKsaffl = l/ksam得到測量樣品的體積模量Ksam。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述包含參考樣品時(shí)共振腔體的共振頻率 fal通過如下方法獲得測量參考樣品位于共振腔體中心軸上不同位置時(shí)不同共振頻率對(duì)應(yīng)的峰值振幅，選擇 最大峰值所對(duì)應(yīng)的共振頻率作為擾動(dòng)場共振頻率fal。
5.一種模擬測試低頻巖石模量的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述裝置包括盛油容器、共 振腔體、震源、水聽器和控制器，所述盛油容器內(nèi)盛有硅油，所述共振腔體位于所述盛油容 器內(nèi)，所述水聽器和所述震源位于所述共振腔體的內(nèi)側(cè)，所述聽水器和所述震源和所述控 制器相連，所述控制器還和參考樣品或者測量樣品相連，所述控制器用于為所述震源提供 原始振動(dòng)信號(hào)，使所述震源產(chǎn)生聲振動(dòng)信號(hào)，以及接收水聽器所收集的信號(hào)，根據(jù)所述水聽 器所收集的信號(hào)無擾動(dòng)樣品時(shí)共振腔體的共振頻率f；、包含參考樣品時(shí)共振腔體的共振頻 率fal以及包含測量樣品時(shí)共振腔體的共振頻率fsam，以及根據(jù)所述共振頻率fo、fal及fsam 獲得測量樣品的壓縮模量和體積模量。
6.如權(quán)利要求5所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述控制器包括微機(jī)控制臺(tái)、步進(jìn)控 制器、鎖相放大器、預(yù)防大器和功率放大器，所述預(yù)放大器分別和所述水聽器及所述鎖相放 大器相連，所述功率放大器分別和所述鎖相放大器及所述震源相連，所述微機(jī)控制臺(tái)分別 和所述鎖相放大器及所述步進(jìn)控制器相連，所述步進(jìn)控制器還和所述參考樣品或者測量樣 品相連。
7.如權(quán)利要求6所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述微機(jī)控制臺(tái)包括第一計(jì)算模塊，用于通過共振頻率fo和fal、共振腔體體積V、參考樣品體積Val、硅油壓 縮模量h和參考樣品壓縮模量kal得到測試系數(shù)A ；第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述測試系數(shù)A、測量樣品體積Vsam、共振頻率fsam和&、硅油 壓縮模量h得到測量樣品的壓縮模量和體積模量。
8.如權(quán)利要求7所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于， 所述第一計(jì)算模塊具體用于利用公式
9.如權(quán)利要求8所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述微機(jī)控制臺(tái)還包括擾動(dòng)場共振頻率獲取模塊，用于測量參考樣品位于共振腔體中心軸上不同位置時(shí)不同 共振頻率對(duì)應(yīng)的峰值振幅，選擇最大峰值所對(duì)應(yīng)的共振頻率作為擾動(dòng)場共振頻率fal。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種模擬測試低頻巖石模量的方法和實(shí)驗(yàn)裝置，方法包括分別測試無擾動(dòng)樣品時(shí)共振腔體的共振頻率f0、包含參考樣品時(shí)共振腔體的共振頻率fal以及包含測量樣品時(shí)共振腔體的共振頻率fsam，所述共振腔體位于盛油容器內(nèi)，所述盛油容器內(nèi)盛有硅油；根據(jù)所述共振頻率f0、fal及fsam獲得測量樣品的壓縮模量和體積模量。本發(fā)明實(shí)施例的低頻巖石模量測試方法和實(shí)驗(yàn)裝置可以在被測巖石樣品尺寸很小的情況下，準(zhǔn)確得獲得被測巖石樣品的壓縮模量和體積模量，其測量結(jié)果和實(shí)際值相比誤差很小。
文檔編號(hào)G01N29/12GK102095804SQ20101056941
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者李生杰 申請人:中國石油大學(xué)(北京), 中國石油天然氣集團(tuán)公司