[發(fā)明專(zhuān)利]一種巖石樣品物理模量光學(xué)測(cè)量裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310739367.0
• 申請(qǐng)日: 2013-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104155173B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙建國(guó);趙嵩卿
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司;中國(guó)石油大學(xué)(北京)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/00
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/00;G01B11/16
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 湯在彥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油勘探技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種巖石樣品物理模量光學(xué)測(cè)量裝置及方法。

背景技術(shù)

巖石物理性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量是地球物理應(yīng)用研究中的一項(xiàng)基礎(chǔ)性研究工作。由于地下巖石的復(fù)雜性，一般認(rèn)為，巖石的巖石物理性質(zhì)是隨頻率而變化的，在實(shí)驗(yàn)室中準(zhǔn)確測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用頻率段內(nèi)的巖石物理性質(zhì)對(duì)利用地震勘探和聲波測(cè)井資料來(lái)認(rèn)識(shí)地下巖石的性質(zhì)，研究地震相和測(cè)井相隨頻率的變化特征等都具有重要的意義。

國(guó)內(nèi)外在巖石物理的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方面有幾類(lèi)重要的方法。第一類(lèi)為超聲傳輸法；該方法在巖石的彈性性質(zhì)測(cè)量中應(yīng)用廣泛，但在實(shí)驗(yàn)室條件下，巖心的尺寸有限（厘米級(jí)），為保證該尺寸比聲波波長(zhǎng)大幾倍，超聲法測(cè)量只能進(jìn)行高頻測(cè)量（MHz數(shù)量級(jí)）。然而，實(shí)驗(yàn)室高頻（MHz）條件下巖石物理性質(zhì)的測(cè)試結(jié)果直接應(yīng)用到地震勘探與測(cè)井頻帶（10Hz—10kHz）的數(shù)據(jù)處理與資料解釋是否合適,一直是困擾地球物理界的一個(gè)重要問(wèn)題。第二類(lèi)為共振棒法；共振棒法是可操作在千赫茲量級(jí)的低頻測(cè)試技術(shù)。其測(cè)量原理是對(duì)形狀規(guī)則的長(zhǎng)圓柱形或長(zhǎng)管狀巖石樣品施以一系列頻率不同的正弦振動(dòng)以使巖棒發(fā)生振蕩變形，通過(guò)觀測(cè)巖石的共振峰的頻率和峰的寬度，來(lái)估算巖樣的各種模量和巖樣的Q值。然而，為了能夠測(cè)量到低頻彈性性質(zhì)，此方法所需的巖樣為長(zhǎng)達(dá)數(shù)十厘米的桿狀巖石，樣品加工異常困難。第三類(lèi)為應(yīng)力—應(yīng)變法；該法也是一類(lèi)重要的低頻測(cè)量技術(shù)，其基本原理是在巖石樣品的表面貼附應(yīng)變片直接記錄施加在巖石樣品上的受迫變形而獲得地震頻段內(nèi)巖石物理性質(zhì)的。到現(xiàn)在為止還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)用光學(xué)方法測(cè)量?jī)?chǔ)層條件下巖石的應(yīng)變或縱橫波波速等性質(zhì)裝置的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種巖石樣品物理模量光學(xué)測(cè)量裝置及方法，以提供一種巖石樣品物理模量光學(xué)測(cè)量方案。

一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種巖石樣品物理模量光學(xué)測(cè)量裝置，所述巖石樣品物理模量光學(xué)測(cè)量裝置包括：高溫高壓倉(cāng)，其內(nèi)設(shè)置有聲波震源及巖石樣品夾持器，所述巖石樣品夾持器上夾持有巖石樣品；壓力控制系統(tǒng)，用于將所述高溫高壓倉(cāng)加壓到預(yù)置的壓力下；加熱控制系統(tǒng)，用于將所述高溫高壓倉(cāng)加壓到預(yù)置的溫度下；第一光纖光柵傳感器，位于所述高溫高壓倉(cāng)內(nèi)，粘附于巖石樣品上；光纖光柵光譜解調(diào)儀，位于所述高溫高壓倉(cāng)外，并連接所述第一光纖光柵傳感器，用于在開(kāi)啟所述聲波震源帶動(dòng)所述巖石樣品震動(dòng)后，通過(guò)所述第一光纖光柵傳感器，測(cè)量在所述預(yù)置的壓力和所述預(yù)置的溫度下所述巖石樣品的應(yīng)變參數(shù)。

優(yōu)選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述高溫高壓倉(cāng)上還具有玻璃窗，所述玻璃窗采用法蘭加聚四氟乙烯膠圈密封；所述玻璃窗包括石英玻璃窗，厚度為1-10cm；所述巖石樣品物理模量光學(xué)測(cè)量裝置還包括：便攜式激光測(cè)振儀，用于放置于所述高溫高壓倉(cāng)的玻璃窗外，測(cè)量所述巖石樣品的振幅和加速度。

優(yōu)選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述巖石樣品物理模量光學(xué)測(cè)量裝置還包括：第二光纖光柵傳感器，位于所述高溫高壓倉(cāng)內(nèi)，未粘附于所述巖石樣品上；光纖光柵光譜解調(diào)儀，還連接所述第二光纖光柵傳感器，用于在開(kāi)啟所述聲波震源帶動(dòng)所述巖石樣品震動(dòng)后，通過(guò)所述第一光纖光柵傳感器和所述第二光纖光柵傳感器，測(cè)量在所述預(yù)置的壓力和所述預(yù)置的溫度下所述巖石樣品的應(yīng)變參數(shù)。

優(yōu)選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述高溫高壓倉(cāng)采用不銹鋼材質(zhì)；所述聲波振源包括1-6000Hz的聲波振源；所述預(yù)置的壓力為0.1MP-20MPa；所述預(yù)置的溫度為25℃-120℃；所述巖石樣品至少為如下的一種：砂巖巖石樣品、油頁(yè)巖巖石樣品、泥巖巖石樣品。

優(yōu)選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述壓力控制系統(tǒng)包括活塞泵升壓系統(tǒng)；所述加熱控制系統(tǒng)包括：電爐絲加熱裝置，設(shè)置于所述高溫高壓倉(cāng)內(nèi)；控溫柜，設(shè)置于所述高溫高壓倉(cāng)外，并連接所述電爐絲加熱裝置。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種巖石樣品物理模量光學(xué)測(cè)量方法，所述巖石樣品物理模量光學(xué)測(cè)量方法包括：將聲波震源及巖石樣品夾持器設(shè)置于高溫高壓倉(cāng)內(nèi)，所述巖石樣品夾持器上夾持有巖石樣品；將第一光纖光柵傳感器設(shè)置于所述高溫高壓倉(cāng)內(nèi)，粘附于巖石樣品上；利用壓力控制系統(tǒng)將所述高溫高壓倉(cāng)加壓到預(yù)置的壓力下，并利用加熱控制系統(tǒng)將所述高溫高壓倉(cāng)加壓到預(yù)置的溫度下；將光纖光柵光譜解調(diào)儀設(shè)置于所述高溫高壓倉(cāng)外，并連接所述第一光纖光柵傳感器；在開(kāi)啟所述聲波震源帶動(dòng)所述巖石樣品震動(dòng)后，通過(guò)所述第一光纖光柵傳感器，測(cè)量在所述預(yù)置的壓力和所述預(yù)置的溫度下所述巖石樣品的應(yīng)變參數(shù)。