[實(shí)用新型]一種利用超聲波探測(cè)巖石各向異性的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201620065920.6
• 申請(qǐng)日: 2016-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN205353018U
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉慶;葛洪魁;閆偉;王劍波;劉敦卿;劉峻嶸;金璨;吳珊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): G01N29/14
• 分類號(hào): G01N29/14
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型關(guān)于巖石各向異性監(jiān)測(cè)技術(shù)，特別是一種利用超聲波探測(cè)巖石各向異性的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

油氣田開發(fā)和鉆采過程中，都需要進(jìn)行儲(chǔ)層地質(zhì)特征，力學(xué)特征的相關(guān)研究，以制定最好的開發(fā)方案，壓裂方案等，從而獲得工業(yè)油氣流，提高經(jīng)濟(jì)效益。但是當(dāng)前對(duì)于非常規(guī)油氣儲(chǔ)層，一個(gè)影響儲(chǔ)層可改造型的重要因素就是各向異性，特別是地層高應(yīng)力環(huán)境下巖石的各向異性情況。當(dāng)前對(duì)各向異性的評(píng)價(jià)方法大多是通過常規(guī)的不同方向巖心的加載，不僅浪費(fèi)巖心，也很難實(shí)現(xiàn)靜載荷條件下的各向異性監(jiān)測(cè)。

各向異性是影響儲(chǔ)層可改造型，儲(chǔ)層力學(xué)性質(zhì)，以及改造后效果評(píng)價(jià)的一個(gè)重要因素。并且在不同力學(xué)環(huán)境下，巖石的各向異性表現(xiàn)強(qiáng)度不同。一般情況下，各向異性越強(qiáng)，儲(chǔ)層可改造性越難，越不利于理論模型的建立；應(yīng)力環(huán)境越強(qiáng)，表現(xiàn)出的各向異性越弱。另外在動(dòng)加載過程中，各向異性也是逐漸降低的。因此評(píng)價(jià)不同應(yīng)力環(huán)境，不同加載方式條件下的巖石各向異性是至關(guān)重要的。目前國(guó)內(nèi)有一些各向異性的評(píng)價(jià)裝置和方法，但都有其各自的缺陷。

現(xiàn)有技術(shù)一：

目前，可通過MTS單軸試驗(yàn)機(jī)，對(duì)巖心進(jìn)行單軸加載，對(duì)比不同方向的巖心應(yīng)力應(yīng)變曲線可說(shuō)明其各向異性。該設(shè)備要求巖心上下面平整度低于0.2mm，放置在MTS加載桿下部，可通過定位移或者定載荷進(jìn)行加載。同時(shí)該過程可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)巖心的軸向與徑向應(yīng)力應(yīng)變曲線，從而獲得不同方向下的力學(xué)參數(shù)。然而MTS實(shí)驗(yàn)機(jī)有許多缺點(diǎn)，例如不能監(jiān)測(cè)靜載條件下的各向異性，另外，每做一個(gè)實(shí)驗(yàn)都會(huì)損壞該巖樣，巖心可重復(fù)性很差。通過對(duì)比不同方向的巖樣測(cè)試結(jié)果來(lái)說(shuō)明，巖樣之間存在差別，準(zhǔn)確性較差。

現(xiàn)有技術(shù)二：

另一種方法是使用普通超聲波測(cè)試，該方法不會(huì)損壞巖樣，可重復(fù)性強(qiáng)。但在測(cè)試過程中，每次測(cè)試都需要人為按住每個(gè)探頭，然后進(jìn)行監(jiān)測(cè)，很不方便；人工按住探頭，會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，接觸不好等現(xiàn)象，精度低；只能監(jiān)測(cè)無(wú)載荷條件下的各向異性，不能測(cè)定加載條件下的各向異性。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的一種技術(shù)問題是提供一種利用超聲波探測(cè)巖石各向異性的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置可以監(jiān)測(cè)巖石在不同應(yīng)力環(huán)境下的各向異性，同時(shí)穩(wěn)定了聲發(fā)射探頭的布置，提高了各向異性監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。運(yùn)行成本低，且方便現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量分析。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下：

一種利用超聲波探測(cè)巖石各向異性的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：主體部分為加壓板，圓壁筒，底盤，底盤為巖心以及整個(gè)裝置提供穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其上的圓壁筒外徑與底盤上部大凹槽的內(nèi)徑相同，加壓板下部直徑與圓壁筒內(nèi)徑相同，上部圓壁筒與底盤嵌入式連接，加壓板與圓壁筒嵌入式連接。

按上述方案，所述的底座中間大凹槽內(nèi)的圓柱形小凹槽嵌入下探頭，小凹槽中固定有一個(gè)軸向彈簧；所述的圓壁筒中間四個(gè)中部探頭周向等距分布，每個(gè)圓柱形固定位置下部連接探頭引線槽，中部探頭固定位置外圍靠固定片固定在小圓柱內(nèi)，固定片與圓壁筒通過螺紋固定，固定片內(nèi)表面沿圓壁筒徑向方向有一個(gè)彈簧；所述的加壓板下部嵌入探頭，探頭位于加壓板下表面中心位置的圓柱形凹槽內(nèi)，凹槽邊與引線槽連接，上探頭槽內(nèi)有一個(gè)軸向彈簧，砝碼加在加壓板上端面。

本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理：

本設(shè)備通過監(jiān)測(cè)從發(fā)射探頭到接收探頭的聲波傳播時(shí)間，計(jì)算出不同方向的聲波速度，巖石物性參數(shù)等，對(duì)比不同方向參數(shù)大小，從而說(shuō)明各個(gè)方向巖樣的壓實(shí)程度，內(nèi)部結(jié)構(gòu)等方面的差異。

本實(shí)用新型的有益效果：

由上述原理設(shè)計(jì)和具體實(shí)施方式可以看出，本實(shí)用新型提供的一種利用超聲波探測(cè)巖石各向異性的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)裝置，具有如下優(yōu)點(diǎn)：裝置簡(jiǎn)單，具有很好的便攜性；設(shè)備加載不需要伺服液壓機(jī)的配合，通過添加砝碼即可提供正壓力；測(cè)試更接近真實(shí)狀態(tài)，試驗(yàn)樣品以標(biāo)準(zhǔn)圓柱樣為準(zhǔn)，方便取樣；可以模擬地層真實(shí)情況，觀測(cè)在不同應(yīng)力環(huán)境下的各向異性特征；探頭布置可以通過設(shè)備固定，并有彈簧進(jìn)行更好的接觸，所以精度高；實(shí)驗(yàn)過程中不會(huì)損壞巖樣，保證巖樣的重復(fù)利用，經(jīng)濟(jì)效益高；可通過數(shù)據(jù)采集信息獲得各個(gè)方向的真實(shí)縱橫波波速演化規(guī)律，深入了解應(yīng)力環(huán)境對(duì)各向異性的影響行為。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的一種利用超聲波探測(cè)巖石各向異性的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)圖，圖中：1砝碼，2加壓板，3上探頭固定槽，4圓壁筒，5中探頭固定槽，6固定板，7底座，8底部探頭固定槽。

圖2為圖1中加壓板2結(jié)構(gòu)示意圖，其中結(jié)構(gòu)包括3上探頭固定槽，9彈簧，10引線槽。

圖3為圖1中圓壁筒4結(jié)構(gòu)示意圖，其中結(jié)構(gòu)包括5中探頭固定槽，10引線槽，11螺孔。