[發明專利]測試巖石用的聲學響應試驗裝置

在審

• 申請號: 201810377127.3
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108398325A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 楊進;宋宇;李磊;胡志強;侯澤寧;陳孝亮;王俊翔;楊育銘;張燦;張天偉
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/12;G01N3/02;G01N29/04
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林;周子軼

本發明公開了測試巖石用的聲學響應試驗裝置，包括：壓力釜，所述壓力釜包括壓力腔以及測試腔，所述測試腔包括位于所述壓力腔內的剛性桶以及位于所述剛性桶內并能沿徑向發生形變的彈性桶；導流堵頭；軸向推力機構；位移控制機構，所述位移控制機構能相對所述剛性桶沿徑向移動，所述位移控制機構的一端位于所述壓力腔內，所述位移控制機構的另一端設置在所述彈性桶上；溫度控制機構；聲學機構。彌補現有巖石介質聲波測量裝置無法測量變溫過程掩飾的聲學信息的不足，創新研發一種重要的測試巖石變溫狀態的聲學響應實驗裝置，測試和評價巖石溫度對聲波信號的影響，進而研究溫度對巖石力學特性的影響。

技術領域

本發明涉及巖石力學實驗領域，尤其涉及一種測試巖石用的聲學響應試驗裝置。

背景技術

隨著油氣開發的深入，鉆井深度已接近萬米，深層巖石的溫度環境發生顯著增加，在高溫井鉆井過程中深層井壁巖石溫度甚至可達350℃以上，巖石溫度的變化導致巖石的結構和力學特性會發生變化，因此了解溫度變化對巖石力學特性和損傷破環機理的影響規律，判別井壁強度，特別是高溫狀態下井壁穩定性對安全鉆井工程具有重要的現實意義。

巖石介質測試技術是通過測定超聲波穿透巖石后聲波信號的聲學參數變化，間接了解巖石的物理力學特性與結構特征，與靜力學方法相比，聲波測試技術簡便。早在20世紀80年代，巖石介質聲學測試裝置已經較為成熟，但是受到裝置的限制，始終沒有將巖石聲波測試同力學測試同步，沒有能夠滿足巖石高壓溫變狀態的聲學響應試驗裝置。具體原因如下：1、對于淺部低溫地層，采用傳統的機械測試方式能夠滿足巖石的物性參數的測定，且方法成熟，數據獲取直接，聲學響應測試的發展受到限制，聲學測試不需要進行鉆井采芯，極大的節約成本和時間；2、隨著高溫高壓井的開發，高溫度、高壓力共同作用對巖石物性參數的影響加劇，單一的溫度或圍壓環境模擬已經不能精確模擬所需環境；3、將溫度、圍壓以及聲學測試很難集成一套完整的測試系統。

因此，研制一套能夠滿足高壓溫變監測的聲學響應試驗裝置具有重要意義。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種測試巖石用的聲學響應試驗裝置，能夠滿足高壓溫變監測。

本發明的具體技術方案是：一種測試巖石用的聲學響應試驗裝置，包括：

壓力釜，所述壓力釜包括壓力腔以及測試腔，所述測試腔包括位于所述壓力腔內的剛性桶以及位于所述剛性桶內并能沿徑向發生形變的彈性桶；

導流堵頭，所述導流堵頭設置在所述彈性桶內以供巖石容置，所述導流堵頭上設置有與彈性桶連通的導流管；

軸向推力機構，所述軸向推力機構相對所述導流堵頭位于巖石的另一側，所述軸向推力機構能相對所述壓力釜運動，所述軸向推力機構位于壓力釜內的一端設置有能與所述壓力腔和所述測試腔接合的導流機構，所述導流機構包括能在其與所述壓力腔和所述測試腔接合時將所述壓力腔和所述彈性桶之間連通的滲流通道；

位移控制機構，所述位移控制機構能相對所述剛性桶沿徑向移動，所述位移控制機構的一端位于所述壓力腔內，所述位移控制機構的另一端設置在所述彈性桶上；

溫度控制機構，所述溫度控制機構包括與所述壓力腔連通的流體源以及設置在所述導流管處的溫度傳感器；

聲學機構，所述聲學機構包括設置在所述導流堵頭背離所述巖石一側的聲波發射裝置和設置在所述導流機構背離所述巖石一側的聲波接收裝置，或，設置在所述導流堵頭背離所述巖石一側的聲波接收裝置和設置在所述導流機構背離所述巖石一側的聲波發射裝置。