专利名称：一种声学岩石及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种声学岩石及其制造方法。
背景技术：
目前国内外用于标定声学仪器的设备中，主要采用天然岩石。对于砂岩和泥岩，由其很难制造出一立方米以上体积无缝的測量岩块，而且声学參数均匀度误差达20%以上。对于灰岩和生成岩，虽可制造较大体积的岩块，但成本随体积增加，一立方米以上的岩块，体积增加一倍价格增加四倍。因此，需要ー种克服了上述问题的模拟天然岩石的声学岩石及其制造方法。
发明概述本发明的目的是提供一种声学岩石制造方法。本发明的另ー个目的是提供一种声学岩石。本发明的制造声学岩石的方法包括下述步骤I)设定所要求的声学岩石的声速V和密度P ；2)根据要求的声学岩石的形状制作模具；3)根据声速配比公式来计算 II1........ IIi V = V1 II^V2 n2+. . . +Vi Iii其中，V1. Vi为各种胶合剂的单一声速；ni. Hi为各种胶合剂所占百分比，Ii1+. . . +rij = I ；4)根据密度配比公式计算P平均P平均=P I * n^p 2 n2+. . . + P 4 Iii4)添加骨架剂来调整S度，P=P平均 n平均+ P骨架剂 n骨架剂，n平均+n骨架剂=I得到n平均和n骨架剂；5)根据 rv = n平均 Xn1,......, rv = n平均 Xni,计算叫，、....... Iii.6)根据所计算的rv........rv，n骨架剂将所选择的胶合剂和骨架剂混合搅拌
均勻后烧铸在所述模具中；烧铸后的声学岩石在10°c -50°C环境中养护15天-5个月。若i > 3，如i = 3时，先假定ー种胶合剂的添加百分比，然后再计算其余两种胶合剂的添加百分比；如i = 4时，先假定两种胶合剂的添加百分比，然后再计算其余两种胶合剂的添加百分比。优选地，i = 2。优选地，所述胶合剂选自32. 5MPa水泥、42. 5MPa水泥、52. 5MPa水泥、62. 5MPa水泥和环氧树脂；所述骨架剂选自纯石英砂、微米铁粉和重晶石。一般而言添加的骨架剂不多于两种。本发明所采用的原料及声学參数表如下纵波速度2
名柞作用密度1 __
mm/[j,sus/ft
32.5Mpa 水ん股合剂1.8—1.93.490 6
42.5Mpa 水泥股合剂1.8—1.93.881.0
52.5Mpa 水泥胶合剂1.85—1.954.371 6
62.5Mpa 水泥胶合剂1.85—1.954.864.0
环氧树脂股合剂1.2 —1.31.6192.5 纯石英砂骨架剂2.65—2.717.044.0
微米铁粉骨架剂8 76.051.3
重晶石骨架剂3.07.242,7口数据是表示对应的単一材料制成固体的參数，水泥密度是加入35%水凝成固体的密度。优选地，还可以将添加剂与胶合剂混合，然后测得复合胶合剂的声速和密度，接着再按照声速配比公式进行计算，即所述V1.. . Vi为混合有添加剂的复合胶合剂的声速。所述添加剂选自速凝剂、減水剂和水泥胶。本发明的速凝剂可以采用本领域常用的速凝剂，如中国远兴JJ-818 ;本发明的减水剂可以采用本领域常用的减水剂，如上海希丁克，中国远兴JJ-808 ;本发明的水泥胶可以采用本领域常用的水泥胶，如河北虹宇。根据所要求的声学岩石的形状来制作模具。由于制造过程是在常温、常压下进行，对模具材质要求不高，如可由钢材、塑料、木材制造。浇铸时尽量減少混入气泡，方法一是缓慢加入，ニ是让原料充分振动。气泡体积含量小于2%时对声速影响很少，对密度影响也可达到误差要求。浇铸后的声学岩石要保持湿润，在10°C _50°C环境中养护15-20天可硬化，但要声速稳定在1%以下要3-5个月时间。本发明基于下述原理当胶合剂比例大于35%，骨架剂颗粒直径小于2mm时，岩块声速基本为胶合剂声速。通常来说，按照本发明的方法制备的声学岩石会满足要求，如果出现超过±5%的误差一般是由于单个原料物质的原始參数有误差，那么可先将单个胶合剂或骨架剂參数测准后再计算；或者，如果测得制备出的声学岩石的声速或密度偏大，那么减小声速大或密度大的那种胶合剂的比例，一般减小5% ;声速或密度偏小,那么增加声速大或密度大的那种胶合剂的比例，一般増加5%，重新再制造即可。本发明的方法适于制备声速为2000m/h-5000m/h的人工岩石。本发明所制造的人造声学岩石用于石油勘探测井仪器地面标定设备中，与自然声学岩石相比的优点是(I)采用低价格的常用エ业原料，因而价格低于相同质量的天然声学岩石。(2)与所要求的參数(声速Vp、Vs，參数p) —致性误差小于I %，天然岩石很难达到5%。(3)參数均匀度可达I %，比天然岩石高5-10倍。(4)可通过模具制成各种形状。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案做进ー步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意組合。以下实施例中采用的物质，除了注明的之外，其余均为市售。实施例I为了模拟地下的砂岩,制造声速V = 4. Omm/ V- s,密度P = 2. 3g/cm3的声学岩石。选择胶合剂为42. 5MPa水泥(V1 = 3. 8mm/ U s, P : = I. 85g/cm3) ,52. 5MPa 水泥(V2=4. 3mm/ Hs，P2 = L 90g/cm3)。根据声速配料公式3.8 Tii+4. 3 *n2 = 4. 0,]^+ = I。计算得=Ii1 = 0. 6 (60% ),n2 = 0. 4 (40% )。根据密度配比公式P平均=P1* Ii1+ P 2 n2 = I. 85X0. 6+1. 90X0. 4 = I. 87g/
3
cm o接着选择微米鉄粉作为骨架剂，根据密度配比公式P平均 n平均+ P骨架剂 n骨架剂=2. 3I. 87 n平均+8. 7 n骨架剂=2. 3, n平均+n骨架剂=I计算得n平均=0.937 (93. 7% ), n骨架剤=0. 063(6. 3% )总配比nr(42. 5Mpa 水泥)=0. 6X0. 937 = 0. 562(56. 2% )n2’ (52. 5Mpa 水泥)= 0.4X0.937 = 0. 375 (37. 5 % )n 骨架剂(微米铁粉)=0. 063 (6. 3% )。按照上述rv、n2,和n骨架剂的配比，将562g的42. 5MPa水泥、375g的52. 5MPa水泥和63g的微米铁粉混合搅拌均勻，制造成50mmX50mm的小型样块,在10°C -50°C环境中养护三个月后，即得。实施例2制作声速2. 2mm/ii s,密度P = 2. Og/cm3的声学岩石。选择胶合剂为环氧树脂(V1= I. 6mm/ UsjP1 = L 25g/cm3), 32. 5MPa 水泥(V2 =3. 4mm/ Hs，P2=L 85g/cm3)根据声速配料公式I.6 rii+3. 4 n2 = 2. 2, Ii^n2 = I。计算得Ii1 =
0.667(66. 7% ),n2 = 0. 333(33. 3% )。根据密度配比公式P平均=P1* Ii1+ P 2 n2 = I. 25X0. 667+1. 85X0. 333 =
1.45g/cm3。接着选择重晶石(P itmm= 3. 0)作为骨架剂，根据前述公式P平均 n平均+ P骨架剂 n骨架剂=2. 0
I. 45 n平均+3. 0 n骨架剂=2. 0, n3+n4 = I计算得n平均=0.645(64. 5% ), n骨架剤=0. 355(35. 5% )总配比rv(环氧树脂)=0. 667 X 0. 645 = 0. 43 (43 % ),n2，(32. 5Mpa 水泥)=0. 333X0. 645 = 0. 215(21. 5% ), n骨架齐I」(重晶石)=0. 355 (35. 5 % ) 0按照上述rv、n2,和n骨架剂的配比将430g的环氧树脂、215g的32. 5MPa水泥和355g的重晶石混合搅拌均勻，制造成50mmX50mm的小型样块,在10°C _50°C环境中养护五个月后，即得。以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本 发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于制造声学岩石的方法，所述方法包括下述步骤 1)设定所要求的声学岩石的声速V和密度P； 2)根据要求的声学岩石的形状制作模具； 3)根据声速配比公式来计算Ii1.......^ni V = V1 Ii^V2 n2+. . . +Vi Iii 其中，V1. Vi为各种胶合剂的单一声速；ni. n,为各种胶合剂所占百分比，H1+. +Hi=I ; 4)根据密度配比公式计算P平均P平均=PI * rij+p 2 n2+. . . + P i Iii ；4)添加骨架剂来调整S度，P= P平均 n平均+ P骨架剂 n骨架剂，n平均+n骨架剂=I得到n平均和n骨架剂； 5)根据rv = n平均 Xn1,......, rv = n平均 Xni,!^算 nr>......、叫’；6)根据所计算的rv........rv 将所选择的胶合剂和骨架剂混合搅拌均匀后浇铸在所述模具中；烧铸后的所述声学岩石在10°C _50°C环境中养护15天-5个月。
2.如权利要求I所述的方法，其中所述胶合剂选自32.5MPa水泥、42. 5MPa水泥、52. 5MPa水泥、62. 5MPa水泥和环氧树脂；所述骨架剂选自纯石英砂、微米铁粉和重晶石。
3.如权利要求I所述的方法，其中还可以将添加剂与胶合剂混合后再按照声速配比公式计算，即所述V1. . . Vi为混合了添加剂的胶合剂的复合声速。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述添加剂选自速凝剂、減水剂和水泥胶。
5.—种声学岩石,其由权利要求1-4中任一项所述的方法制造。
全文摘要
本发明涉及一种制造声学岩石的方法及由此制造的声学岩石。由本发明方法制造的声学岩石与天然岩石相比，与所要求参数的一致性误差小于1％，且成本低廉。
文档编号C04B26/14GK102795816SQ20121026261
公开日2012年11月28日 申请日期2012年7月26日 优先权日2012年7月26日
发明者刘西恩, 王金钟, 陈洪海 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司