专利名称：一种模拟测试低频岩石模量的方法和实验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及油气勘探领域，尤其是涉及一种模拟测试低频岩石模量的方法和实验装置。
背景技术：
获取岩石物理性质的方法之一是采用实验测试方法。目前，采用实验测试方法研 究岩石物理性质主要使用超声波测量技术，但是由于超声测试数据和地震数据所采用的测 量频率差异很大，无法直接将超声测试测试数据应用到石油地震勘探中。为此，需要开发地 震勘探频带范围的低频岩石物理参数测试技术。低频条件下进行岩石物性测试其结果不仅 有助于岩石基本性质和理论的认识与研究，而且对于地震波的传播理论、研究储层非弹性 性质，以及波场正、反演计算方法研究都将产生积极作用。该项工作对于油气田勘探和开发 具有重要意义。国内外低频岩石物理参数测量技术主要包括两类应力-应变测试方法和利用声 波共振原理测试方法。低频测量技术的主要困难是如何在被测样品尺寸很小(相对测量波 长)情况下，准确获取被样品岩石物理参数。早期测量低频条件下岩石物理参数主要采用强迫震荡￡握方法，该方法通过观测 一个震动频率远小于样品共振频率的震动信号，并依此计算得到杨氏模量、一个周期内震 动能量的变化以及剪切应变，进而计算得到不同谐波穿过样品时纵、横波速度和衰减的大 小。该方法在测试波速时，由于其应变幅度较大，会影响测试结果的精度。而采用应力-应 变原理的低频测试技术对岩石样品要求很高，如样品均质性、外观形状等，该方法优点是测 试频率低、应变幅度小，但试验周期长、成本非常高。应用声波共振原理测量样品低频参数的方法主要包括长柱样杨氏模量测量技术、 利用亚共振原理内耗变化进行低频岩石参数测试技术、超声共振声谱进行流体声速测试以 及利用共振声谱的扰动原理进行样品衰减以及含气量等检测技术。其中，杨氏模量测量技 术对样品要求很高，且不能得到体波信息；仅用共振声谱只能得到振动介质(流体)的速 度；内耗仪测量频率太低。因此，需要开发适用于地震勘探需要的低频岩石体模量参数测试 方法。
发明内容
本发明实施例提供一种模拟测试低频岩石模量的方法和实验装置，用于在被测岩 石样品尺寸很小的情况下，准确得获得被测岩石样品的压缩模量和体积模量。—方面，本发明实施例提供了一种模拟测试低频岩石模量的方法，该方法包括分 别测试无扰动样品时共振腔体的共振频率fO、包含参考样品时共振腔体的共振频率fal以 及包含测量样品时共振腔体的共振频率fsam，所述共振腔体位于盛油容器内，所述盛油容 器内盛有硅油；根据所述共振频率&、fal及fsam获得测量样品的压缩模量和体积模量。优选的，本发明实施例中根据所述共振频率&、fal及fsam获得测量样品的压缩模量和体积模量包括通过共振频率&和fal、共振腔体体积V、参考样品体积Val、硅油压缩模 量h和参考样品压缩模量kal得到测试系数A ；根据所述测试系数A、测量样品体积Vsam、共 振频率和&、硅油压缩模量K得到测量样品的压缩模量和体积模量。优选的，本发明实施例中通过共振频率f；和fal、共振腔体体积V、参考样品 体积Val、硅油压缩模量1 和参考样品压缩模量kal得到测试系数A包括利用公式
权利要求
1.一种模拟测试低频岩石模量的方法，其特征在于，所述方法包括分别测试无扰动样品时共振腔体的共振频率fo、包含参考样品时共振腔体的共振频率 fal以及包含测量样品时共振腔体的共振频率fsam，所述共振腔体位于盛油容器内，所述盛油 容器内盛有硅油；根据所述共振频率fo、fal及fsam获得测量样品的压缩模量和体积模量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述共振频率及fsam获得测 量样品的压缩模量和体积模量包括通过共振频率&和fal、共振腔体体积V、参考样品体积Val、硅油压缩模量1 和参考样 品压缩模量kal得到测试系数A ；根据所述测试系数A、测量样品体积Vsam、共振频率fsam和&、硅油压缩模量1 得到测量 样品的压缩模量和体积模量。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过共振频率f^和fal、共振腔体体积 V、参考样品体积Val、硅油压缩模量1 和参考样品压缩模量kal得到测试系数A包括y Z2 _ /2 /k _ k利用公式d = —Ja' /。/计算得到测试系数A ；K fo / K所述根据所述测试系数A、测量样品体积Vsam、共振频率fsam和&、硅油压缩模量1 得到 测量样品的压缩模量和体积模量包括Γ2Γ2利用公式&_= ；1+ ；； J0 计算得到测量样品的压缩模量ksam，以及根据/ · Vt/ 0samKsaffl = l/ksam得到测量样品的体积模量Ksam。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述包含参考样品时共振腔体的共振频率 fal通过如下方法获得测量参考样品位于共振腔体中心轴上不同位置时不同共振频率对应的峰值振幅，选择 最大峰值所对应的共振频率作为扰动场共振频率fal。
5.一种模拟测试低频岩石模量的实验装置，其特征在于，所述装置包括盛油容器、共 振腔体、震源、水听器和控制器，所述盛油容器内盛有硅油，所述共振腔体位于所述盛油容 器内，所述水听器和所述震源位于所述共振腔体的内侧，所述听水器和所述震源和所述控 制器相连，所述控制器还和参考样品或者测量样品相连，所述控制器用于为所述震源提供 原始振动信号，使所述震源产生声振动信号，以及接收水听器所收集的信号，根据所述水听 器所收集的信号无扰动样品时共振腔体的共振频率f；、包含参考样品时共振腔体的共振频 率fal以及包含测量样品时共振腔体的共振频率fsam，以及根据所述共振频率fo、fal及fsam 获得测量样品的压缩模量和体积模量。
6.如权利要求5所述的实验装置，其特征在于，所述控制器包括微机控制台、步进控 制器、锁相放大器、预防大器和功率放大器，所述预放大器分别和所述水听器及所述锁相放 大器相连，所述功率放大器分别和所述锁相放大器及所述震源相连，所述微机控制台分别 和所述锁相放大器及所述步进控制器相连，所述步进控制器还和所述参考样品或者测量样 品相连。
7.如权利要求6所述的实验装置，其特征在于，所述微机控制台包括第一计算模块，用于通过共振频率fo和fal、共振腔体体积V、参考样品体积Val、硅油压 缩模量h和参考样品压缩模量kal得到测试系数A ；第二计算模块，用于根据所述测试系数A、测量样品体积Vsam、共振频率fsam和&、硅油 压缩模量h得到测量样品的压缩模量和体积模量。
8.如权利要求7所述的实验装置，其特征在于， 所述第一计算模块具体用于利用公式
9.如权利要求8所述的实验装置，其特征在于，所述微机控制台还包括扰动场共振频率获取模块，用于测量参考样品位于共振腔体中心轴上不同位置时不同 共振频率对应的峰值振幅，选择最大峰值所对应的共振频率作为扰动场共振频率fal。
全文摘要
本发明实施例提供了一种模拟测试低频岩石模量的方法和实验装置，方法包括分别测试无扰动样品时共振腔体的共振频率f0、包含参考样品时共振腔体的共振频率fal以及包含测量样品时共振腔体的共振频率fsam，所述共振腔体位于盛油容器内，所述盛油容器内盛有硅油；根据所述共振频率f0、fal及fsam获得测量样品的压缩模量和体积模量。本发明实施例的低频岩石模量测试方法和实验装置可以在被测岩石样品尺寸很小的情况下，准确得获得被测岩石样品的压缩模量和体积模量，其测量结果和实际值相比误差很小。
文档编号G01N29/12GK102095804SQ20101056941
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者李生杰 申请人:中国石油大学(北京), 中国石油天然气集团公司