岩石的各向异性测量系统及其使用方法
【专利摘要】本发明提供了一种岩石的各向异性测量系统及其使用方法，其中，该系统包括：脉冲激光器，用于发出激光照射待测岩石样品；示波器，通过导线与所述岩石样品相连，用于接收所述岩石样品在所述脉冲激光发射器发出的激光的照射下所产生的电信号，并将所述电信号转换为波形信号进行显示，其中，所述波形信号用于进行岩石的各向异性分析。本发明实施例实现了岩石的各向异性的测量，同时实现起来比较简单，且速度快，准确性高。
【专利说明】岩石的各向异性测量系统及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩石勘测【技术领域】，特别涉及一种岩石的各向异性测量系统及其使用方法。
【背景技术】
[0002]岩石储层的各向异性分析是低渗透岩性油气藏评价与优化开发方案的一项重要研究内容，岩石储层的各向异性分析的最终目的是描述和评价油田在开发过程中岩石表现出的横向渗流的各向异性，其中，所述的各向异性是指储层电阻率在不同的方向上存在差异。引起岩石储层的各向异性的原因很多，例如:沉积原因、构造应力差异等，这些因素会导致储层电阻率在不同的方向上存在差异，也就是各向异性。
【发明内容】
[0003]本发明实施例提供了一种岩石的各向异性测量系统，以实现对岩石各向异性的测量，该系统包括:
[0004]脉冲激光器，用于发出激光照射待测岩石样品；
[0005]示波器，通过导线与所述岩石样品相连，用于接收所述岩石样品在所述脉冲激光发射器发出的激光的照射下所产生的电信号，并将所述电信号转换为波形信号进行显示，其中，所述波形信号用于进行岩石的各向异性分析。
[0006]在一个实施例中，上述系统还包括:样品台，用于放置所述岩石样品，并对所述岩石样品的位置进行调整。
[0007]在一个实施例中，所述样品台包括:样品架、支架和位移台，其中，所述支架位于所述位移台之上，所述支架用于支撑所述样品架，所述位移台用于控制所述样品架带动所述岩石样品转动。
[0008]在一个实施例中，上述系统还包括:数字源表，其中，所述数字源表的一端通过所述导线与所述待测岩石样品相连，另一端通过所述导线与所述示波器相连，用于为所述岩石样品提供偏转电压。
[0009]在一个实施例中，所述偏转电压为200伏。
[0010]在一个实施例中，上述系统还包括:处理器，与所述示波器相连，用于记录和分析所述示波器上显示的波形信号。
[0011]本发明实施例还提供了一种上述岩石的各向异性测量系统的使用方法，该方法包括:
[0012]将待测岩石样品置于脉冲激光器的光路中心，其中，所述岩石样品为圆柱形的，所述脉冲激光器发出的激光照射在所述岩石样品的一个圆柱面上；
[0013]将导线与所述岩石样品形成的两个电极置于所述岩石样品圆柱的圆面的一条直径的两端；
[0014]打开所述脉冲激光器和示波器；
[0015]记录当前电极在所述岩石样品的圆面上的位置和所述示波器上显示的波形信号;
[0016]在保持两个电极位于所述岩石样品圆柱被照射圆面的一条直径的两端，且激光与两个电极之间的位置不变的情况下，至少调整一次两个电极在所述岩石样品圆面上的位置，记录调整后的电极在所述圆面上的位置和位于该位置下示波器上显示的波形信号；
[0017]根据获取的在电极处于所述岩石样品圆面的不同位置所产生的波形信号，对所述岩石样品进行各向异性分析。
[0018]在一个实施例中，根据获取的在电极处于所述岩石样品的不同位置所产生的波形信号，对所述岩石样品进行各向异性分析包括:
[0019]根据获取的各个位置的波形信号，确定各个位置的正极和负极之间的信号差值；
[0020]将差值最大的时候，电极在所述岩石样品上的位置作为第一位置；
[0021]将所述第一位置两个电极的连线方向作为岩石样品的解理面方向。
[0022]在一个实施例中，将所述第一位置两个电极的连线方向作为岩石样品的解理面方向之后，上述方法还包括:
[0023]在与所述第一位置之间的角度差小于预定角度的范围内选取至少一个位置，测量该位置对应的激光照射信号；
[0024]根据测量得到的激光照射信号，确定该至少一个位置的正极和负极之间的信号差值；
[0025]从该至少一个位置的信号差值和所述第一位置的信号差值中选择最大值，将该最大值对应的位置两个电极的连线方向作为最终确定的岩石样品的解理面方向。
[0026]在一个实施例中，在测量的过程中，保持导线在岩石样品上形成的两个电极中的一个处于所述脉冲激光器发出的激光的辐射正中心。
[0027]在本发明实施例中，提供了一种岩石的各向异性测量系统，在该系统中设置有脉冲激光器，发出激光照射到岩石上产生电信号，通过光照会使得不均匀材料的不同部位产生电位差的现象来实现对岩石的各向异性分析，从而实现了岩石的各向异性的测量，且实现起来简单，速度快，结果准确。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中:
[0029]图1是本发明实施例的岩石的各向异性测量系统的结构示意图；
[0030]图2是本发明实施例的岩石的各向异性测量系统的使用方法流程图；
[0031]图3是本发明实施例的页岩样本示意图；
[0032]图4是本发明实施例的电极位置示意图；
[0033]图5是本发明实施例的岩石的各向异性测量系统的具体的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0035]发明人发现，通过光伏效应，也就是光点伏特效应(指的是光照使不均匀材料不同部位之间产生电位差的现象)可以进行岩石各向异性的测量，尤其是用于进行页岩的各向异性的测量。
[0036]在本例中，提供了一种岩石的各向异性测量系统，如图1所示，包括:
[0037]脉冲激光发射器101,用于发出激光照射待测岩石样品102 ；
[0038]不波器103,通过导线104与岩石样品102相连,用于接收岩石样品102在脉冲激光发射器101发出的激光的照射下所产生的电信号，并将所述电信号转换为波形信号进行显示，其中，所述波形信号用于进行岩石的各向异性分析。
[0039]在上述实施例中，提供了一种岩石的各向异性测量系统，在该系统中设置有脉冲激光器，发出激光照射到岩石上产生电信号，通过光照会使得不均匀材料的不同部位产生电位差的现象来实现对岩石的各向异性分析，从而实现了岩石的各向异性的测量，且实现起来简单，速度快，结果准确。
[0040]进一步的，考虑到岩石样品需要有东西进行支撑，同时该支撑物需要支持对岩石位置或者是角度的移动，可以设置一个样品台，用于放置待测岩石样品，并支持对待测岩石样品的位置进行调整，该样品台可以由样品架、支架和位移台等组成，其中，样品架，用于放置所述待测岩石样品，位移台，通过支架与所述样品架相连，用于控制所述样品架带动所述待测岩石按照预定角度转动。
[0041]考虑到在实际操作时，岩石在激光照射下所产生的电信号是很微弱的，为了使得可以产生明显的信号，可以加入适当的偏转电压，例如增加一个200伏的偏转电压，在本例中，上述的岩石的各向异性测量系统中还可以包括数字源表，该数字源表的一端通过所述导线与所述待测岩石样品相连，另一端通过所述导线与所述示波器相连，用于为所述待测岩石样品提供偏转电压。
[0042]为了实现对数据更为有效的记录和分析处理，可以外接相应的电脑软件，或者是增加一个处理器，来实现数据的实时记录、对比和保存，即，在一个实施例中，上述各向异性测量系统中还包括处理器，与示波器相连，用于记录和分析示波器上的波形信号。
[0043]在本例中，还提供了一种上述岩石的各向异性测量系统的使用方法，如图2所示，包括:
[0044]步骤201:将待测岩石样品置于脉冲激光器的光路中心，其中，所述岩石样品如图3所示是圆柱形的，所述脉冲激光器发出的激光照射在所述岩石样品的圆柱面上；
[0045]步骤202:将导线与所述岩石样品形成的两个电极置于所述岩石样品的圆柱被照射圆面的一条直径的两端，如图4所示，电极位于位置I和2，或者电极位于位置3和4或者，是电极位于位置5和6等等，前提就是保证两个电极在直径两端；
[0046]步骤203:打开所述脉冲激光器和示波器；
[0047]步骤204:记录当前电极在所述岩石样品的圆面上的位置和所述示波器上显示的波形信号；
[0048]步骤205:在保持两个电极位于所述岩石样品圆柱被照射圆的一条直径的两端，且激光与两个电极之间的位置不变的情况下，至少调整一次两个电极在所述岩石样品圆面上的位置，记录调整后的电极在所述圆面上的位置和位于该位置下示波器上显示的波形信号;
[0049]步骤206:根据获取的在电极处于所述岩石样品圆面的不同位置所产生的波形信号，对所述岩石样品进行各向异性分析。
[0050]在上述实施例中，通过获取多个位置时，岩石样品在激光照射下产生的信号对岩石样品进行各向异性分析，实现了对岩石各向异性的测量，且实现起来比较简单，测量速度快，准确度高。
[0051]具体的，对待测岩石样品进行各向异性分析具体可以包括:根据获取的各个位置的信号，确定各个位置的正极和负极之间的差值；将差值最大的时候，电极在所述岩石样品上的位置作为第一位置；将所述第一位置两个电极的连线方向作为岩石样品的解理面方向。
[0052]所谓的岩石的各向异性指的就是光照使得不均匀材料不同部位之间产生电位差的现象，例如，对于页岩而言，相当于是一层层岩石压在一起得到的，对于一层与下一层的交接面的位置，层内电阻与层间电阻相比必然是最小的，电阻小相应的在产生电流的时候，波形信号比较明显，两侧的点位差较大，正如上述图4所示，如果位置I和2连线为解理面，相应的I和2位置组成的连线所确定的面为解理面，电位差或者信号波形应该是最大的，而5和6之间的电阻应该是最大的，相应的波形信号比较弱。
[0053]为此，选取多个位置的时候，可以选取例如岩石角度为0°、10°、20°、30° —直到90°，就是每间隔10°测量一次，然后选取电位差最大的连线作为解理面方向，为了更准确的确定解理面，在确定一个大范围后，可以再在在以上述确定的最大值的角度为中间，向上下再以1°或者2°等间隔测量，再选取最大值，最终确定出更为精确的解理面方向。即，将所述第一位置两个电极的向作为岩石样品的解理面方向之后，还包括:在与所述第一位置之间的角度差小于预定角度的范围内选取至少一个位置，测量该位置对应的激光照射信号；根据测量得到的激光照射信号，确定该至少一个位置的正极和负极之间的信号差值；从该至少一个位置的信号差值和所述第一位置的信号差值中选择最大值，将该最大值对应的位置两个电极的连线方向作为最终确定的岩石样品的解理面方向。
[0054]然而，值得注意的是，上述10°、1°等仅是为了说明本发明而给出的是示意性说明，还可以采用其它间隔的角度，本申请对此不作限定。
[0055]在测量的过程中，为了提高测量的准确性，需要保持导线在岩石样品上形成的两个电极中的一个处于所述脉冲激光器发出的激光的辐射正中心，也可以将激光照射位置选择于正极、负极以及两极中间处，以获取准确的信号。
[0056]为了更好地说明本发明，下面结合一个具体的实施例对进一步说明本发明，但是值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0057]本例中提供了一种储层各向异性的测量方法:利用岩石的光伏效应来测定页岩的各向异性，并以此为理论依据设计了测量系统和方法。如图5所示，该测量系统具体可以如图5所示，包括:脉冲激光器、示波器、数字源表、与待测岩石样品相连的电极和导线以及可以三维移动和定轴转动的样品台等，通过这些设备的相互配合可以实现对页岩各向异性的检验，之所以以页岩为例进行说明就是因为页岩的各向异性是最为明显的。
[0058]在脉冲激光器产生的激光束辐照到待测岩石样品表面后，由于光伏效应产生电势差和电流，利用导线与示波器相连，可以获得该待测岩石样品的电学信号，同时，数字源表为待测岩石样品电极间提供偏转电压，使得产生更为明显的电学信号，以提高信噪比。
[0059]上述的样品台可以由平移台、旋转台和样品架相连组成，从而保证样品的移动和转动，进一步的，平移台可以是手动平移台，也可以是电动平移台，本申请在此不做限定。在具体实施时，还可以外接相应的电脑软件实现数据的实时记录、对比和保存。
[0060]在本例中，采用基于光伏效应的装置，利用页岩分层的特征，使得照射在不同位置的激光产生不同的电学信号，利用电学放大技术，获得页岩各向异性，该装置具有微秒(μ s)级的响应时间，速度快，结果精确。可以快速测量页岩的各向异性和解理面，如表1所示是不同角度页岩的信号汇总表。
[0061]表1
[0062]
【权利要求】
1.一种岩石的各向异性测量系统，其特征在于，包括: 脉冲激光器，用于发出激光照射待测岩石样品； 示波器，通过导线与所述岩石样品相连，用于接收所述岩石样品在所述脉冲激光发射器发出的激光的照射下所产生的电信号，并将所述电信号转换为波形信号进行显示，其中，所述波形信号用于进行岩石的各向异性分析。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括:样品台，用于放置所述岩石样品，并对所述岩石样品的位置进行调整。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述样品台包括:样品架、支架和位移台，其中，所述支架位于所述位移台之上，所述支架用于支撑所述样品架，所述位移台用于控制所述样品架带动所述岩石样品转动。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括:数字源表，其中，所述数字源表的一端通过所述导线与所述待测岩石样品相连，另一端通过所述导线与所述示波器相连，用于为所述岩石样品提供偏转电压。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述偏转电压为200伏。
6.如权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，还包括:处理器，与所述示波器相连，用于记录和分析所述示波器上显示的波形信号。
7.—种权利要求1至6中任一项所述的岩石的各向异性测量系统的使用方法，其特征在于，包括: 将待测岩石样品置于脉冲激光器的光路中心，其中，所述岩石样品为圆柱形的，所述脉冲激光器发出的激光照射在所述岩石样品的圆柱面上； 将导线与所述岩石样品形成的两个电极置于所述岩石样品的圆面的一条直径的两端; 打开所述脉冲激光器和示波器； 记录当前电极在所述岩石样品的圆面上的位置和所述示波器上显示的波形信号；在保持两个电极位于所述岩石样品圆柱被照射圆面的一条直径的两端，且激光与两个电极之间的位置不变的情况下，至少调整一次两个电极在所述岩石样品圆面上的位置，记录调整后的电极在所述圆面上的位置和位于该位置下示波器上显示的波形信号； 根据获取的在电极处于所述岩石样品圆面的不同位置所产生的波形信号，对所述岩石样品进行各向异性分析。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，根据获取的在电极处于所述岩石样品的不同位置所产生的波形信号，对所述岩石样品进行各向异性分析包括: 根据获取的各个位置的波形信号，确定各个位置的正极和负极之间的信号差值； 将差值最大的时候，电极在所述岩石样品上的位置作为第一位置； 将所述第一位置两个电极的连线方向作为岩石样品的解理面方向。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述第一位置两个电极的连线方向作为岩石样品的解理面方向之后，还包括: 在与所述第一位置之间的角度差小于预定角度的范围内选取至少一个位置，测量该位置对应的激光照射信号； 根据测量得到的激光照射信号，确定该至少一个位置的正极和负极之间的信号差值； 从该至少一个位置的信号差值和所述第一位置的信号差值中选择最大值，将该最大值对应的位置两个电极的连线方向作为最终确定的岩石样品的解理面方向。
10.如权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，在测量的过程中，保持导线在岩石样品上形成的两个电极中的一个处于所述脉冲激光器发出的激光的辐射正中心。
【文档编号】G01N21/84GK104198493SQ201410479729
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】赵昆, 董晨, 宝日玛, 孙琦, 杨肖 申请人:中国石油大学(北京)