本发明涉及地质勘探领域，特别涉及一种测试岩石声波性质的装置。
背景技术：
在石油、天然气勘探过程中，经常借助于地震波来了解地下岩石及其构成矿物在不同条件下的性质。地震波的旅行时间、反射波振幅以及相位变化的形式反应了地下岩石和流体的信息。因此，充分了解地下岩石对地震波场的响应特征，就可以准确识别这些响应特征中所包含的不同信息，进而可根据地震波的参数来获得岩石的孔隙度、判别孔隙流体等。这样，就为油气检测、储量计算和油藏监测提供参考数据。
由此，深入研究地震波特性与岩石性质的关系，有助于深入研究地震波特征与储层特征之间的联系，这为借助于地震波来识别油水层、确定岩性界面提供理论基础。
因此，需要研究地震波与岩石性质之间的关系。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提出了一种岩石声波性质测试装置。使用本发明的岩石声波性质测试装置能够从多个方位角来自动测试声波与岩石性质之间的关系，使用方便。
根据本发明的岩石声波性质测试装置，包括：能转动的岩石夹持器，其能带动所夹持的岩石沿轴线转动，声波探头，其能向岩石发出声波并能接受由岩石反射回来的声波，数据处理器件，其接受来自声波探头的数据并根据数据输出声波与岩石性质之间的关系。
在发明的岩石声波性质测试装置中，岩石夹持器可以转动，由此使用者可以根据需要转动岩石夹持器而在任意方位角对岩石进行测试。这样，就可以获得关于岩石的更多的信息，所得到的声波与岩石性质直接的关系也就更准确。测试速 度快，效率也较高。
在一个实施例中，岩石为柱状，声波探头包括能与岩石的周向面接触的径向探头和能与岩石的端面接触的轴向探头。通过设置径向探头和轴向探头，能够同时向岩石内发射方向不同的声波来进行测试。这与实际地层的情况非常相似，因此在实验室测得的声波与岩石性质之间的关系的可信度就更高。
在一个实施例中，径向探头的数量为两个，并且设置为共直线。在另一个实施例中，轴向探头的数量为两个，并且分别能与岩石的顶面和底面相接触。这样，在测试时，岩石的稳定性较高，声波探头施加的力处于同一条直线上，岩石也就不会受到外力而倾倒。这提高了实验装置的安全程度。
在一个实施例中，声波探头由气缸驱动。这样，在转动岩石时，可以方便地将声波探头与岩石分开，避免损坏声波探头。此外，在测试时，也能将声波探头与岩石紧密接触，由此提高测试结果的准确性。
在一个实施例中，岩石夹持器包括夹持岩石的顶部的上夹爪和夹持岩石的底部的下夹爪，在上夹爪和下夹爪上设置有轴向探头能延伸进入其中的安装孔。这种岩石夹持器从上下两个方向来夹持岩石，使得岩石非常稳定。
在一个优选的实施例中，上夹爪和/或下夹爪包括能与岩石的边缘卡接在一起的卡槽，和背向卡槽延伸的安装部，安装孔贯穿安装部和卡槽。这种上夹爪和下夹爪不但能借助卡槽稳定地保持岩石，而且对所夹持的岩石的覆盖面积较小。这样，使用者就能在岩石的更多部位进行测试，以提高测试结果的准确度。此外，这种上夹爪和下夹爪也非常轻便。
在一个实施例中，在上夹爪的安装部上还套设有用于指示岩石转动角度的刻度圈。由此，使用者可方便地控制岩石的转动角度，此外还能够准确地在同一方位角对岩石进行测量。这极大地方便了使用者的使用。
在一个实施例中，装置还包括驱动岩石夹持器转动的电机，电机与下夹爪的安装部相连。
在一个实施例中，装置还包括承载岩石夹持器的台板，在台板上固定设置有框架。岩石夹持器容纳在框架内，在框架上还构造有与声波探头匹配的贯穿滑槽，电机固定设置在台板上偏离框架的位置并且通过传动件与岩石夹持器相连。框架对待测岩石起到了保护作用，防止意外损坏岩石。框架上的贯穿滑槽则对声波探头起到了支撑作用，使得在测试中声波探头不会上下移位，这有助于提高测试结 果的精度。另外，台板实际上使整个装置形成了一个整体，使得整个装置更加紧凑。
在一个实施例中，在框架的上顶板和下顶板上均设置有与岩石夹持器的安装孔相配合的空心轴，轴向探头延伸穿过空心轴而与岩石接触。在这种结构，上下两个空心轴形成了岩石夹持器或岩石转动的轴线而且能防止岩石在转动时发生水平位移。空心轴非常巧妙，其不但能将岩石定位，而且不妨碍设置轴向探头，这也使得本发明的装置更加易用。
与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)岩石夹持器可以转动，由此使用者可以根据需要转动岩石夹持器而在任意方位角对岩石进行测试。这样，就可以获得关于岩石的更多的信息，所得到的声波与岩石性质直接的关系也就更准确。测试速度快，效率也较高。(2)本发明的装置还具有使用方便、可准确进行重复测试的优点。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1示意性地显示了根据本发明的岩石声波性质测试装置的结构示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1示意性地显示了根据本发明的岩石声波性质测试装置10(以下称之为装置10)。如图1所示，装置10包括用于夹持岩石14的岩石夹持器11、声波探头12以及数据处理器件13。岩石夹持器11构造为可以转动，以方便使用者在不同的方位角对岩石14进行测试。在一个优选的实施例中，使用电机15来驱动岩石夹持器11转动。声波探头12能与岩石14的表面接触以向岩石14发出声波并能接受由岩石14反射回来的声波。在另外一些实施例中，通常使用超声波来对岩石14进行测试。在这种情况下，声波探头12可选择为超声波探头。数据处理器件13用于接受来自声波探头12的数据并根据该数据输出声波与岩石性质之间的关系。声波探头12和数据处理器件13均是本领域的技术人员所熟知的，这里不再赘述。
如图1所示，装置10还包括用于承载岩石夹持器11和电机15的台板16，这样装置10就成了一个紧凑的整体。如图1所示，岩石夹持器11和电机15设置在台板16的上方，并且在台板16的下方设置有支腿171以将岩石夹持器11抬起适当的高度，方便使用者操作。
在台板16上固定设置有框架17。岩石夹持器11设置在框架17内。电机15设置在框架17之外，并且电机15通过延伸穿过框架17的传动件18与岩石夹持器11相连以驱动岩石夹持器11转动。传动件18例如可以为齿轮箱或斜齿轮等常见的传动装置。在框架17上还构造有与声波探头12匹配的贯穿滑槽23。这样，声波探头12能够毫无障碍地从框架17的外部延伸到与岩石14接触，以实现测量。
下面结合图1来详细描述装置10的结构。
通常而言，岩石14为柱形。岩石夹持器11包括正对式设置的上夹爪19和下夹爪20。上夹爪19用于夹持岩石14的顶部，而下夹爪19用于夹持岩石14的底部。上夹爪19包括用于接收岩石14的顶部的卡槽21和背向卡槽21延伸的安装部22。下夹爪20的结构与上夹爪19的结构完全相同，因此这里不再对其进行描述。
卡槽21的纵向延伸长度较小，以减小覆盖岩石14的周向面的面积，这样可以使用声波探头12在岩石14的周向面的更多个位置进行测量，由此提高测试结果的精确度。
为了将上夹爪19能沿岩石14的纵轴转动的方式安装在框架17内，在框架17的顶壁25上设置有向框架17的内部延伸的轴24。安装部22上构造有与轴24匹配的孔29，由此将上夹爪19与轴24套装在一起，并且两者之间能够相对转动。优选地，在孔29与轴24还安装有滚针轴承28，以进一步方便上夹爪19与轴24之间的相对转动。应理解地是，在框架17的底壁26上也设置有类似的轴，并且下夹爪20的安装方式也与上夹爪19完全相同。电机15可以通过驱动下夹爪19安装部22’而使下夹爪20转动。在安装有岩石14的情况下，岩石14起到传动作用，从而上夹爪19会与下夹爪20同步转动。这样，岩石夹持器11和岩石14就能够整体式转动。
优选地，在上夹爪19的安装部22上还套设刻度圈27。刻度圈27用于用于指示岩石14转过的角度。这样，使用者就能够精确地记录岩石14上的测试位置 的方位角，以便于实现重复测量。
还如图1所示，声波探头12包括能与岩石14的周向面接触的径向探头121和能与岩石14的端面接触的轴向探头122。在这种情况下，在框架17的顶壁25、底壁26上均构造有与轴向探头122匹配的贯穿滑槽30。此外，顶壁25上的轴24和底壁26上的轴均是空心轴，由此轴向探头122能从框架17的外面延伸到与岩石14接触。
在将径向探头121与岩石14接触时，就可以测试沿径向传播的声波(相当于横波)与岩石14的性质之间的关系。在将轴向探头122与岩石14接触时，就可以测试沿轴向传播的声波(相当于纵波)与岩石14的性质之间的关系。在将径向探头121和轴向探头122同时与岩石14接触时，就可以测量多种方向的声波与与岩石14的性质之间的关系。由此，极大地方便了使用者的使用。
在一个优选的实施例中，径向探头121的数量可为两个，并且共直线地设置在岩石14的两侧。轴向探头122的数量同样可为两个，并且也共直线地设置在岩石14的两侧。这样，在将两个径向探头121以大小相等的力压紧在岩石14上后，岩石14不会倾斜或倾倒。同样，将两个轴向探头122压紧在岩石14上后，岩石14也不会倾斜或倾倒。这提高了装置的安全性。
优选地，所有的声波探头都由气缸32驱动。在这种情况下，如图1所示，在框架17的上还安装有承载气缸32的气缸架33。通过设置气缸32，可方便地控制探头与岩石14之间的压力，以防止损坏声波探头。在一个实施例中，装置10还包括用于控制气缸32的压力的控制器34。控制器34是本领域的技术人员所熟知的，这里不再赘述。
下面来描述使用装置10进行岩石声波性质测试的过程。
将待测岩石安装到岩石夹持器11中。然后通过控制器34使气缸32驱动声波探头12压紧岩石14。声波探头12向岩石14发出声波并且接受来自岩石14的反射声波。数据处理器件13接受来自声波探头12的数据并基于此输出声波与岩石性质之间的关系。
在需要转换岩石14的方位角以再次测试时，首先通过控制器34使气缸32驱动声波探头12离开岩石14，然后通过电机15驱动岩石夹持器11转到预定的方位角。接下来，通过控制器34使气缸32驱动声波探头12再次压紧岩石14，实现再次测试。
通过上述实施例可得知，根据本发明的装置10能在不同的方位角对岩石进行纵横波测试，装置10的测试精度很高，并且能够精确地在岩石的同一位置重复测试。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。