一种电震信号的实验测量装置的制作方法

本实用新型涉及油气勘探和开发的地球物理研究技术领域，尤指一种电震信号的实验测量装置。

背景技术：

电震转换是震电转换的逆过程，电震转换所产生的电震信号是电磁场与声波场的转换耦合所形成的。当给岩石储层施加一个电场时，电场在电性性质存在差异的地层分界面处是不连续的，电场不连续形成的电场梯度使得岩石骨架表面电荷层发生局部位移，这种电荷的局部位移导致孔隙流体和岩石骨架发生相对位移，进行在储层岩石中形成压力梯度，该压力梯度即为电场转换为震动场的电震信号。目前有三种储层性质有利于电震转换产生强的电震信号：第一种是声波阻抗差异大，第二种是存在可渗透的孔隙空间，第三种是高电阻率孔隙流体。在这三种增强电震转换的因素中，声波阻抗差异大小是最弱的决定因素，就目前的技术而言，由于将大电流驱动进入储层的限制，电震信号是非常弱的。但是只要有更好的信号源和电震勘探方法，电震信号可以达到和地震信号一样强的，因此，电震转换的研究对于电震勘探应用的发展是必不可少的。

电震转换是烃类识别和储层描述的潜在的有力工具。由于电震转换是震电转换的逆过程，因此电震信号与震电信号一样，能够以地震分辨率提供烃类聚集物的电性特征。与地震勘探相比，地震勘探对流体不敏感，而电震转换对储层中流体敏感，能够反映流体性质和流体流通情况，进而对储层油气具有直接探测性。与电磁勘探相比，电磁勘探无法探测地下界面和结构，而电震勘探在地下储层弹性性质、电性性质、流体性质及其他物性性质具有差异的不连续面会产生强的电震转换信号，因而电震勘探能够弥补地震勘探和电磁勘探的劣势，成为一种辅助地震和电磁勘探的有效勘探手段。

中国专利勘探和开采环境内的电震勘测(申请号CN201480048150.8和CN201480049576.5)主要是用于检测地下岩层内的压裂作业的方法和系统。探测地下岩层压裂时产生的电磁信号来确定压裂情况。中国专利煤矿井下电震综合探测仪(申请号CN201410392117.9)实用新型了一种用于煤矿井下的电震综合探测仪，具备直流电法和浅层地震法功能，能同步进行电法数据和地震数据采集，并对所采集的电法数据和地震数据进行联合反演。以上三种探测方法和仪器均是针对野外电震测量，并不适用于电震转换的实验测量，以及实验室内电震信号的定性定量研究。目前国内外的电震方法的研究不多，特别是国内的电震转换的研究，而且已有的研究主要是采用数值模拟的方法，而通过电震实验证实数值模型和数值结果的研究缺乏。其主要原因是因为缺少能进行实验室电震测量的测试装置，无法通过电震实验进行电震转换定量和定性的研究，因此，电震测量装置有助于电震转换的研究发展。

技术实现要素：

为解决目前电震转换的实验测量存在的问题，本实用新型提供了一种电震信号的实验测量装置，该装置包括：

一装有流体的水槽；

将两个电极、含流体孔隙岩样、纵波换能器分别以一定相对距离浸入所述流体中；

所述两个电极分别与方波脉冲发射仪、地相连接，在所述水槽中形成电场；

所述含流体孔隙岩样在所述电场中产生电震信号；

通过所述纵波换能器采集所述电震信号。

本实用新型从电震信号的产生机制与岩石物理实验的关系出发，设计得到电震信号的实验测量装置，并且成功测量到了含流体孔隙岩样中产生的电震信号，使该电震测量装置能够应用在含流体储层电震响应模拟研究中。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一种电震信号的实验测量装置的结构示意图；

图2为本实用新型一具体实施例的电震信号的测量结果示意图；

图3为本实用新型另一具体实施例的电震信号的测量结果示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供一种电震信号的实验测量装置。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示为本实用新型实施例一种电震信号的实验测量装置的结构示意图，包括

一装有流体的水槽；

将两个电极、含流体孔隙岩样、纵波换能器分别以一定相对距离浸入所述流体中；

所述两个电极分别与方波脉冲发射仪、地相连接，在所述水槽中形成电场；

所述含流体孔隙岩样在所述电场中产生电震信号；

通过所述纵波换能器采集所述电震信号。

作为本实用新型的一个实施例，所述流体包括纯净水、自来水、NaCl溶液、油中的一种。

作为本实用新型的一个实施例，所述装置还包括一支架，将两个电极、含流体孔隙岩样、纵波换能器分别以一定相对距离固定在所述支架上。

在本实施例中，所述支架上的两个电极、含流体孔隙岩样、纵波换能器之间的相对距离可调。

作为本实用新型的一个实施例，所述含流体孔隙岩样中的流体包括纯净水、自来水、NaCl溶液、油中的一种或几种的组合。其中，所述含流体孔隙岩样的状态为饱和状态或不饱和状态均可。

在本实施例中，所述含流体孔隙岩样中的流体可以与所述水槽中的流体相同，也可以不同。

作为本实用新型的一个实施例，实验测量所述电震信号的振幅范围为几毫伏到几百毫伏之间。

作为本实用新型的一个实施例，所述方波脉冲发射仪包括超声脉冲发射仪。

通过上述本实用新型实施例中的装置，从电震信号的产生机制与岩石物理实验的关系出发，设计得到电震信号的实验测量装置，并且成功测量到了含流体孔隙岩样中产生的电震信号，使该电震测量装置能够应用在含流体储层电震响应模拟研究中。

如图2为本实用新型一具体实施例的电震信号的测量结果示意图，在本实施例中，方波脉冲发射仪采用超声脉冲发射仪，例如5077PR型号超声脉冲发射仪，具体实验步骤为：将水槽中注入一定量的自来水，采用的自来水的电导率为0.08S/m，静置至气泡较少后开始实验；将电极、纵波换能器和人工砂岩岩样固定在支架上，并保持水平对准，浸没入水中，其中，人工砂岩岩样中含有自来水，即，含自来水孔隙砂岩岩样，纵波换能器可以采用例如panametrics NDT v101型号换能器；将电极与超声脉冲发射仪输出端连接，调整电脉冲重复周期为500次，电脉冲能量电压为300v，脉冲发射仪的触发端口与示波器相连，将另一个电极与地相接并保持接触良好，其中，示波器可以采用例如Agilent Technology DSO6012A型号示波器；将纵波换能器与放大器输入相连，放大器增益调至60dB，放大器输出端与示波器输入端连接，示波器平均次数为1024次，通过数据线将示波器与计算机连接，其中，放大器可以采用例如Olympus Ultrasonic Preamplifier 5660c型号放大器；用导电性良好的连接导线将上述各个仪器与地连接好，将各个仪器连接好电源，启动各个仪器开关；调节电极、纵波换能器与人工砂岩岩样的距离，电极正极与纵波换能器距离为16cm，电极正极与纵波换能器距离保持不变。人工砂岩样品位于电极正极与纵波换能器中间，岩样可移动，测量过程中岩样每次移动距离为1cm，初始时刻，岩样与纵波换能器距离为9cm，岩样与纵波换能器的距离从9cm变化到13cm，共采集4道电震信号数据，采集到的数据通过放大器处理，通过示波器显示，并储存于计算机中。

经测量，本实施例所测量到的电震转换信号有两个，第一个信号的旅行时随着岩样与纵波换能器距离的增加而逐渐增加，第二个信号的旅行时随着岩样与纵波换能器距离的增加保持不变。电场信号的传播速度几乎与光速相近，因此电信号的传播旅行时可忽略不计。电震转换产生的声波信号在水中的传播速度约为1480m/s，依据第一个信号的旅行时以及岩样与纵波换能器的距离计算可知，第一个信号的旅行时恰好为电震转换产生的声波信号以水中的声速从岩样处传播到纵波换能器的时间，这说明第一个信号是在岩样中产生的电震信号。而电极正极与纵波换能器距离保持不变，为16cm，第二个信号的旅行时也保持不变，根据电极正极与纵波换能器距离16cm，以及声波在水中传播速度，可知所以第二个信号是在电极处产生的。在零时刻，电震信号出现一个尖脉冲，这是由于激发源在启动时的瞬时高压感应出的电信号。本实施例说明该测量装置能够测量到砂岩样品中产生的电震信号。

如图3为本实用新型一另具体实施例的电震信号的测量结果示意图，在本实施例中，与上述实施例的测量方法基本相同，不同之处在于：测量时初始时刻，岩样与纵波换能器距离为10cm，并保持不变。电极正极与纵波换能器距离为15cm，测量过程中移动电极正极，每次移动距离为1cm，电极正极与纵波换能器距离从15cm变化到19cm，共采集4道数据。

经测量，由于激发源在启动时的瞬时高压无法消除，所以本实施例所测量到的电震信号在零时刻也出现一个尖脉冲，尖脉冲之后出现的信号才是测量所需的信号。同样可以发现，测量得到两个电震信号。第一个电震信号的旅行时随着电极正极与纵波换能器距离的增加保持不变，这是因为虽然电极正极与纵波换能器的距离增加了，但是岩样与纵波换能器的距离是保持不变的。电场的传播旅行时几乎为零，因此不管电极正极与岩样的距离如何变化，岩样中产生的电震信号的旅行时只与岩样和纵波换能器的距离有关，证明了第一个信号为岩样中产生的电震信号。第二个信号旅行时随着电极正极与纵波换能器距离的增加而增加，从旅行时和传播距离的计算也可说明第二个信号是在电极正极处产生的。本实施例再次证实了该测量方法测量的信号为电震信号，采用该测量方法能够稳定获得砂岩样品中产生的电震信号，并且该装置能够应用于含流体样品的电震实验研究。

通过上述本实用新型实施例中的装置，从电震信号的产生机制与岩石物理实验的关系出发，设计得到电震信号的实验测量装置，并且成功测量到了含流体孔隙岩样中产生的电震信号，使该电震测量装置能够应用在含流体储层电震响应模拟研究中。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。