一种利用油井岩心测地应力的装置及方法
【专利说明】
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技术领域： 本发明涉及一种利用油井岩心测地应力的装置及使用方法，特别涉及一种利用油井岩 心测地应力的装置及使用方法。
[0002]
【背景技术】： 油气勘探开发过程中，现今地应力场的方向影响和控制着油田在开发过程中油、气、 水的运移，通过现今地应力的研究，可以为油田开发中注采井网的布置、调整及开发方案设 计等提供科学的背景资料，可以说地应力场的研究与油气勘探开发紧密相连，是油田油气 勘探开发系统工程中的重要环节之一，对油田后期压裂增产措施的实施也有一定的指导意 义。因此，获取地层的分层地应力剖面对于油气田的开发具有重要意义。地应力剖面可以 反映地应力场在纵向上的变化规律，准确获取分层地应力参数可以为钻井工程、油气藏工 程和采油气工程等各个环节的决策和设计提供基础参数。大多数油田因为费用昂贵很少直 接测量油井的地应力，而是通过声速法、压裂裂缝延伸方向统计法、井壁崩落法、井斜统计 法。其中，声速法是直接对岩心进行测量而应用普遍，但岩心声速试验装置只能在实验室操 作，不便携带，因此只能对油田带回的测量几块岩心，并且岩心声速试验与岩心的均一性有 关，岩性不均一、微裂缝发育、层理等等都会导致声速试验的测量误差增大；另外，实践表明 井斜统计法、井壁崩落法的准确度有限，很多时候缺乏地层倾角测井，井壁崩落位置定向也 是难点，压裂资料法随然准确性较高，但很多油田的老井、油井的某一层段缺乏这种资料， 并且以上方法也不能依据测得的地应力信息绘制地层的地应力剖面图。
[0003]
【发明内容】
： 本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种利用油井岩心测地应力的 装置及使用方法，设计合理，使用方便，可操作性强。
[0004] 一种利用油井岩心测地应力的装置，其技术方案是：包括岩心直径-双缝转换 器(A)、调节螺旋座（1)、三角支架（2)、水平器（3)、实验平板（5)、激光发射器（6)、滤光片 (7)、单缝（8)、双缝（9)、遮光筒（10)、光屏（11)、微测目镜（12)，所述的实验平板（5)的底 部设有调节螺旋座（1)，在实验平板（5)的上部依次安装水平器（3)、激光发射器（6)、滤光 片（7)、单缝（8)、双缝（9)、遮光筒（10)、光屏（11)和微测目镜（12)，所述的水平器（3)通过 内部的气泡（4)来检验实验平板（5)是否水平；所述的激光发射器（6)发射波长A单色光， 选用波长较长的红光；所述的单缝（8)用于形成线光源，微测目镜（12)用于测量数条亮纹 间的距离。
[0005] 上述的岩心直径-双缝转换器（A)包括凹槽调节轴开关（15)、双缝凸槽（16)、双缝 凹槽（17)、岩心（19)、标志线（20)、底盘方位角（21)、匀压弹簧组（22)、匀压板（23)、转换 器主体（26)，所述的转换器主体（26)为凹字形结构，左侧的上部连接调节轴，右侧内部安 装匀压弹簧组（22)，所述调节轴上设有凹槽调节轴开关（15)，可调节双缝凹槽（17)与双缝 凸槽（16)的间距，实验开始前应调节双缝凸槽（16)在双缝凹槽（17)的中间位置，以确保岩 心能自由旋转测量不同方向的应变值变化；所述双缝凸槽（16)安设在匀压板（23)的顶部， 所述的匀压板（23)通过匀压弹簧组（22)与转换器主体（26)的右侧凸起连接，在转换器主 体（26)的中部凹槽处安装岩心（19)，岩心上确定的标志线（20)，以方便测量不同方向的岩 心的应变值；岩心下设有底盘方位角，测量时岩心标致线以底盘方位角的示数确定的角度 旋转。
[0006] 上述的转换器主体（26)的右侧顶部设有双缝装置水平器（24)，双缝装置水平器 (24)内通过双缝装置水平器气泡（25)检验转换器主体（26)的水平；所述的转换器主体 (26)底部安装双缝装置水平螺旋座（18)。
[0007] 上述的微测目镜（12)包括弹簧（27)、目镜旋轮（28)、活动叉丝分划板（29)、螺杆 (30)、主尺（31)、读数鼓轮（32)和目镜壳体（33)，目镜壳体（33)内部安装弹簧（27)、活动 叉丝分划板（29)、螺杆（30)，螺杆（30)推动活动叉丝分划板（29)沿垂直于目镜光轴方向移 动，目镜壳体（33)的上侧安装目镜旋轮（28)，目镜壳体（33)的右侧连接主尺（31)和读数鼓 轮（32)，主尺刻度方向与千分尺相反，零点在右边，读取以mm为单位的整数部分，小数部分 由读数鼓轮（32)上读出。
[0008] 本发明提到的一种利用油井岩心测地应力的方法，包括以下步骤： (1) 岩心准备工作，确定岩心的顶底，在岩心地面以及侧面绘制标志线，对于油田的未 定向岩心做定向处理，确定标志线的准确方位； (2) 将岩心放在底盘方位角上，使标志线对准某一方位角，记录该数值； (3) 调节实验平板水平的调节螺旋座（1)，通过调节螺旋座，可以使实验平板（5)水平； (4) 调节双缝装置水平器（24)，通过其可保证岩心直径-双缝转换器（A)水平； (5) 打开凹槽调节轴开关（15)，使双缝间距增大，同时打开光源，调节光源的高度，使它 发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮； (6) 放好滤光片、单缝，使单缝与双缝间距离约为5cm~10cm，使缝相互平行； (7) 将凹槽调节轴开关（15)打开，调节使双缝凸槽在双缝凹槽的中间位置，以确保岩心 能自由旋转测量不同方向的应变值变化，双缝中心大致位于遮光筒的轴线上，这时在屏上 就会看到白光的双缝干涉图样； (8) 关闭凹槽调节轴开关（15)，将固定螺丝帽（13)与固定螺丝拧（14)旋紧，这样双缝 凹槽便不能自由活动； (9) 安装遮光筒、光屏，若出现在光屏上的光很弱，由于不共轴所致，使各元件的中心位 于遮光筒的轴线上； (10) 测双缝到屏的距离Z可用米尺测多次，取平均值；经过计算，通过不同取心深度处 的岩心地应力可以绘制油井的地应剖面图。
[0009] 本发明的有益效果是：其设计合理，结构简单，操作简单，易于加工制造，便于携 带，费用低廉，不仅准确测量岩石应变，而且利用岩石物理学参数同样可以实现地应力大小 的确定，对油田高效开发有重要指导意义。而且，因为其便于携带，实用性强，可以在油田岩 心库的使用，因此可以实现岩心的全取心段的地应力方向、大小的确定，进而可以编制地层 分层地应力剖面图，准确获取分层地应力参数可以为钻井工程、油气藏工程和采油气工程 等各个环节的决策和设计提供基础参数。而且还可以大大节约油田在现今地应力确定方面 的高额花费，此仪器可以为部分油田开发人员、钻井人员、地质勘探人员的常用仪器装备， 具有较好的市场应用前景。
[0010]
【附图说明】： 附图1是本发明的结构示意图； 附图2是岩心直径-双缝转换器的结构图； 附图3是微测目镜的结构示意图； 附图4是干涉条纹效果示意图； 附图5是岩心直径变化及主应力方向确定方法示意图； 上图中：岩心直径-双缝转换器A、调节螺旋座1、三角支架2、水平器3、气泡4、实验平 板5、激光发射器6、滤光片7、单缝8、双缝9、遮光筒10、光屏11、微测目镜12、固定螺丝帽 13、固定螺丝拧14、凹槽调节轴开关15、双缝凸槽16、双缝凹槽17、双缝装置水平螺旋座18、 岩心19、标志线20、底盘方位角21、匀压弹簧组22、匀压板23、双缝装置水平器24、双缝装 置水平器气泡25、转换器主体26、弹簧27、目镜旋轮28、活动叉丝分划板29、螺杆30、主尺 31、读数鼓轮32、目镜壳体33。
[0011]【具体实施方式】： 结合附图1-5,对本发明作进一步的描述： 一种利用油井岩心测地应力的装置，包括岩心直径-双缝转换器A、调节螺旋座1、三角 支架2、水平器3、实验平板5、激光发射器6、滤光片7、单缝8、双缝9、遮光筒10、光屏11、微 测目镜12,所述的实验平板5的底部设有调节螺旋座1，在实验平板5的上部依次安装水平 器3、激光发射器6、滤光片7、单缝8、双缝9、遮光筒10、光屏11和微测目镜12，所述的水平 器3通过内部的气泡4来检验实验平板5是否水平；所述的激光发射器6发射波长A单色 光，选用波长较长的红光；所述的单缝8用于形成线光源，微测目镜12用于测量数条亮纹间 的距离。
[0012] 岩心直径-双缝转换器A包括凹槽调节轴开关15、双缝凸槽16、双