CN105092815A - 一种模拟储层条件的岩石声学和电学参数联合测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种模拟储层条件的岩石声学和电学参数联合测试装置，属于岩石物理性质检测领域。本装置包括电阻率测试部分、超声波测试部分、高压仓部分；所述电阻率测试部分包括电阻率测试仪(1)；所述超声波测试部分包括超声波探头、超声脉冲发生器(9)和示波器(10)；所述高压仓部分包括高温高压仓(4)、其两端的堵头以及与高温高压仓(4)连接的平流泵(6)和环压泵(8)；样品被密封在所述高温高压仓(4)内；所述超声波探头的发射换能器(3)安装在上端的堵头内部，所述超声波探头的接收换能器(5)安装在下端的堵头内部；电阻率测试仪(1)的探针通过电缆与样品连接。

Description

一种模拟储层条件的岩石声学和电学参数联合测试装置

技术领域

本发明属于岩石物理性质检测领域，具体涉及一种模拟储层条件的岩石声学和电学参数联合测试装置。

背景技术

1、电阻率测试仪

电阻率测试系统是一种电阻率监视仪，可广泛应用于金属与非金属矿产资源勘探、城市物探、铁道桥梁勘探等方面，亦用于寻找地下水、确定水库坝基和防洪大堤隐患位置等水文、工程地质勘探中，还能用于地热勘探。但是已有的电阻率测试仪一般只能在常温、常压条件下对物体进行检测，无法在模拟天然气储层的高温高压条和气体吸附件下对被测样品的电性特征进行检测。

2、高温高压试验装置

众所周知，随着表层油气田的不断挖掘开采，浅层油气资源变得越来越少，人们开始把探索油气资源的目标瞄向了深层油气田。而要对深层油气田进行研究，就需要模拟地下深处的高温高压环境。通过检测含油岩石在不同压力和温度条件下物理特性的变化，可以对储油层的生成、变化和迁移等进行研究，其数据对油、气田的开发有着重要的指导意义。高温高压试验装置就是模拟这种环境的设备。

高温高压超声波检测装置主体部分是一个密封的高压仓。在仓内，被测样品被加温、加压。然后通过内置的应力应变探头检测其在不同条件下物理特性的变化。因此通过该装置可以测出样品的各个阶段表现出的有别于常温低压环境下的特性。在石油勘探研究部门，要想真正认识油、气地层的岩石物理特征，它是一个必不可少的研究手段。

3、超声波测试系统

超声波测试系统是一种利用超声波进行样品的超声波速度参数测试的仪器，可应用于金属与非金属矿产资源勘探、城市物探、铁道桥梁勘探等方面，亦用于寻找地下水、确定水库坝基和防洪大堤隐患位置等水文、工程地质勘探中，还能用于地热勘探。但是已有的超声波测试仪一般只能在常温、常压条件下对物体进行检测，无法在模拟天然气储层的高温高压条件下对被测样品的超声波特征进行检测。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种模拟储层条件的岩石声学和电学参数联合测试装置，将电阻率测试技术、高温高压实验技术和超声波测试技术融合在一起，吸收三种技术的优点，克服各自的缺点，根据需要建立一套能够全面模拟天然气储层高温、高压状态下的岩石声学和电学参数联合测试系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种模拟储层条件的岩石声学和电学参数联合测试装置，包括电阻率测试部分、超声波测试部分、高压仓部分；

所述电阻率测试部分包括电阻率测试仪1；

所述超声波测试部分包括超声波探头、超声脉冲发生器9和示波器10；

所述高压仓部分包括高温高压仓4、其两端的堵头以及与高温高压仓4连接的平流泵6和环压泵8；样品被密封在所述高温高压仓4内；

所述超声波探头的发射换能器3安装在上端的堵头内部，所述超声波探头的接收换能器5安装在下端的堵头内部；

电阻率测试仪1的探针通过电缆与样品连接。

所述高温高压仓4为圆柱体，圆柱形的样品被耐高温、高压的胶套密封包裹后，放置于高温高压仓4内。

电阻率测试仪1的探针通过电缆连接到胶套内的样品的两头的表面上，电阻率测试仪1给样品施加电流，并读取样品的电阻值信息，返回到计算机。

在被胶套密封包裹后的样品的两头各设有一个堵头，两个堵头分别通过管路与高温高压仓4外面的平流泵6。

在所述高温高压仓4与平流泵6之间的连接管路上设有第一压力变送器2，在所述高温高压仓4与环压泵8之间的连接管路上设有第二压力变送器7；平流泵6和环压泵8输出的油进入到高温高压仓4内，给样品外部施加围压和温度。

所述第一压力变送器2和第二压力变送器7均为阀门，控制向高温高压仓4输送的油的压力。

在所述高温高压仓4内安装有温度传感器和压力传感器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.系统能在高温、高压状态下对样品(如岩石等)进行超声波速度和电阻率检测。能够在温度、围压连续变化时，同步记录样品的声学和电性参数变化，以超声波波形曲线和电阻率曲线的形式，清晰、准确、展示被检测物体的声学特征和电学特征的变化。

2.系统检测时环境的最高温度可升至一百二十摄氏度。

附图说明

图1是本发明装置的结构框图。

图2是本发明装置的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

本发明是一种自动检测装置，是一种罐内被测样品在加温、三维加压条件下，采用超声波探头和电阻率测试仪对样品声学和电学参数进行联合检测的实验系统。它集合高温高压装置能产生高温高压，超声波探头可进行速度检测，以及电阻率测试仪进行电阻率测试的特点，能够同时对岩石声学、电学参数进行实时测量。

本发明采用增压、加温系统模拟地下天然气储层中的高温、高压环境，并同时吸收了超声波测试技术和电阻率测试系统实时显示的特性，可动态、精细显示被测物体可在逐渐增压、增温的情况下，岩石声学和电性特征同步发生改变的过程。

如图1所示，本发明所叙述的系统按其功能可分为电阻率测试部分、超声波测试部分和高压仓部分，其中电阻率测试部分包括电阻率测试仪1，其包括两个电极堵头、显示器、电源；超声波测试部分包括超声波探头(包括发射换能器3、接收换能器5)、超声脉冲发生器9和示波器10；高压仓部分包括高温高压仓4。电阻率测试部分完成对被测样品的电阻率检测和显示检测。超声波测试部分完成对被测样品的超声波速度检测：将样品放入高温高压仓4后，用装有超声波探头的堵头将样品两端压紧，样品被密封在高压仓内；由超声脉冲发生器9上激发一个脉冲信号，该脉冲信号在一个超声波探头上激发一个超声波信号，经由样品传播至另一个超声波探头，记录下两个探头检测到超声波信号的时间，从而得到超声波在样品中的传播时间，计算出超声波的速度。而高压仓部分则负责对样品进行加温、加压，模拟地下的温压条件。同时高温高压仓4内还安装温度传感器和压力传感器，对舱内的温度和压力进行实时测量。对高温高压仓4的外壳的要求是耐高温、高压。高压仓的外壳一般采用耐高温、高压的非金属材料(如聚四氟乙烯)制造。外壳的耐压能力还与外壳材料的厚度有关。

高温高压仓4为圆柱体，圆柱形的测试样品被耐高温、高压的胶套密封包裹后，放置于高温高压仓4内。油压系统(包括平流泵6和环压泵8以及分别与它们连接第一压力变送器2和第二压力变送器7)经管道连接到高温高压仓内，有计算机控制，给样品外部施加围压和温度。电阻率测试探针通过电缆连接到胶套内的样品两头的表面，电阻率测试仪给样品施加电流，并读取样品电阻值信息，返回到计算机。超声波测试探头安装在高温高压仓两端的堵头内部(堵头内部是空腔，用环氧胶将探头粘贴在堵头内壁上)，通过一个平流泵将堵头压紧在圆柱形样品的两头(即在被包裹后的样品两头各有一个堵头，两个堵头与外面的平流泵连接)，并给样品施加轴向的压力。

图1中的第一压力变送器2和第二压力变送器7是指两个阀门，控制泵压向高温高压仓4的输送，由计算机控制。

如图2所示，本发明采用全自动方式通过计算机和接口电路及相应的软件控制加温、加压和检测过程，具体如下：

(1)将待测样品安装在高温高压仓4内；

(2)设置实验环境参数，如环境温度、围压(图1中的平流泵和环压泵共同形成围压)等；

(3)启动加温、加压过程；

(4)进行加温、加压；

(5)判断是否到达设定值，如果是，则转让步骤(6)，如果否，则返回步骤(4)；

(6)停止加温、加压；

(7)达到气体吸附平衡(24小时气体压力降低小于0.1％)；电阻率测试；

(8)超声波测试，记录下超声波在样品中的传播波形和时间；

(9)处理和显示采集结果(显示采集下来的超声波波形，通过拾取超声波的初至，计算其速度)。

本发明通过吸收三种技术的优点，将电阻率测试仪、超声波测试装置和高温、高压仓组成精密、高效的高温、高压岩石声学、电学参数测试系统。该系统可以模拟地下储层岩石的受压、高温环境，在高温、高压条件下对试样进行电阻率和超声波速度检测，并将检测结果以超声波波形曲线和电阻率曲线的形式，精细、直观地显示出来。它为石油勘探研究提供了有效的检测方法和检测手段。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (7)

1.一种模拟储层条件的岩石声学和电学参数联合测试装置，其特征在于：所述装置包括电阻率测试部分、超声波测试部分、高压仓部分；

所述电阻率测试部分包括电阻率测试仪(1)；

所述超声波测试部分包括超声波探头、超声脉冲发生器(9)和示波器(10)；

所述高压仓部分包括高温高压仓(4)、其两端的堵头以及与高温高压仓(4)连接的平流泵(6)和环压泵(8)；样品被密封在所述高温高压仓(4)内；

所述超声波探头的发射换能器(3)安装在上端的堵头内部，所述超声波探头的接收换能器(5)安装在下端的堵头内部；

电阻率测试仪(1)的探针通过电缆与样品连接。

2.根据权利要求1所述的模拟储层条件的岩石声学和电学参数联合测试装置，其特征在于：所述高温高压仓(4)为圆柱体，圆柱形的样品被耐高温、高压的胶套密封包裹后，放置于高温高压仓(4)内。

3.根据权利要求2所述的模拟储层条件的岩石声学和电学参数联合测试装置，其特征在于：电阻率测试仪(1)的探针通过电缆连接到胶套内的样品的两头的表面上，电阻率测试仪(1)给样品施加电流，并读取样品的电阻值信息，返回到计算机。

4.根据权利要求3所述的模拟储层条件的岩石声学和电学参数联合测试装置，其特征在于：在被胶套密封包裹后的样品的两头各设有一个堵头，两个堵头分别通过管路与高温高压仓(4)外面的平流泵(6)。

5.根据权利要求4所述的模拟储层条件的岩石声学和电学参数联合测试装置，其特征在于：在所述高温高压仓(4)与平流泵(6)之间的连接管路上设有第一压力变送器(2)，在所述高温高压仓(4)与环压泵(8)之间的连接管路上设有第二压力变送器(7)；平流泵(6)和环压泵(8)输出的油进入到高温高压仓(4)内，给样品外部施加围压和温度。

6.根据权利要求1所述的模拟储层条件的岩石声学和电学参数联合测试装置，其特征在于：所述第一压力变送器(2)和第二压力变送器(7)均为阀门，控制向高温高压仓(4)输送的油的压力。

7.根据权利要求1至6任一所述的模拟储层条件的岩石声学和电学参数联合测试装置，其特征在于：在所述高温高压仓(4)内安装有温度传感器和压力传感器。