CN106324374B - 用于检测待测页岩样品的压电系数的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测待测页岩样品的压电系数的方法及系统，方法包括：从待测页岩样品上获取第一子样品；检测第一子样品中石英晶体的长轴展布方向，并将第一子样品中石英晶体的长轴展布方向确定为待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向；根据待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向，从待测页岩样品上获取第二子样品；检测第二子样品的压电系数，并将第二子样品的压电系数作为所述待测页岩样品的压电系数。本发明能够对页岩样品的压电性进行多向测试，获得页岩样品的压电效应的完整信息，为资料应用研究奠定基础，为岩石压电性测试及其应用研究提供了新手段。

Description

用于检测待测页岩样品的压电系数的方法及系统

技术领域

本发明涉及油气地质技术领域，尤其涉及一种用于检测待测页岩样品的压电系数的方法，还涉及一种用于检测待测页岩样品的压电系数的系统。

背景技术

自发现岩石具有压电性以来，本领域技术专家首先提出了室内测定岩石压电模数的方法，提供了我国首批含石英岩石压电模数数据，研究了影响岩石压电性的因素，为压电法找矿提供了依据。此后的研究发现岩石的压电效应具有各向异性，不同方向岩石的压电效应强弱有一定的差异。沿X轴(电轴)施加压力(或拉力)时，只在垂直于X轴的面上产生压电效应；沿Y轴(机械轴)施加压力(或拉力)时，只在垂直于X轴的面上产生压电效应，在垂直于Y轴的面上部产生压电效应；沿Z轴(光轴)施加压力(或拉力)时，不产生压电效应。这在客观上就要求要完整准确地描述岩石的压电效应，就必须注意测试岩石压电效应时施加外力的方向与X、Y、Z轴的空间关系问题。

页岩具有压电效应，已被发现和证实。页岩的压电效应研究具有理论和实践意义。页岩中的石英晶体与人工晶体在个体大小、形成环境等方面具有较大差异。页岩中的石英晶体个体细小，经历了沉积、成岩、构造等地质作用，在页岩中石英晶体的产状或长轴水平、或倾斜呈现多种产状。因此，亟需一种能够对页岩中石英晶体进行定向条件下的压电系数的检测方法和系统。

发明内容

针对岩石压电效应具有各向异性的特性，以及现有技术中缺乏岩石中石英晶体长轴展布方向的研究方法，不能满足岩石压电性测试需要的现状，本发明提供了一种用于在定向条件下检测待测页岩样品的压电系数的方法及系统，为岩石压电性测试及其应用研究提供了新手段。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于检测待测页岩样品的压电系数的方法，其包括：

从所述待测页岩样品上获取第一子样品；

检测所述第一子样品中石英晶体的长轴展布方向，并将所述第一子样品中石英晶体的长轴展布方向确定为所述待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向；

根据所述待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向，从所述待测页岩样品上获取第二子样品；

检测所述第二子样品的压电系数，并将所述第二子样品的压电系数作为所述待测页岩样品的压电系数。

优选的是，基于岩石样品扫描电子显微镜分析方法检测所述第一子样品中石英晶体的长轴展布方向。

优选的是，根据所述待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向，从所述待测页岩样品上获取第二子样品，包括：

从所述待测页岩样品上获取呈立方体的第二子样品，并使所述第二子样品的任一表面与所述待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向平行。

优选的是，根据所述待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向，从所述待测页岩样品上获取第二子样品，包括：

从所述待测页岩样品上获取呈圆柱体的第二子样品，并使所述第二子样品的径向方向与所述待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向平行。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于检测待测页岩样品的压电系数的系统，其包括：

第一获取模块，设置为从所述待测页岩样品上获取第一子样品；

第一检测模块，设置为检测所述第一子样品中石英晶体的长轴展布方向，并将所述第一子样品中石英晶体的长轴展布方向确定为所述待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向；

第二获取模块，设置为根据所述待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向，从所述待测页岩样品上获取第二子样品；

第二检测模块，设置为检测所述第二子样品的压电系数，并将所述第二子样品的压电系数作为所述待测页岩样品的压电系数。

优选的是，所述第一检测模块具体设置为：基于岩石样品扫描电子显微镜分析方法检测所述第一子样品中石英晶体的长轴展布方向。

优选的是，所述第二获取模块具体设置为：

从所述待测页岩样品上获取呈立方体的第二子样品，并使所述第二子样品的任一表面与所述待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向平行。

优选的是，所述第二获取模块具体设置为：

从所述待测页岩样品上获取呈圆柱体的第二子样品，并使所述第二子样品的径向方向与所述待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向平行。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

应用本发明实施例提供的方法，能够对页岩样品的压电性进行多向测试，获得页岩样品的压电效应的完整信息，为资料应用研究奠定基础，为岩石压电性测试及其应用研究提供了新手段。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了本发明实施例用于检测待测页岩样品的压电系数的方法的流程示意图；以及

图2示出了本发明实施例用于检测待测页岩样品的压电系数的系统的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

针对岩石压电效应具有各向异性的特性，以及现有技术中缺乏岩石中石英晶体长轴展布方向的研究方法，不能满足岩石压电性测试需要的现状，本发明实施例提供了一种用于在定向条件下检测待测页岩样品的压电系数的方法，为岩石压电性测试及其应用研究提供了新手段。

如图1所示，是本发明实施例的用于检测待测页岩样品的压电系数的方法的流程示意图。本实施例所述的检测方法，主要包括以下步骤101至104。

在步骤101中，从待测页岩样品上获取第一子样品。

具体地，在待测页岩样品上采用切割或者敲击等方法获得第一子样品。优选地采用切割的方法获取第一子样品。在切割时，一般首选沿着垂直于待测页岩样品的层理的方向或沿着岩心样品轴向的方向进行切割。通过切割方式获取的第一子样品的表面平整，便于检测其中石英晶体的长轴展布方向。当然，在具体实施时也可以采用敲击的方式获取第一子样品。由于通过敲击的方式获取的第一子样品表面不平整，检测面的方向也不易控制，因此一般在不要求检测精度的情况下才会采用敲击方式。获取第一子样品后，在第一子样品上标记好观察面，并在待测页岩样品上标记第一子样品坐落的位置和方向。

在步骤102中，检测第一子样品中石英晶体的长轴展布方向，并将第一子样品中石英晶体的长轴展布方向确定为待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向。

具体地，在本发明一优选的实施例中，基于岩石样品扫描电子显微镜分析方法检测第一子样品中石英晶体的长轴展布方向。这里，岩石样品扫描电子显微镜分析方法可以是GB/T18295-2001油气储层砂岩样品扫描电子显微镜分析方法，也可以是SY/T5162-1997(2005)岩石样品扫描电子显微镜分析方法或者SY/T5162-2014岩石样品扫描电子显微镜分析方法。由于上述两种岩石样品扫描电子显微镜分析方法均为本领域技术人员为获取页岩样品的长轴展布方式所采用的常规手段，因此在本文中不再进行展开说明。另外，需要对本文中涉及的页岩样品中石英晶体的长轴展布方向进行以下说明：低温石英常呈带尖顶的六方柱状晶体产出，其柱状延伸方向称为长轴展布方向。在研究石英压电性时，将石英置于直角坐标系中，其中长轴展布方向作为Z轴，也称为光轴，与Z轴互为垂直的X轴和Y轴称为电轴和机械轴，外力沿X轴和Y轴作用时，均会产生压电效应，而当外力沿Z轴作用时不会产生压电效应，因此，明确Z轴的展布方向，是进行页岩压电效应测试和研究的基础。

确定第一子样品中石英晶体的长轴展布方向后，根据该长轴展布方向确定待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向，并进行标记。

在步骤103中，根据待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向，从待测页岩样品上获取第二子样品。

具体地，在确定待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向后，需要根据该方向从待测页岩样品(准确地说是去掉第一子样品的待测页岩样品)获取第二子样品。第二子样品的形状优选为立方体或者圆柱体。

优选地采用切割的方法从待测页岩样品上获取呈立方体的第二子样品，并且切割的方向要确保待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向与第二子样品的任意一个表面平行，并做好标记。

另外，优选地采用岩心柱塞取样工具从待测页岩样品上获取呈圆柱体的第二子样品，并且取样方向要确保待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向与第二子样品的径向方向平行，并做好标记。

在步骤104中，检测第二子样品的压电系数，并将第二子样品的压电系数作为待测页岩样品的压电系数。

具体地，获取第二子样品后，准备对第二子样品进行压电效应测定。在本发明一优选的实施例中，利用D33压电常数测定仪(或者其它压电常数测定装置)对第二子样品进行压电常数(压电系数或者压电模数)测定，根据压电常数的大小分析其压电效应。

应用本实施例所述的用于在定向条件下检测待测页岩样品的压电系数的方法，能够对页岩样品的压电性进行多向测试，获得页岩样品的压电效应的完整信息，为资料应用研究奠定基础，为岩石压电性测试及其应用研究提供了新手段。

下面以来自泥岩岩心的待测页岩样品为例详细阐述上述方法。

待测页岩样品来自泥岩岩心。首先平行于岩心轴向(垂直于水平面)以切割的方式获得第一子样品，并依照GB/T18295-2001油气储层砂岩样品扫描电子显微镜分析方法或者SY/T5162-1997岩石样品扫描电子显微镜分析方法，以扫描电子显微镜(型号：Quanta 200)对第一子样品中石英晶体进行观察，发现石英晶体多数以长轴平行于层面(近似于水平面)的方式赋存于第一子样品中。由此可以确定，在待测页岩样品中，石英晶体的长轴展布方向平行于水平面。以岩心柱塞取样工具在待测页岩样品上钻取一个直径为2.5cm、长度为3cm的圆柱体(即第二子样品)。最后用D33压电常数测定仪，对第二子样品施加轴向外力，测定第二子样品的压电系数为0.575PC/N，说明该第二子样品具有一定的压电效应，进而说明待测页岩样品具有一定的压电效应。

相应地，本发明实施例还提供了一种用于检测待测页岩样品的压电系数的系统。

如图2所示，是本发明实施例用于检测待测页岩样品的压电系数的系统的结构示意图。本实施例所述的检测系统，主要包括依次连接的第一获取模块201、第一检测模块202、第二获取模块203和第二检测模块204。

具体地，第一获取模块201，设置为从待测页岩样品上获取第一子样品。

第一检测模块202，设置为检测第一子样品中石英晶体的长轴展布方向，并将第一子样品中石英晶体的长轴展布方向确定为待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向。

第二获取模块203，设置为根据待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向，从待测页岩样品上获取第二子样品。

第二检测模块204，设置为检测第二子样品的压电系数，并将第二子样品的压电系数作为待测页岩样品的压电系数。

在本实施例中，第一检测模块202具体设置为：基于岩石样品扫描电子显微镜分析方法检测第一子样品中石英晶体的长轴展布方向。

在本实施例中，第二获取模块203具体设置为：从待测页岩样品上获取呈立方体的第二子样品，并使第二子样品的任一表面与待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向平行。

在本实施例中，第二获取模块203具体设置为：从待测页岩样品上获取呈圆柱体的第二子样品，并使第二子样品的径向方向与待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向平行。

值得注意的是，本领域技术人员可将以上每个模块均可制造成为自动化装置，以使自动化的各模块构成一套用于检测页岩样品的压电系数的自动化流水线。本文不再对具体的自动化流水线进行展开说明。

上述各模块中的操作的具体细化，可参见上面结合图1对本发明方法的说明，在此不再详细赘述。

应用本实施例所述的用于在定向条件下检测待测页岩样品的压电系数的系统，能够对页岩样品的压电性进行多向测试，获得页岩样品的压电效应的完整信息，为资料应用研究奠定基础，为岩石压电性测试及其应用研究提供了新手段。

本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (4)

1.一种用于检测待测页岩样品的压电系数的方法，其特征在于，包括：

从所述待测页岩样品上获取第一子样品；

检测所述第一子样品中石英晶体的长轴展布方向，并将所述第一子样品中石英晶体的长轴展布方向确定为所述待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向；

从所述待测页岩样品上获取呈立方体的第二子样品，并使所述第二子样品的任一表面与所述待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向平行；或者从所述待测页岩样品上获取呈圆柱体的第二子样品，并使所述第二子样品的径向方向与所述待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向平行；

检测所述第二子样品的压电系数，并将所述第二子样品的压电系数作为所述待测页岩样品的压电系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于岩石样品扫描电子显微镜分析方法检测所述第一子样品中石英晶体的长轴展布方向。

3.一种用于检测待测页岩样品的压电系数的系统，其特征在于，包括：

第一获取模块，设置为从所述待测页岩样品上获取第一子样品；

第一检测模块，设置为检测所述第一子样品中石英晶体的长轴展布方向，并将所述第一子样品中石英晶体的长轴展布方向确定为所述待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向；

第二获取模块，设置为从所述待测页岩样品上获取呈立方体的第二子样品，并使所述第二子样品的任一表面与所述待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向平行；或者从所述待测页岩样品上获取呈圆柱体的第二子样品，并使所述第二子样品的径向方向与所述待测页岩样品中石英晶体的长轴展布方向平行；

第二检测模块，设置为检测所述第二子样品的压电系数，并将所述第二子样品的压电系数作为所述待测页岩样品的压电系数。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一检测模块具体设置为：基于岩石样品扫描电子显微镜分析方法检测所述第一子样品中石英晶体的长轴展布方向。