CN108562617B - 一种测量岩心动电响应特性的装置以及系统 - Google Patents
一种测量岩心动电响应特性的装置以及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108562617B CN108562617B CN201810210206.5A CN201810210206A CN108562617B CN 108562617 B CN108562617 B CN 108562617B CN 201810210206 A CN201810210206 A CN 201810210206A CN 108562617 B CN108562617 B CN 108562617B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- core
- cover plate
- measuring
- electrode
- main body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000004044 response Effects 0.000 title claims abstract description 54
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 57
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 11
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 11
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 11
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 6
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 5
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims description 4
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 claims description 4
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims description 4
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 claims description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 4
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229920005372 Plexiglas® Polymers 0.000 claims 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 16
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 abstract description 3
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 3
- 230000005515 acousto electric effect Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000005055 memory storage Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Immunology (AREA)
Abstract
本发明提供一种测量岩心动电响应特性的装置以及系统，涉及石油地质技术领域。所述装置包括：中空的主体；设置于所述主体的侧壁上的声波换能器阵列以及电极阵列；与所述主体的上部密封连接的上盖板；所述上盖板设置有液体流道以及与所述液体流道相连接的出液口；与所述主体的下部密封连接的下盖板；所述下盖板设置有液体流道以及与所述液体流道相连接的进液口；测量岩心动电响应特性时，在所述主体内部居中放置用于模拟围岩特性的上岩心以及用于模拟储层特性的下岩心，所述上岩心位于所述下岩心的上方。本发明通过实验条件参数扫描能够获取海量的反映动电测井响应规律的实验数据，为最终的渗透率反演计算提供可靠的依据。
Description
技术领域
本发明关于石油地质技术领域，特别是关于石油地质中的岩石物理实验设备，具体的讲是一种测量岩心动电响应特性的装置以及系统。
背景技术
动电效应(electrokinetic effect)或声电效应(acoustoelectric effect)或震电效应(seismoelectric effect)测井，简称动电测井(electrokinetic logging)，是一种能够探测地层渗透特性的重要地球物理测井方法。动电测井的特征是通过第二类动电效应的正效应(由机械波激发出电磁波的物理效应)即利用声波激发出地层的电磁波(也称为动电转换波)并通过特殊探测器(即复合探测器)同时接收和采集声波和电磁波的波列信号。动电测井的重要应用领域是与其它测井装置(如声波测井，激发极化测井等)联合反演求取地层渗透率。
动电测井的基础理论建立在Maxell电磁波动方程、Biot多孔介质弹性波动方程以及将两者结合的Pride宏观震电耦合方程之上，但由于动电测井所探测到的动电转换波的受控因素多(如孔隙度、孔隙结构、岩性、流体矿化度及离子类型等)、成因非常复杂，导致未知变量太多以至于上述基础理论无法直接用于地层渗透率的反演计算。
为此，必须借助于岩石物理实验来获取在孔隙度、孔隙结构、岩性、流体矿化度及离子类型等诸多因素变化时的动电响应，并通过分析其规律获取反演地层渗透率所需的计算参数。长期以来，科学技术界所进行的与动电装置有关的岩石物理实验多聚焦在验证动电效应的存在上，而远未能达到接近实际的地层条件和针对实际的动电测井探测器的水平，主要体现在：(1)多采用单一岩心和单一矿化度流体饱和；(2)不能在同一敏感区域同步观测声波和电磁波信号；(3)未能有效定义和识别声电转换波特征和提取关键的渗透率反演参数。这也是动电测井一直未能获得有效推广应用的根本原因。
因此，如何研究和开发出一种新的岩石物理实验设备，其能够得到与实际动电探测相类似的动电转换波数据，从而为动电测井数据进行有效的环境校正和地层渗透率反演提供依据、使动电测井这一已经提出了多年、前人作了大量工作(在测井装置机理，岩石物理实验、测井探测器等方面)的重要测井技术能够获得实际应用是本领域亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明提供了一种测量岩心动电响应特性的装置以及系统，该装置采用双岩心耦合模式，声波换能器阵列与电极阵列有机组合的复合式激励测量结构，在测量的过程中能够形成岩心与环空流体之间的三个双电层界面，通过实验条件参数扫描能够获取海量的反映动电测井响应规律的实验数据，进而为最终的渗透率反演计算提供可靠的依据。
本发明的目的是，提供一种测量岩心动电响应特性的装置，所述装置包括：
中空的主体；
设置于所述主体的侧壁上的声波换能器阵列以及电极阵列；
与所述主体的上部密封连接的上盖板；
所述上盖板设置有液体流道以及与所述液体流道相连接的出液口；
与所述主体的下部密封连接的下盖板；
所述下盖板设置有液体流道以及与所述液体流道相连接的进液口；
测量岩心动电响应特性时，在所述主体内部居中放置用于模拟围岩特性的上岩心以及用于模拟储层特性的下岩心，所述上岩心位于所述下岩心的上方，所述上岩心以及所述下岩心与所述主体之间有环空间隙，通过所述进液口输入模拟井液，所述模拟井液通过所述下盖板的液体流道、所述环空间隙、所述上盖板的流体通道后通过所述出液口流出。
在本发明的优选实施方式中，所述上盖板的端面还设置有橡胶垫，用于在测量岩心动电响应特性时压紧所述上岩心，所述下盖板的端面还设置有橡胶垫，用于在测量岩心动电响应特性时压紧所述下岩心。
在本发明的优选实施方式中，所述主体的侧壁上设置有多个孔，每个所述孔内嵌有密封环，用于安装所述声波换能器阵列。
在本发明的优选实施方式中，所述声波换能器阵列均匀设置于所述主体的侧壁，所述电极阵列均匀设置于所述主体的侧壁。
在本发明的优选实施方式中，所述声波换能器阵列为一个发射换能器以及多个接收换能器，所述电极阵列为一个接地电极以及多个测量电极。
在本发明的优选实施方式中，所述电极阵列从所述侧壁的下部至上部分别为第一测量电极、第二测量电极、第三测量电极、第四测量电极、第五测量电极、第六测量电极以及接地电极；
所述声波环能阵列从所述侧壁的下部至上部分别为发射换能器、第一接收换能器以及第二接收换能器；
其中，所述发射换能器设置于所述第一测量电极与所述第二测量电极之间，且所述第一测量电极、所述第二测量电极与所述发射换能器的垂直距离相同；
所述第一接收换能器设置于所述第三测量电极与所述第四测量电极之间，且所述第三测量电极、所述第四测量电极与所述第一接收换能器的垂直距离相同；
所述第二接收换能器设置于所述第五测量电极与所述第六测量电极之间，且所述第五测量电极、所述第六测量电极与所述第二接收换能器的垂直距离相同。
在本发明的优选实施方式中，所述上岩心与所述下岩心的高度相同，且所述第四测量电极、所述第五测量电极与所述上岩心与所述下岩心的耦合面垂直对称。
在本发明的优选实施方式中，所述主体、所述上盖板以及所述下盖板采用有机玻璃制成。
本发明的目的是，提供一种测量岩心动电响应特性的系统，所述系统包括信号发生器、虚拟仪器、数据处理器以及测量岩心动电响应特性的装置；
其中，所述信号发生器，用于输出电脉冲信号以及接地信号至所述测量岩心动电响应特性的装置，输出同步信号至所述虚拟仪器，所述电脉冲信号的脉冲幅度、脉冲宽度以及重复周期可调；
所述测量岩心动电响应特性的装置包括：
中空的主体；
设置于所述主体的侧壁上的声波换能器阵列以及电极阵列；
与所主体的上部密封连接的上盖板；
所述上盖板设置有液体流道以及与所述液体流道相连接的出液口；
与所述主体的下部密封连接的下盖板；
所述下盖板设置有液体流道以及与所述液体流道相连接的进液口；
测量岩心动电响应特性时，在所述主体内部居中放置用于模拟围岩特性的上岩心以及用于模拟储层特性的下岩心，所述上岩心位于所述下岩心的上方，所述上岩心以及所述下岩心与所述主体之间有环空间隙，通过所述进液口输入模拟井液，所述模拟井液通过所述下盖板的液体流道、所述环空间隙、所述上盖板的流体通道后通过所述出液口流出；
所述虚拟仪器，用于接收所述声波换能器阵列以及电极阵列输出的波列信号，并将所述波列信号发送至所述数据处理器；
所述数据处理器，用于对所述波列信号进行数据分析，以得到动电响应特征。
在本发明的优选实施方式中，所述系统还包括储液罐，与所述储液罐相连接的泵，用于向所述进液口输入模拟井液；
泵送装置，用于接收所述出液口流出的模拟井液。
本发明的有益效果在于，提供了一种测量岩心动电响应特性的装置以及系统，该装置采用双岩心耦合模式，声波换能器阵列与电极阵列有机组合的复合式激励测量结构，在测量的过程中能够形成岩心与环空流体之间的三个双电层界面，通过实验条件参数扫描能够获取海量的反映动电测井响应规律的实验数据，进而为最终的渗透率反演计算提供可靠的依据。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的具体实施例中的测量岩心动电响应特性的装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种测量岩心动电响应特性的系统的结构框图；
图3为本发明提供的具体实施例中动电测井岩石物理实验典型的激励和测量信号波形示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明涉及一种测量岩心动电响应特性的岩石物理实验装置以及系统，用于获取与孔隙度、孔隙结构、岩性、流体矿化度及离子类型等诸多因素密切相关的动电响应信号，进而能够为动电测井数据反演储层渗透率提供关键参数，本发明属于石油地质学科岩石物理实验领域。下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。
本发明提供的一种测量岩心动电响应特性的装置，在一种实施方式中，所述装置包括：
中空的主体，在具体的实施例中，该主体为圆柱体，材料可为有机玻璃或聚苯硫醚或聚醚醚酮。在本发明的其他实施方式中，所述装置还可根据需要在主体外侧设置夹持。
设置于所述主体的侧壁上的声波换能器阵列以及电极阵列。本发明采用了声波换能器阵列与环状电极阵列形成的声电探测组合。在本发明的一种实施方式中，所述声波换能器阵列可均匀设置于所述主体的侧壁，声波换能器阵列具体为一个发射换能器以及多个接收换能器。所述电极阵列均匀设置于所述主体的侧壁，电极阵列为一个接地电极以及多个测量电极。在不同的实施例中，声波换能器的个数以及测量电极的个数可根据实际的使用需求进行配置。
与所述主体的上部密封连接的上盖板，所述上盖板设置有液体流道以及与所述液体流道相连接的出液口。
与所述主体的下部密封连接的下盖板，所述下盖板设置有液体流道以及与所述液体流道相连接的进液口。
在本发明的一种实施方式中，所述上盖板以及所述下盖板可采用有机玻璃制成，如果实验中对温度参数有要求(如采用高于室温的一系列不同温度)，也可能采用其它种类能够耐受更高实验温度的绝缘材料，如聚苯硫醚、聚醚醚酮等。当然，根据不同的使用需求也可以通过其他材料制成。
如上，本发明提供的一种测量岩心动电响应特性的装置，测量时在所述主体内部居中放置用于模拟围岩特性的上岩心以及用于模拟储层特性的下岩心，所述上岩心位于所述下岩心的上方，所述上岩心以及所述下岩心与所述主体之间有环空间隙，从下端盖的所述进液口通入所需矿化度的流体(模拟井液)，所述模拟井液通过所述下盖板的液体流道、所述环空间隙、所述上盖板的流体通道后通过所述出液口流出，形成循环(比重轻的空气自动从上部排出)，外部的泵送系统自动完成气液分离。
本发明所述的测量岩心动电响应特性的装置，采用了声波换能器阵列与环状电极阵列形成声电探测组合，双岩心结构和环空流体形成三矿化度区域，所组成的实验系统可得到接近于实际动电测井探测器的响应特征，能够用于优化动电测井探测器结构，并为储层渗透率反演计算提供依据。声波换能器阵列与环状电极阵列形成声电探测组合，通过选择合适幅度、宽度和重复周期的电脉冲信号施加到声波发射换能器，能够在声波接收换能器和测量电极阵列上获得典型的动电测井响应波形。
在本发明的一种实施方式中，所述上盖板的端面还设置有橡胶垫，用于在测量岩心动电响应特性时压紧所述上岩心，所述下盖板的端面还设置有橡胶垫，用于在测量岩心动电响应特性时压紧所述下岩心。
在本发明的一种实施方式中，所述主体的侧壁上设置有多个孔，每个所述孔内嵌有密封环，用于安装所述声波换能器阵列。在如图1所示的实施例中，主体的一侧开孔并内嵌有O型密封环，用于安装声波换能器，O型密封环能够起到密封和隔声双重作用，所谓隔声是指避免发射换能器和接收换能器之间通过装置的主体的直接声耦合。
本发明的目的是为动电测井方法多参数反演获取多种不同因素(孔隙度、孔隙结构、岩性、流体矿化度及离子类型等，其中前三个是渗透特性的主控因素)控制下的响应规律，进而解决动电测井应用的难题。
本发明的核心要点是采用双岩心耦合模式，声波换能器与多电极阵列有机组合的复合式激励测量结构，能够形成岩心与环空流体之间的三个双电层界面，通过实验条件参数扫描能够获取海量的反映动电测井响应规律的实验数据，进而为最终的渗透率反演计算提供可靠的依据。
下面结合具体的实施例，详细介绍本发明的装置。图1为本发明提供的具体实施例中的测量岩心动电响应特性的装置的结构示意图，请参见图1，在该实施例中，测量电极的数目为6，接收换能器的数目为2，则所述电极阵列从所述侧壁的下部至上部分别为第一测量电极(记为M1)、第二测量电极(记为M2)、第三测量电极(记为M3)、第四测量电极(记为M4)、第五测量电极(记为M5)、第六测量电极(记为M6)以及接地电极(即公共回路电极，记为B)，所述声波环能阵列从所述侧壁的下部至上部分别为发射换能器(记为T)、第一接收换能器(记为R1)以及第二接收换能器(记为R2)；
在该实施例中，电极阵列共有七个环状电极，采用耐腐蚀不易极化金属材料，嵌入外壳内壁的槽内，引线以密封方式接到壳外。
所述发射换能器设置于所述第一测量电极与所述第二测量电极之间，且所述第一测量电极、所述第二测量电极与所述发射换能器的垂直距离相同，即T处于M1、M2的中间位置，用于测量A区域的垂直界面声电转换波。
所述第一接收换能器设置于所述第三测量电极与所述第四测量电极之间，且所述第三测量电极、所述第四测量电极与所述第一接收换能器的垂直距离相同，用于测量B区域的伴随声电转换波。
所述第二接收换能器设置于所述第五测量电极与所述第六测量电极之间，且所述第五测量电极、所述第六测量电极与所述第二接收换能器的垂直距离相同，用于测量D区域的伴随声电转换波。
在该实施例中，所述上岩心与所述下岩心的高度相同，且所述第四测量电极、所述第五测量电极与所述上岩心与所述下岩心的耦合面垂直对称，用于测量C区域的水平界面声电转换波。上岩心的标准尺寸的典型值为直径25mm，高50mm的实验岩心，经过洗油、洗盐、真空烘干和电解液浸泡，上岩心通常为低孔隙度含泥质、高矿化度饱和岩心，模拟围岩条件。下岩心的标准尺寸的典型值为直径25mm，高50mm的实验岩心，经过洗油、洗盐、真空烘干和电解液浸泡，下岩心通常为高孔隙度、低矿化度饱和岩心，模拟储层条件。
如此在该实施例中，采用双岩心结构，下岩心模拟储层特性(如高孔隙度砂岩)，上岩心模拟围岩特性(如低孔隙度泥岩)，两者以不同的矿化度流体饱和浸泡，从而形成上岩心、下岩心和环空流体等三个不同矿化度的区域。在图1所示的装置的主体内，两个不同岩性和孔隙特性的饱和岩心在内部被上下压紧放置，装置内壁与岩心间的环空间隙(诸如为5mm)通以流体(模拟井液)，整体上形成了对两个界面(一个垂直界面A区域，一个水平界面C区域，用于探测界面转换波)两个岩心体(分别对应上岩心的端盖D区域和下岩心的B区域，用于探测伴随转换波)的声波和声电转换电磁波的测量能力。
声波换能器阵列采用单发双收模式，两个接收换能器可分别接收相应区域的声波信号，并在结构上能够避免发射和接收换能器之间通过装置主体的直接声耦合。近接收换能器R1对下岩心的B区域声压变化敏感，远接收换能器R2对上岩心的端盖区域D声压变化敏感。
环状电极阵列中六个测量电极分别对应上岩心、上下岩心之间和下岩心的位置，以此测量下岩心垂直界面转换波、下岩心伴随转换波、上下岩心间水平界面转换波和上岩心伴随转换波等四种不同类型的动电转换波。
本发明还提供了一种测量岩心动电响应特性的系统，如图2所示，所述系统包括信号发生器100、虚拟仪器200、数据处理器300以及测量岩心动电响应特性的装置200。
其中，所述信号发生器100，用于输出电脉冲信号以及接地信号至所述测量岩心动电响应特性的装置，输出同步信号至所述虚拟仪器，所述电脉冲信号的脉冲幅度、宽度以及重复周期可调。脉冲宽度本身具有频率参数，这个频率参数与声波换能器的工作特性有关，此处提及的重复周期是一次次不同的工作循环的参数，这个重复周期与脉冲宽度的频率参数的物理意义完全不同，所以此处采用“重复周期”加以区别。
所述虚拟仪器200，用于接收所述装置200中的声波换能器阵列以及电极阵列输出的波列信号，并将所述波列信号发送至所述数据处理器300；
所述数据处理器300，用于对所述波列信号进行数据分析，以得到动电响应特征。
在本发明的其他实施方式中，所述系统还可包括储液罐，与所述储液罐相连接的泵，用于向所述进液口输入模拟井液；泵送装置，用于接收所述出液口流出的模拟井液。
以下以图2所述的系统为例，详细介绍本发明提供的测量岩心动电响应特性的系统。在具体的实施例中，工作流程如下所述：
1、按照图1所示原理加工装置的主体和上盖体、下盖体，其中岩心与装置主体间的环空间隙为5mm，材料为有机玻璃或聚苯硫醚或聚醚醚酮(装置的夹持在主体外侧，可根据需要设置)。
2、将模拟储层特性的下岩心和模拟围岩特性的上岩心在所设计的矿化度溶液中浸泡饱和后，放入装置内居中并旋紧上盖体、下盖体。
3、从下盖体进液口通入所需矿化度的流体(模拟井液)，从上盖体出液口流出并形成循环(比重轻的空气自动从上部排出)，外部的泵送系统自动完成气液分离。
4、由可编程脉冲信号发生器产生脉冲幅度、宽度和重复周期可控的电脉冲信号，以激励发射换能器T，并输出同步信号用于触发虚拟仪器的数据采集操作。声波激励脉冲宽度采用主频周期的1/2以内，所采用声波换能器的主频与岩心尺寸相关，当岩心直径达到100mm或更大时，可直接采用单极全波声波测井频率，为15～20KHz，当岩心直径为50mm时主频可为60～100KHz，岩心直径为25mm时可为250Khz，岩心高度为直径的两倍。
5、由虚拟仪器(为嵌入式计算机化的VXI总线数据采集系统)提供的多通道高精度同步数据采集板卡，连续采集两个声波接收换能器R1、R2和M1～M6六个测量电极的波列信号，共八路输入信号，ADC转换的分辨率不低于16b，采样频率为脉宽声波换能器主频的5倍或更高(过采样防止混叠)，能够获得如图3所示的测量信号波形数据(△E12、△E34、△E56需做通过数据处理器简单差分处理)。
6、由于三个不同矿化度的区域(两个岩心与环空流体)之间会发生动态变化(高矿化度区域的离子向低矿化度区域扩散)，因此数据采集必须在规定的时间内连续进行。
7、虚拟仪器与数据处理器(主控计算机)之间采用以太网连接(通常是由IP为192.168.xxx.xxx组成的局域网)，进行测量数据传输和后续数据分析处理(如：界面转换波、伴随转换波的波形特征识别，声波与转换波之间的能量比和频谱分析，动电耦合系数提取，动电测井响应与渗透率之间的多因素交会图统计分析等)。
8、通过更换不同特性(孔隙度、孔隙结构、岩性)的岩心，并对岩心以不同矿化度、离子类型的溶液浸泡后用不同矿化度的环空流体进行实验测量，就能够获取对孔隙度、孔隙结构、岩性、矿化度、离子类型、温度等诸多因素变化(也称为多参数扫描)下的动电响应特征和规律，从而为动电测井反演储层渗透率的计算提供重要依据。
在图2、图3所示的实施例中，发射换能器典型激励波形，半周激励(f时刻产生，也称为发射同步)，脉宽为换能器主频的半周期，重复周期长于声波通过双岩心所需时间的10倍以上(当岩心高度为50mm时，为0.3ms或更多)。近接收换能器R1接收信号波形，b时刻为R1声波接收波列的到达相位点。远接收换能器R2接收信号波形，d时刻为R2声波接收波列的到达相位点，R1与R2波列的相位差反映了声波(机械波)从B区到D区的传播时间，该声波时差反映了上下岩心的平均声速(不考虑临界角影响时，R1和R2间距包括了上下岩心各一半)。
电极对M1、M2形成的差分信号(记为△E12)，反映了声波发射区域(声压最强的A区域)的下岩心垂直界面声电转换波，该转换波的产生时刻为声波发射后通过环空流体的时间，因此在接收信号中最先出现，且幅度最强。
电极对M3、M4形成的差分信号(记为△E34)，反映了声波接收B区域的下岩心伴随声电转换波(波列b时刻到达，且与R1信号有较高相关性，△E34与R1波列能量的比值能够直接反映下岩心的孔隙和流体特性)，△E34在a时刻也会出现垂直界面信号，但比△E12要弱，反映了垂直界面波以光速经过M12至M34之间(一段垂直距离)环空流体时的衰减。
电极对M5、M6形成的差分信号(记为△E56)，反映了声波接收端盖区域的上岩心伴随声电转换波(波列端盖时刻到达，且与R2信号有较高相关性，△E56与R2波列能量的比值能够直接反映上岩心的孔隙和流体特性)，△E56在a时刻也会出现垂直界面信号，但比△E12要弱得多，反映了垂直界面波以光速经过M12至M56之间(一段垂直距离)环空流体时的衰减，此外△E56还会在c时刻由于上下岩心结合面而产生一种水平界面声电转换波，该转换波的特点是以声波波速到达上下岩心界面后，以电磁波速到达M56，因此，在以M4和M5组成的差分电极对(记为△E45)能更清楚的观测到(图3未标出该差分信号)。
如上所述，即为本发明提供的一种测量岩心动电响应特性的装置以及系统，本发明是一种岩石物理实验装置，该装置对于研究动电测井响应特征和利用动电测井资料反演储层渗透率具有重要应用价值。发明的关键内容是采用双岩心耦合模式和声波换能器与多电极阵列组合的激励与测量结构，实验时能够形成三个不同矿化度区域和同步测量多个区域的声波及不同类型的动电转换电磁波，从而实现了接近实际地层条件下的动电测井过程的岩石物理模拟。
对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于装置流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多装置流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的装置流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个装置流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(ProgrammableLogic Device,PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片2。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(HardwareDescription Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(AdvancedBoolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware Description Language)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(JavaHardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(Ruby HardwareDescription Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-Speed IntegratedCircuit Hardware Description Language)与Verilog2。本领域技术人员也应该清楚，只需要将装置流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑装置流程的硬件电路。
控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。
本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将装置步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现装置的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体或微处理器加上接口芯片实现，或者由具有某种功能的计算机产品来实现。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的装置。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于装置实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见装置实施例的部分说明即可。
本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。
Claims (9)
1.一种测量岩心动电响应特性的装置，其特征是，所述装置包括：
中空的主体；
设置于所述主体的侧壁上的声波换能器阵列以及电极阵列；
与所述主体的上部密封连接的上盖板；
所述上盖板设置有液体流道以及与所述液体流道相连接的出液口；
与所述主体的下部密封连接的下盖板；
所述下盖板设置有液体流道以及与所述液体流道相连接的进液口；
测量岩心动电响应特性时，在所述主体内部居中放置用于模拟围岩特性的上岩心以及用于模拟储层特性的下岩心，所述上岩心位于所述下岩心的上方，所述上岩心以及所述下岩心与所述主体之间有环空间隙，通过所述进液口输入模拟井液，所述模拟井液通过所述下盖板的液体流道、所述环空间隙、所述上盖板的流体通道后通过所述出液口流出；
所述声波换能器阵列为一个发射换能器以及多个接收换能器，所述电极阵列为一个接地电极以及多个测量电极。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述上盖板的端面还设置有橡胶垫，用于在测量岩心动电响应特性时压紧所述上岩心；
所述下盖板的端面还设置有橡胶垫，用于在测量岩心动电响应特性时压紧所述下岩心。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述主体的侧壁上设置有多个孔，每个所述孔内嵌有密封环，用于安装所述声波换能器阵列。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征是，所述声波换能器阵列均匀设置于所述主体的侧壁，所述电极阵列均匀设置于所述主体的侧壁。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征是，所述电极阵列从所述侧壁的下部至上部分别为第一测量电极、第二测量电极、第三测量电极、第四测量电极、第五测量电极、第六测量电极以及接地电极；
所述声波环能阵列从所述侧壁的下部至上部分别为发射换能器、第一接收换能器以及第二接收换能器；
其中，所述发射换能器设置于所述第一测量电极与所述第二测量电极之间，且所述第一测量电极、所述第二测量电极与所述发射换能器的垂直距离相同；
所述第一接收换能器设置于所述第三测量电极与所述第四测量电极之间，且所述第三测量电极、所述第四测量电极与所述第一接收换能器的垂直距离相同；
所述第二接收换能器设置于所述第五测量电极与所述第六测量电极之间，且所述第五测量电极、所述第六测量电极与所述第二接收换能器的垂直距离相同。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征是，所述上岩心与所述下岩心的高度相同，且所述第四测量电极、所述第五测量电极与所述上岩心与所述下岩心的耦合面垂直对称。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征是，所述主体、所述上盖板以及所述下盖板采用有机玻璃或聚苯硫醚或聚醚醚酮制成。
8.一种测量岩心动电响应特性的系统，其特征是，所述系统包括信号发生器、虚拟仪器、数据处理器以及如权利要求1至7任意一项所述的测量岩心动电响应特性的装置，
其中，所述信号发生器，用于输出电脉冲信号以及接地信号至所述测量岩心动电响应特性的装置，输出同步信号至所述虚拟仪器，所述电脉冲信号的脉冲幅度、脉冲宽度以及重复周期可调；
所述测量岩心动电响应特性的装置包括：
中空的主体；
设置于所述主体的侧壁上的声波换能器阵列以及电极阵列；
与所主体的上部密封连接的上盖板；
所述上盖板设置有液体流道以及与所述液体流道相连接的出液口；
与所述主体的下部密封连接的下盖板；
所述下盖板设置有液体流道以及与所述液体流道相连接的进液口；
测量岩心动电响应特性时，在所述主体内部居中放置用于模拟围岩特性的上岩心以及用于模拟储层特性的下岩心，所述上岩心位于所述下岩心的上方，所述上岩心以及所述下岩心与所述主体之间有环空间隙，通过所述进液口输入模拟井液，所述模拟井液通过所述下盖板的液体流道、所述环空间隙、所述上盖板的流体通道后通过所述出液口流出；
所述声波换能器阵列为一个发射换能器以及多个接收换能器，所述电极阵列为一个接地电极以及多个测量电极；
所述虚拟仪器，用于接收所述声波换能器阵列以及电极阵列输出的波列信号，并将所述波列信号发送至所述数据处理器；
所述数据处理器，用于对所述波列信号进行数据分析，以得到动电响应特征。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征是，所述系统还包括：
储液罐，与所述储液罐相连接的泵，用于向所述进液口输入模拟井液；
泵送装置，用于接收所述出液口流出的模拟井液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810210206.5A CN108562617B (zh) | 2018-03-14 | 2018-03-14 | 一种测量岩心动电响应特性的装置以及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810210206.5A CN108562617B (zh) | 2018-03-14 | 2018-03-14 | 一种测量岩心动电响应特性的装置以及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108562617A CN108562617A (zh) | 2018-09-21 |
| CN108562617B true CN108562617B (zh) | 2020-10-13 |
Family
ID=63532714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810210206.5A Active CN108562617B (zh) | 2018-03-14 | 2018-03-14 | 一种测量岩心动电响应特性的装置以及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108562617B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109406580B (zh) * | 2018-12-18 | 2023-09-22 | 新疆工程学院 | 实验槽及含水岩石直流视极化率测定装置及方法 |
| CN110671067B (zh) * | 2019-11-13 | 2021-04-09 | 吉林大学 | 配合极地空气钻进取芯式旋喷钻头随钻检测冰芯介电性质的装置 |
| CN113267438B (zh) * | 2020-12-10 | 2023-02-10 | 中国石油天然气股份有限公司 | 基于全直径岩心的斯通利波渗透率测量装置及方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2677536A1 (en) * | 2007-02-06 | 2008-08-14 | Schlumberger Canada Limited | Method, system and logging tool for estimating permeability of a formation |
| TW200948467A (en) * | 2008-05-22 | 2009-12-01 | Nat Univ Chin Yi Technology | Sawtooth microchannel structure utilizing electrokinetic instability effect |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2305767C1 (ru) * | 2006-03-13 | 2007-09-10 | Александр Рафаилович Князев | Способ акустического каротажа скважин |
| CN102384886A (zh) * | 2010-09-01 | 2012-03-21 | 中国石油天然气集团公司 | 一种岩石动电渗透率的测量方法 |
| CN201876408U (zh) * | 2010-11-02 | 2011-06-22 | 同济大学 | 多功能渗透仪 |
| CN102169081B (zh) * | 2010-12-17 | 2012-10-17 | 中国石油天然气股份有限公司 | 非均质多层岩心夹持器 |
| CN102505935B (zh) * | 2011-10-20 | 2015-04-01 | 中国石油天然气集团公司 | 三维声波井下仪器换能器阵列的激励电路 |
| CN202325497U (zh) * | 2011-11-21 | 2012-07-11 | 东北石油大学 | 储层参数变化对声波测井影响的模拟实验装置 |
| CN102767360B (zh) * | 2012-08-08 | 2015-05-20 | 中国石油天然气集团公司 | 一种声电效应测量井下探测器 |
| CN105758936A (zh) * | 2016-02-26 | 2016-07-13 | 中国石油天然气集团公司 | 震电信号的实验测量方法 |
| CN205620357U (zh) * | 2016-02-26 | 2016-10-05 | 中国石油天然气集团公司 | 震电信号的实验测量系统 |
| CN106018237B (zh) * | 2016-05-27 | 2018-10-02 | 哈尔滨工业大学 | 一种岩心动电渗透率测量系统 |
| CN206930783U (zh) * | 2017-05-24 | 2018-01-26 | 中国石油大学(北京) | 一种电震信号的实验测量装置 |
-
2018
- 2018-03-14 CN CN201810210206.5A patent/CN108562617B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2677536A1 (en) * | 2007-02-06 | 2008-08-14 | Schlumberger Canada Limited | Method, system and logging tool for estimating permeability of a formation |
| TW200948467A (en) * | 2008-05-22 | 2009-12-01 | Nat Univ Chin Yi Technology | Sawtooth microchannel structure utilizing electrokinetic instability effect |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Numerical simulation of azimuthal acoustic logging in a borehole penetrating a rock formation boundary;Peng Liu等;《GEOPHYSICS》;20160630;283-291 * |
| Research and experimental testing of a new kind electrokinetic logging tool;Li Fengbo等;《APPLIED GEOPHYSICS》;20141231;364-373 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108562617A (zh) | 2018-09-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108562617B (zh) | 一种测量岩心动电响应特性的装置以及系统 | |
| CA2893957C (en) | System and method for production reservoir and well management using continuous chemical measurement | |
| Ghosh et al. | A method for the localization of partial discharge sources using partial discharge pulse information from acoustic emissions | |
| EA202090528A1 (ru) | Обнаружение мест скважинных пескопроявлений | |
| US10921477B2 (en) | Method, apparatus, and system for eliminating frequency dispersion effect | |
| BRPI0414931A (pt) | aparelho para geração de ondas acústicas em uma formação atravessada por um furo de poço, aparelho para geração de um sinal acústico em resposta a sinais de controle de entrada, aparelho transmissor acústico, método para perfilagem de um furo de poço durante a perfuração, e método de fabricação de um transmissor acústico | |
| NO20151218A1 (en) | Acoustic Measurement Tool | |
| CA3041475A1 (en) | Nonlinear acoustic downhole pore pressure measurements | |
| CN107153224B (zh) | 检波器动态性能综合测试与评价方法 | |
| CN108375785B (zh) | 裂缝带位置校正方法及装置 | |
| CN103968883A (zh) | 淤泥探测方法及淤泥探测仪 | |
| CN104062645B (zh) | 一种测量参量阵差频波与同频小振幅波信号相位差的方法 | |
| CN105334547A (zh) | 一种多孔介质中气水合物模拟实验测试系统 | |
| CN104457967A (zh) | 基于逆压电效应的水声传感器声压灵敏度测试方法及装置 | |
| CN107290002B (zh) | 火星沙尘暴模拟实验装置及实验方法 | |
| CN208888183U (zh) | 一种基于超声波原理的六氟化硫气体检测装置 | |
| US10901104B2 (en) | Encoded driving pulses for a range finder | |
| CN109520694A (zh) | 一种用于测量海底管道振动下土体性质的装置 | |
| Zhou et al. | Measurement of sound velocity in oil wells based on fast adaptive median filtering | |
| Rabinovich et al. | Modeling of a reservoir fracture zone formed by hydraulic fracturing | |
| Jiang et al. | Understanding logging-while-drilling transducers with COMSOL Multiphysics® software | |
| Mouri et al. | Probability density function of turbulent velocity fluctuations in a rough-wall boundary layer | |
| RU162515U1 (ru) | Скважинный спектральный шумомер | |
| Chen et al. | A method of measuring the phase difference between two pulse signals | |
| RU2500888C1 (ru) | Акустический способ определения места перетока флюида в заколонном пространстве скважины |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |