CN108760886A - 一种可水耦合岩芯声学参数测试平台 - Google Patents

一种可水耦合岩芯声学参数测试平台 Download PDF

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孙蕾
阚光明
李西双
李官保
王景强
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Abstract

本发明提供一种可水耦合岩芯声学参数测试平台，其包括：夹持器底座、岩芯管、夹持机构、锁紧机构、换能器，其中：所述夹持机构包括锁紧机构及对称设置的两个夹持器，所述两夹持器将岩芯管抱紧其内，锁紧机构连接两个夹持器，并将其锁紧；所述夹持器侧壁上开设有换能器安装孔，用于安装换能器；夹持器内开设有上下贯通的水腔，所述水腔与换能器安装孔连通；换能器与水腔之间设置换能器密封，岩芯管与水腔之间设置夹持器轴向密封、夹持器径向密封，保证水腔密封。采用通用性设计，体积小，占用空间小，操作方便，大大提高了岩芯管与换能器的耦合性，既可夹持声波换能器对岩芯进行测量，也可以根据需求与其它测试平台相配合对岩芯进行声学参数测试。

Description

一种可水耦合岩芯声学参数测试平台
技术领域
本发明涉及介质声学特性测量技术领域，具体地说，涉及一种可水耦合岩芯声学参数测试平台。
背景技术
海底底质的声学参数，例如声波在底质中传播的速度和衰减，是声波传播理论的基本输入参数，以理论为基础的声学模型也需要这些参数。获取底质中的声速和声衰减对海洋环境声场的模型计算、地球物理的正演和反演有着十分重要的意义。
海底底质声学参数的测量技术主要分三种，即反射/折射剖面遥测、原位测量和取样测量。反射/折射剖面遥测技术提供的是大体积地层的平均声速和衰减系数的估计，属于获取海底底质声学性质的间接方法，而取样测量和原位测量属于直接方法。取样测量由于技术简单，环境可控，仍然被广泛使用。
在大洋钻探计划航次中，沉积物岩芯被从海底取上来之后，通常采用三种方法来测量其声学参数：
一是使用声波发射和接收换能器直接与沉积物岩芯两端接触的方法来测量其声学参数；
二是使用声波发射和接收换能器探针插入沉积物岩芯中的方法来测量其声学参数，这两种方法多少会对沉积物岩芯造成扰动，且获得的声学参数是沉积物岩芯长度方向上的平均值；
而大洋钻探船上的多传感器跟踪系统在测量沉积物岩芯的声学参数时声波发射和接收换能器与岩芯管径向两侧分别接触，不会对沉积物岩芯造成扰动，因此成为首选的声学参数测试方法，但是在实际测量中，声波换能器与岩芯管的耦合欠佳，影响测量精度。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种可水耦合岩芯声学参数测试平台，其具体的技术方案如下：
一种可水耦合岩芯声学参数测试平台，其包括：夹持器底座2、岩芯管1、夹持机构、锁紧机构5、换能器4，其中：
所述夹持机构包括锁紧机构5及对称设置的横截面分别呈“【”、“】”形状的两个夹持器6，所述两夹持器6将岩芯管1抱紧其内，锁紧机构5连接两个夹持器6，并将其锁紧；
夹持器底座2上设置有横向放置的导轨11，所述夹持器6底部固定连接有滑块12，滑块12架设于导轨11上，使夹持器6可沿导轨11移动；
所述夹持器6侧壁上开设有换能器安装孔601，用于安装换能器4；
夹持器6内开设有上下贯通的水腔8，所述水腔8与换能器安装孔601连通；
换能器4与水腔8之间设置换能器密封9，岩芯管1与水腔8之间设置夹持器轴向密封14、夹持器径向密封15，保证水腔密封。
进一步，所述的换能器4由换能器压紧螺栓10压紧在岩芯管7上，保证换能器4与岩芯管7的紧密接触。
进一步，所述夹持器底座2内设置储水器13，所述的水腔8下端设置有泄流装置3，在更换换能器4时，水腔8中的水可经由泄流装置3流到储水器13中。
进一步，夹持器底座2底部安装导向脚轮1，使整个装置便于移动。
进一步，所述换能器密封9为橡胶密封圈。
本发明所提供的一种可水耦合岩芯声学参数测试平台，具有以下优点：
一、换能器与岩芯管之间有水腔，水腔充满水后，使换能器与岩芯管良好耦合，水腔通过换能器密封、夹持器轴向密封、夹持器径向密封保证其水密性，两个夹持器夹持岩芯管，并由锁紧机构锁紧，调节锁紧机构的松紧程度，可以调节密封与岩芯管之间的摩擦力，使之既可保证水密性，也可使测试平台能沿岩芯管轴向滑动，以实现岩芯声学参数的剖面测量；
二、夹持器6有两件，对称分布在岩芯管7两侧，便于拆卸与安装；其开合移动动作由导轨11与滑块12提供导向，使换能器始终保持较高的同轴度，保证换能器4精确对准，也提高了操作的方便性；
三、水腔下端设置有泄流装置，需要更换换能器时，可经由泄流阀门将水泄流到储水器中，方便对水的回收；
四、本发明的一种可水耦合岩芯声学参数测试平台，采用通用性设计，体积小，占用空间小，操作方便，可夹持声波换能器对岩芯进行测量，也可以根据需求与其它测试平台相配合对岩芯进行声学参数测试。
附图说明
附图1是可水耦合岩芯声学参数测试平台正面剖视图；
附图2是夹持器结构示意图；
图中标号：
导向脚轮1、夹持器底座2、泄流阀门3、换能器4、锁紧机构5、夹持器6、岩芯管7、水腔8、换能器密封9、换能器压紧螺栓10、导轨11、滑块12、储水器13、夹持器轴向密封14、夹持器径向密封15。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明的一种可水耦合岩芯声学参数测试平台作进一步详细的说明。
一种可水耦合岩芯声学参数测试平台，其包括：夹持器底座2、岩芯管1、夹持机构、锁紧机构5、换能器4，其中：
所述夹持机构包括锁紧机构5及对称设置的横截面分别呈“【”、“】”形状的两个夹持器6，所述两夹持器6将岩芯管1抱紧其内，锁紧机构5连接两个夹持器6，并将其锁紧；锁紧机构5优选采用锁紧螺栓。
夹持器底座2上设置有横向放置的导轨11，所述夹持器6底部固定连接有滑块12，滑块12架设于导轨11上，使夹持器6可沿导轨11移动；
所述夹持器6侧壁上开设有换能器安装孔601，用于安装换能器4；一个优选的方案中，所述的换能器4由换能器压紧螺栓10压紧在岩芯管7上，保证换能器4与岩芯管7的紧密接触。
夹持器6内开设有上下贯通的水腔8，所述水腔8与换能器安装孔601连通；
换能器4与水腔8之间设置换能器密封9，岩芯管1与水腔8之间设置夹持器轴向密封14、夹持器径向密封15，保证水腔密封。
此外，所述夹持器底座2内设置储水器13，所述的水腔8下端设置有泄流装置3，在更换换能器4时，水腔8中的水可经由泄流装置3流到储水器13中。
夹持器底座2底部安装导向脚轮1，使整个装置便于移动。
一个优选方案中，所述换能器密封9、夹持器轴向密封14、夹持器径向密封15为橡胶密封圈。
本平台中，所有部件均由不锈钢等耐腐蚀材料加工而成，可抵抗海上测试的腐蚀环境。
测试平台采用通用性设计，既可独立对岩芯管7中的岩芯进行声学参数测试，也可与其它设备配合对岩芯管7中的岩芯进行声学参数测试。
采用一种可水耦合岩芯声学参数测试平台进行声学参数测试时，包括以下步骤：
(1)将待测岩芯管横卧于测试平台上；
(2)用锁紧机构将两件夹持器抱紧在岩芯管上；
(3)将换能器置入夹持器的定位孔中；
(4)将水腔充满水，消除换能器与岩芯管的间隙；
(5)用换能器压紧螺栓将换能器压紧在岩芯管壁上；
(6)将换能器连接声波仪，启动信号发生器和采集器，通过发换能器发射和接收声波信号；
(7)将同一岩芯管装满蒸馏水后重复步骤(1)到(6)，按以下公式计算声速Vp与声衰减αp：
其中Vw为蒸馏水的声速，Δt为岩芯管中是蒸馏水时和岩芯管中是沉积物时接收换能器接收到的声波信号的到时之差，d为岩芯管的内径，ew/es为岩芯管中是蒸馏水时和岩芯管中是沉积物时接收换能器接收到的信号的电压振幅的比值。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种可水耦合岩芯声学参数测试平台，其特征在于，其包括：夹持器底座（2）、岩芯管（1）、夹持机构、锁紧机构（5）、换能器（4），其中：
所述夹持机构包括锁紧机构（5）及对称设置的横截面分别呈“【”、“】”形状的两个夹持器（6），所述两夹持器（6）将岩芯管（1）抱紧其内，锁紧机构（5）连接两个夹持器（6），并将其锁紧；
夹持器底座（2）上设置有横向放置的导轨（11），所述夹持器（6）底部固定连接有滑块（12），滑块（12）架设于导轨（11）上，使夹持器（6）可沿导轨（11）移动；
所述夹持器（6）侧壁上开设有换能器安装孔（601），用于安装换能器（4）；
夹持器（6）内开设有上下贯通的水腔（8），所述水腔（8）与换能器安装孔（601）连通；
换能器（4）与水腔（8）之间设置换能器密封（9），岩芯管（1）与水腔（8）之间设置夹持器轴向密封（14）、夹持器径向密封（15），保证水腔密封。
2.根据权利要求1所述的一种可水耦合岩芯声学参数测试平台，其特征在于，所述的换能器（4）由换能器压紧螺栓（10）压紧在岩芯管（7）上，保证换能器（4）与岩芯管（7）的紧密接触。
3.根据权利要求1所述的一种可水耦合岩芯声学参数测试平台，其特征在于：所述夹持器底座（2）内设置储水器（13），所述的水腔（8）下端设置有泄流装置（3），在更换换能器（4）时，水腔（8）中的水可经由泄流装置（3）流到储水器（13）中。
4.根据权利要求1所述的一种可水耦合岩芯声学参数测试平台，其特征在于：夹持器底座（2）底部安装导向脚轮（1），使整个装置便于移动。
5.根据权利要求1所述的一种可水耦合岩芯声学参数测试平台，其特征在于：所述换能器密封（9）为橡胶密封圈。
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