CN109298010A - 一种检测岩芯高温熔融特征的系统 - Google Patents

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    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge

Abstract

本发明提出了一种检测岩芯高温熔融特征的系统，该系统包括：高温反应炉，用于加热待测岩芯；激光检测装置，设置在所述高温反应炉周围，用于扫描待测岩芯；采集装置，与所述激光检测装置电性连接，控制所述激光检测装置的工作，并记录待测岩芯表面的形变量数据。本发明将激光检测技术与高温熔融实验装置相结合，在岩心受高温加热发生熔融过程中，对岩心表面形变方向和形变量进行测量，解决了高温环境下岩石形变无法有效测量的难题，为研究真实地层环境下的岩石物理属性提供了实验手段。

Description

一种检测岩芯高温熔融特征的系统
技术领域
本发明涉及岩芯自动检测领域，具体地，涉及一种检测岩芯高温熔融特征的系统。采用激光检测技术，在岩芯受高温熔融变形过程中对样品表面形变进行测量，有助于研究岩芯在真实地下环境的中物理属性研究。
背景技术
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环境，因为油气藏通常埋藏于在地下数千米甚至更深，地温可以达到几百摄氏度甚至上千摄氏度。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。
应力应变实验是岩石力学性质测量的一种重要手段，通常是在岩石样品上施加一定方向的力，利用形变测量仪和力学传感器监测岩石受压过程中在不同方向上的变形程度。岩石的各类弹性模量和力学参数都可以通过应力应变实验直接测量或者计算得到。但是，普通的形变测量仪无法承受高温环境(几百度)，导致目前高温下的岩石形变测量还难以在实验上实现。
因此，本领域急需一种能够检测岩心高温熔融特征的装置。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种检测岩心高温熔融特征的装置，将激光检测装置与高温反应炉结合，对岩心受高温加热发生熔融的过程进行检测，为研究真实地层环境下的岩石物理属性提供实验手段。
根据本发明一个发明，提供一种检测岩芯高温熔融特征的系统，该系统包括：
高温反应炉，用于加热待测岩芯；
激光检测装置，设置在所述高温反应炉周围，用于扫描待测岩芯；
采集装置，与所述激光检测装置电性连接，控制所述激光检测装置的工作，并记录待测岩芯表面的形变量数据。
进一步地，所述激光检测装置包括多个激光探头，设置于高温反应炉内表面的多个方位上。
进一步地，所述激光探头与高温反应炉内部以耐高温玻璃隔开。
进一步地，所述激光探头通过电缆与外部的采集装置相连。
进一步地，所述高温反应炉具有温控单元和时间控制单元，能够调节升温速率。
进一步地，在加温过程中，所述激光探头发射出光束，扫描预设区域，根据扫描点位置的偏差检测待测岩芯的表面形变量。
进一步地，所述采集装置将所述激光探头传回的信号转换为可视信号，并记录下待测岩芯表面被扫描区域的形变量数据。
进一步地，进一步包括应力施加装置，设置在高温反应炉内，用于对待测岩芯施加应力。
进一步地，所述激光探头为五个，分别设置于所述高温反应炉内待测岩芯的上、前、后、左、右方向。
进一步地，所述待测岩芯为长方体样品，长、宽、高不超过15厘米。
本发明将激光检测技术与高温熔融实验装置相结合，在岩心受高温加热发生熔融过程中，对岩心表面形变方向和形变量进行测量，解决了高温环境下岩石形变无法有效测量的难题，为研究真实地层环境下的岩石物理属性提供了实验手段。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1为本发明的检测岩芯高温熔融特征的系统示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
高温试验装置用于模拟地下深处的高温环境，通过高温试验装置可以测出样品的各个阶段表现出的有别于常温环境下的特性。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，高温试验装置是一个必不可少的研究手段。
本发明将激光检测技术与高温熔融实验装置相结合，在岩心受高温加热发生熔融过程中，对岩心表面形变方向和形变量进行测量，为研究真实地层环境下的岩石物理属性提供了实验手段。
激光检测技术是利用激光来接收超声波实现材料特性和缺陷检测的技术，是完全非接触式超声波检测技术。在激光超声检测系统中，激光器及其光学元件可以远离被测试件几十厘米之远，需要时可达数十米远。因此，这种技术不仅是一种非接触式，而且是远距离遥测式的检测技术。尽管电磁声换能器E(MAT)，空气超声换能器以及电容换能器(ESAT)等也具有非接触式的特点，但这些换能器离开试件的距离不能太大(<lmm)，换能器的换能效率与换能器和试件表面间的距离关系甚大。从这方面来讲激光超声无损检测技术的应用范围更大。比如，当试件的温度超过500℃以上，或者更高，没有可靠的超声换能器可以接近试件表面，而激光超声技术则可遥测。激光束可以透过一个透明窗口，进入密封的试件舱，因此可以应用在有毒、高压、有放射性的恶劣环境之下。
从原理上讲，光学技术具有快速扫描的特点，利用棱镜、反射镜或者电光装置，可以方便地进行全方位快速扫描。采用全光学型的激光超声测量系统，可以利用这一特点，对试件进行快速扫描。扫描的上限速度与压电换能器的扫描速度相比高得多，它仅受激光脉冲的复重频率及数据采样频率的限制。
理论上讲，用于产生和探测震动的激光束可以聚到很小，约μm量级，因此可以获得很高的空间分辨率。在实践中，激光超声检测系统将接收激光束聚焦到10μm以下是容易的。显然这样可提高空间分辨率。同时，由于该技术可以近似做到点测量，与得到理论解的假设条件相一致。因此，可以用来验证理论解。
本公开提出了一种检测岩芯高温熔融特征的系统，该系统包括：
高温反应炉，用于加热待测岩芯；
激光检测装置，设置在所述高温反应炉周围，用于扫描待测岩芯；
采集装置，与所述激光检测装置电性连接，控制所述激光检测装置的工作，并记录待测岩芯表面的形变量数据。
优选地，所述激光检测装置包括多个激光探头，设置于高温反应炉内表面的多个方位上，述激光探头与高温反应炉内部以耐高温玻璃隔开。在加温过程中，所述激光探头发射出光束，扫描预设区域，根据扫描点位置的偏差检测待测岩芯的表面形变量。
优选地，所述高温反应炉具有温控单元和时间控制单元，能够调节升温速率。
采集装置能够将所述激光探头传回的信号转换为可视信号，并记录下待测岩芯表面被扫描区域的形变量数据。
优选地，进一步包括应力施加装置，设置在高温反应炉内，用于对待测岩芯施加应力。
为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。
参照图1，本发明将激光检测技术与高温熔融实验装置相结合，在岩心受高温加热发生熔融过程中，对岩心表面形变方向和形变量进行测量，系统包含以下几部分：
高温反应炉3，用于加热待测岩芯，配置有温控装置和时间控制装置，可调节升温速率，最高温度可达1000摄氏度；
待测岩芯1，设置在高温反应炉3内，本实施例中为长方体样品，长、宽、高不超过15厘米；
五个激光探头2，分别位于高温反应炉内表面，上、前、后、左、右方向各一个，激光探头2与高温反应炉3内部以耐高温玻璃(1000度以上)隔开，整个玻璃视窗为边长5厘米方形视窗(图中未示出)。
采集装置4，通过电缆与激光探头2相连；在加温过程中，激光探头2发射出光束，扫描待测岩芯的预设区域，根据扫描点位置的偏差检测样品表面的形变量。采集装置4可以与高温反应炉3同步开始实验。采集前，可在操作界面上设置激光采集的区域和扫描频次。激光探头2传回的信号在采集装置4中转换为可视信号，并记录下样品表面被扫描区域的形变量数据。
本发明将激光检测技术与高温熔融实验装置相结合，在岩心受高温加热发生熔融过程中，对岩心表面形变方向和形变量进行测量，解决了高温环境下岩石形变无法有效测量的难题，为研究真实地层环境下的岩石物理属性提供了实验手段。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种检测岩芯高温熔融特征的系统，其特征在于，该系统包括：
高温反应炉，用于加热待测岩芯；
激光检测装置，设置在所述高温反应炉周围，用于扫描待测岩芯；
采集装置，与所述激光检测装置电性连接，控制所述激光检测装置的工作，并记录待测岩芯表面的形变量数据。
2.根据权利要求1所述的检测岩芯高温熔融特征的系统，其特征在于，所述激光检测装置包括多个激光探头，设置于高温反应炉内表面的多个方位上。
3.根据权利要求2所述的检测岩芯高温熔融特征的系统，其特征在于，所述激光探头与高温反应炉内部以耐高温玻璃隔开。
4.根据权利要求2所述的检测岩芯高温熔融特征的系统，其特征在于，所述激光探头通过电缆与外部的采集装置相连。
5.根据权利要求1所述的检测岩芯高温熔融特征的系统，其特征在于，所述高温反应炉具有温控单元和时间控制单元，能够调节升温速率。
6.根据权利要求2所述的检测岩芯高温熔融特征的系统，其特征在于，在加温过程中，所述激光探头发射出光束，扫描预设区域，根据扫描点位置的偏差检测待测岩芯的表面形变量。
7.根据权利要求2所述的检测岩芯高温熔融特征的系统，其特征在于，所述采集装置将所述激光探头传回的信号转换为可视信号，并记录下待测岩芯表面被扫描区域的形变量数据。
8.根据权利要求1所述的检测岩芯高温熔融特征的系统，其特征在于，进一步包括应力施加装置，设置在高温反应炉内，用于对待测岩芯施加应力。
9.根据权利要求2所述的检测岩芯高温熔融特征的系统，其特征在于，所述激光探头为五个，分别设置于所述高温反应炉内待测岩芯的上、前、后、左、右方向。
10.根据权利要求1所述的检测岩芯高温熔融特征的系统，其特征在于，所述待测岩芯为长方体样品，长、宽、高不超过15厘米。
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