CN116413763A - 地震物理模拟实验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地震物理模拟实验研究领域，公开了一种地震物理模拟实验装置及方法，地震物理模拟实验装置包括用于容纳储层模型和填充流体的密闭腔室、用于探测储层模型的超声波探测装置、用于控制流体的压力的流体控制系统和用于控制流体温度的温度控制系统，储层模型浸入在流体中。本发明地震物理模拟实验装置通过将储层模型放置于密闭腔室的流体中，利用流体控制系统来调节密闭腔室内的流体压力，利用温度控制系统来调节密闭腔室内的流体温度，从而使得储层模型所处的环境温度和压力与所要模拟的真实储层一致；通过超声波探测装置对出储层模型的数据进行全面采集，从而可以获取更接近所模拟的真实储层的实验数据。
Description
技术领域
本发明涉及地震物理模拟实验研究领域，具体地涉及一种地震物理模拟实验装置及方法。
背景技术
地震物理模拟实验是在实验室内将野外的地质构造和地质体按照一定的模拟相似比制作成地质模型，并用超声波对野外地震勘探方法进行正演模拟的一项实验技术。实验基本流程包括地质－地震模型建立、模型材料选取与模型制作、模型测试与数据采集及数据处理与解释。地震物理模拟实验在油气勘探、开发中的应用越来越广泛，除了地震波理论研究外(例如声波介质、弹性介质、各向异性介质和双相介质中弹性波传播理论研究)，还对复杂构造(例如盐下构造成象、河道砂预测)、裂缝带检测、井间地震研究及油藏动态监测等油气勘探、开发工作中发挥重要作用。岩石中弹性波的传播速度随环境条件(温压)的变化而改变，尤其是储层含气后，其传播速度变化更大。贺振华等通过地层温压条件下超声波测试技术研究，从理论上讨论了地层温度、压力条件下物理模型实验的必要性(贺振华等，2003)；澳大利亚科廷科技大学首次在高温高压条件下，利用物理模型成功模拟AVO流体响应，实验分析结论跟Zoeppritz理论结果有很好的对比(Evans B，2007)。因此，模拟真实地层所处的温度和压力条件，进行弹性参数、储层参数及含流体的超声波地震物理模拟实验，能使实验结果更接近实际，对物理模型实验结果的可应用性具有重要意义。目前国内外许多科研院所已经建设完成常温常压油藏地震物理模拟实验平台，开展了常温常压条件下构造模型的超声波反射数据采集工作，但缺少变温变压条件下储层模型的超声波反射数据采集实验装置。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的地震物理模拟实验均在常温常压对地震物理模型进行数据采集的问题，提供一种地震物理模拟实验装置，该地震物理模拟实验装置可以实现对处于不同温压条件下的地震物理模型进行超声波数据采集，可以更真实地模拟真实储层所处的真实地层温度和压力，进一步提高地震物理模拟实验的实验数据的准确性和可用性。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种地震物理模拟实验装置，包括用于容纳储层模型和填充流体的密闭腔室、用于探测所述储层模型的超声波探测装置、用于控制所述流体的压力的流体控制系统和用于控制所述流体温度的温度控制系统，所述储层模型浸入在所述流体中。
优选地，所述储层模型的周向侧壁上包裹有用于将所述储层模型的周向侧壁与所述流体隔离的胶套，所述储层模型的周向侧壁分别与用于设置所述储层模型的水、油、气的饱和度的多相流体驱替装置和用于检测所述储层模型的水、油、气的饱和度的饱和度测试装置连接。
优选地，所述储层模型的侧壁上设置有用于连接所述多相流体驱替装置的渗流入口接头和渗流出口接头；所述储层模型的侧壁上设置有用于连接所述饱和度测试装置的饱和度电极接头。
优选地，所述温度控制系统包括位于所述密闭腔室内用于加热所述流体的加热棒和温度传感器。
优选地，所述超声波探测装置包括探头驱动机构以及沿所述储层模型的直径A呈线性排列的第一激发探头、第二激发探头和多个接收探头，多个所述接收探头位于所述第一激发探头和第二激发探头之间且等间距排列，所述探头驱动机构包括能够同时驱动所述第一激发探头、第二激发探头和接收探头上下移动的升降机构、能同时驱动所述第一激发探头、第二激发探头和接收探头绕所述储层模型的中心线旋转的旋转机构以及平移机构，所述平移机构设置为能够分别驱动所述第一激发探头和所述第二激发探头沿所述直径A平移，且能够同时驱动多个所述接收探头沿所述直径A平移。
优选地，所述旋转机构包括与所述储层模型同轴的旋转轴和用于驱动所述旋转轴旋转的旋转电机，所述旋转轴的下端置于所述密闭腔室内且与所述平移机构连接，所述旋转轴的上端置于所述密闭腔室的外侧且与所述旋转电机的驱动轴连接，所述第一激发探头、所述接受探头和所述第二激发探头与所述平移机构连接。
优选地，所述升降机构设置于所述密闭腔室的外侧且包括伸缩杆，所述伸缩杆设有上下贯通的第一中心孔，所述旋转轴的上端穿过所述第一中心孔后与所述电机的驱动轴连接，所述电机固定于所述伸缩杆的上端。
优选地，所述平移机构包括沿所述储层模型的径向延伸的齿条和分别通过各自齿轮与所述齿条啮合的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构，所述第一激发探头和所述第二激发探头分别设置在所述第一驱动机构和所述第三驱动机构的下端，多个所述接受探头均设置在所述第二驱动机构的下端，所述齿条的长度大于所述储层模型的直径，且所述齿条的中心位置固定在所述旋转轴的下端。
优选地，所述密闭腔室设置于缸体内，所述缸体包括下缸体和上缸盖，所述升降机构的升降缸体固定在设置于上缸盖上的堵头上，所述堵头的上端固定在所述上缸盖的外侧，所述堵头的下端贯穿所述上缸盖与所述密闭腔室连通，所述旋转轴的下端穿过所述堵头的第二中心孔后进入所述密闭腔室内。
优选地，所述流体为变压器液压油
本发明另一方面提供一种地震物理模拟实验的方法，所述方法包括以下步骤：
S1、将储层模型的周向侧壁用胶套包裹好后，固定于放密闭腔室内；
S2、通过流体控制系统向封闭腔室内注入流体，并将流体的压力控制在实验所需的压力值；通过温度控制系统向流体加热并使其控制在实验所需的温度值；
S3、通过多相流体驱替装置将储层模型的水、气、油的饱和度调节至实验所需要的数值，并通过饱和度测试装置实时动态监测所述储层模型的水、气、油的饱和度是否发生变化；
S4、将两个激发探头和多个接收探头沿所述储层模型的直径A呈线性排列；两个所述激发探头分别为第一激发探头和第二激发探头且分别位于直径A的两端，多个所述接收探头间隔等距分布且位于所述第一激发探头与第二激发探头之间；通过探头驱动机构驱动所述激发探头和接收探头向下移动与所述储层模型的上端面接触；
S5、仅控制所述第一激发探头向所述储层模型发射超声，多个所述接收探头在所述探头驱动机构的驱动下沿所述直径A的方向每移动一次距离D都会进行一次超声波信号采集，直到完成所述第一激发探头与所述第二激发探头之间的全覆盖信号采集；
S6、通过所述探头驱动机构驱动所述第一激发探头沿所述直径A向靠近所述第二激发探头的方向移动指定距离L，多个所述接收探头在所述探头驱动机构的驱动下沿所述直径A的方向每移动一次距离D都会进行一次超声波信号采集，直到完成所述第一激发探头与所述第二激发探头之间的全覆盖信号采集；
S7、重复上述S6的步骤，直到所述第一激发探头移动至所述储层模型的圆心位置，通过探头驱动机构使回到起始位置即所述直径A的端点；
S8、控制位于所述直径A的另一端点的所述第二激发探头向所述储层模型发射超声波，多个所述接收探头在所述探头驱动机构的驱动下沿所述直径A的方向每移动一次距离D都会进行一次超声波信号采集，直到完成所述第一激发探头与所述第二激发探头之间的全覆盖信号采集；
S9、通过所述探头驱动机构驱动所述第二激发探头沿所述直径A向靠近所述第一激发探头的方向移动指定距离L，多个所述接收探头在所述探头驱动机构的驱动下沿所述直径A的方向每移动一次距离D都会进行一次超声波信号采集，直到完成所述第一激发探头与所述第二激发探头之间的全覆盖信号采集；
S10、重复上述S9的步骤，直到所述第二激发探头移动至所述储层模型的圆心位置，通过探头驱动机构使所述第二激发探头回到起始位置即所述直径A的另一端点；
S11、通过探头驱动装置使两个所述激发探头和多个接收探头绕所述储层模型的中心线旋转设定角度B；
S12、重复上述S5-S10的步骤，使所述激发探头和接收探头完成对第一旋转后所对应的所述储层模型部分的全覆盖线性数据采集；
S13、重复上述S11-S12的步骤，直到所述两个所述激发探头和多个接收探头绕所述储层模型的中心线从其初始位置旋转至180度为止，即可完成对所述储层模型的全面三维数据采集。
优选地，所述方法采用上述技术方案所述的地震物理模拟实验装置来执行。
本发明地震物理模拟实验装置通过将储层模型放置于密闭腔室的流体中，利用流体控制系统来调节密闭腔室内的流体压力使其保持在所要模拟的真实储层的压力值，利用温度控制系统来调节密闭腔室内的流体温度使其保持在所要模拟的真实储层的温度值，从而使得储层模型所处的环境温度和压力与所要模拟的真实储层一致；通过超声波探测装置对出储层模型的数据进行全面采集，从而可以获取更接近所模拟的真实储层的实验数据。本发明地震物理模拟实验装置进一步提高地震物理模拟实验的实验数据的准确性和可用性，同时其使用范围更广，可以通过调节流体温度和压力来模拟处于不通温度和压力下的真实地层。
附图说明
图1是本发明一种实施方式的地震物理模拟实验装置的主视图。
图2是图1中的上缸盖与探头驱动机构配合的示意图。
附图标记说明
1缸体，10密闭腔室，11下缸体，12上缸盖，2储层模型，21渗流入口接头，22渗流出口接头，23饱和度电极接头，3超声波探测装置，31第一激发探头32接收探头，33第二激发探头，5升降机构，50伸缩杆，51升降缸体，6旋转机构，60旋转轴，61旋转电机，7平移机构，70齿条，71第一驱动机构，72第二驱动机构，73第三驱动机构，8堵头，9胶套。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明一方面提供一种地震物理模拟实验装置，如图1和图2所示，包括用于容纳储层模型2和填充流体的密闭腔室10、用于探测储层模型2的超声波探测装置3、用于控制流体的压力的流体控制系统和用于控制流体温度的温度控制系统，储层模型2浸入在流体中。在本实施例中，密闭腔室10的尺寸为
在进行具体实验时，将储层模型2放置于密闭腔室10的流体中，利用流体控制系统来调节密闭腔室10内的流体压力使其保持在所要模拟的真实储层的压力值，利用温度控制系统来调节密闭腔室10内的流体温度，使其保持在所要模拟的真实储层的温度值，通过以上操作将储层模型2的环境温度和压力与所要模拟的真实储层设置为一致；然后通过超声波探测装置3对储层模型2的进行全面超声波数据采集，以获取更接近所模拟的真实储层的实验数据。本发明地震物理模拟实验装置进一步提高地震物理模拟实验的实验数据的准确性和可用性，同时其使用范围更广，可以通过调节流体温度和压力来模拟处于不通温度和压力下的真实地层环境。
进一步地，温度控制系统包括位于密闭腔室10内用于加热流体的加热棒5和温度传感器。加热棒5为多个，通过加热棒5直接对流体进行加热，通过温度传感器对流体温度进行控制，使其加热到规定的温度值。
密闭腔室10内设有分别与流体控制系统连接的流体进、出口，通过流体控制系统对密闭腔室10内的流体压力进行精确控制，使其保持在规定的压力值。流体控制系统包括流体泵和压力传感器。
由于真实的地下储层在不同的地质结构下，其水、油、气的饱和度也各不相同。为了进一步提高实验数据的准确性和可用性，储层模型2的周向侧壁上包裹有用于将储层模型2的周向侧壁与流体隔离的胶套9，储层模型2的周向侧壁分别与用于设置储层模型2的水、油、气的饱和度的多相流体驱替装置和用于检测储层模型2的水、油、气的饱和度的饱和度测试装置连接。通过多相流体驱替装置，可以调节储层模型2的水、油、气的饱和度数值，使其与要模拟的真实储层的水、油、气的饱和度数值一致，并通过饱和度测试装置实时监控储层模型2的水、油、气的饱和度数值，当某个饱和度数值发生变化时，通过多相流体驱替装置对储层模型2进行及时的调节，以免影响实验数据的准确性。胶套9可以有效将储层模型2的侧壁与密闭腔室10内的流体进行隔离，以防止流体对储层模型2的水、气、油饱和度产生影响。
具体地，储层模型2包括三层，顶层为盖层，中间为储层，底层为基底层。储层模型2的侧壁上设置有用于连接多相流体驱替装置的渗流入口接头21和渗流出口接头22；储层模型2的侧壁上设置有用于连接饱和度测试装置的饱和度电极接头23。渗流入口接头21和渗流出口接头22以及饱和度电极接头23均设置在储层模型2的中间储层外壁上，其数量根据实际实验需求进行设定。渗流入口接头21和渗流出口接头22的一端分别与储层模型2的侧壁连接，其另一端分别穿过胶套9通过管路与饱和度测试装置的渗流管线连接。饱和度电极接头23的一端与储层模型侧壁连接，其另一端穿过胶套9通过电极线与饱和度测试装置的电极板连接。
具体地，在将储层模型2放置于密闭腔室之前，先将储层模型2放置于底座，然后将胶套9套在储层模型2的周向侧壁上和底座上，然后再将组装好的储层模型2放置于密闭腔室内，通过固定架固定在密闭腔室的底部。
进一步地，超声波探测装置3包括探头驱动机构以及沿储层模型2的直径A呈线性排列的第一激发探头31、第二激发探头33和多个接收探头32，多个接收探头32位于第一激发探头31和第二激发探头33之间且等间距排列，探头驱动机构包括能够同时驱动第一激发探头31、第二激发探头33和接收探头32上下移动的升降机构5、能同时驱动第一激发探头31、第二激发探头33和接收探头32绕储层模型2的中心线旋转的旋转机构6以及平移机构7，平移机构7设置为能够分别驱动第一激发探头31和第二激发探头33沿直径A平移，且能够同时驱动多个接收探头32沿直径A平移。通过探头驱动机构可以实现对激发探头和接收探头的上下移动，使其远离储层模型或者与储层模型直接接触，同时激发探头和接收探头的下端都涂有油脂性固体耦合剂，例如凡士林；通过探头驱动机构可以驱动激发探头和接收探头沿直径A进行平移，可以确保数据采集能够沿着直径A进行线性覆盖；通过探头驱动机构可以驱动激发探头和接收探头绕储层模型的中心轴旋转，可以确保数据采集能够沿储层模型的其他直径进行线性覆盖，最终使得数据采集可以覆盖整个储层模型，从而使得最终的实验数据更加全面和准确。具体的，激发探头和接收探头的尺寸均为
进一步地，旋转机构6包括与储层模型2同轴的旋转轴60和用于驱动旋转轴60旋转的旋转电机61，旋转轴60的下端置于密闭腔室10内且与平移机构7连接，旋转轴60的上端置于密闭腔室10的外侧且与旋转电机61的驱动轴连接，第一激发探头31、接受探头32和第二激发探头33与平移机构7连接。旋转电机61通过驱动旋转轴60进行旋转，从而带动连接于旋转轴60下端的平移机构7旋转，平移机构7的旋转带动了与其连接的第一激发探头31、接受探头32和第二激发探头33绕储层模型2的中心轴旋转。
进一步地，升降机构5设置于密闭腔室10的外侧且包括伸缩杆50，伸缩杆50设有上下贯通的第一中心孔，旋转轴60的上端穿过第一中心孔后与电机61的驱动轴连接，电机61固定于伸缩杆50的上端。通过升降机构5驱动伸缩杆50上下移动，从而带动电机61上下移动，与电机61的驱动轴连接的旋转轴60也跟随电机61进行上下移动，从而最终达到带动与平移机构7连接的激发探头和接收探头进行上下移动。
具体地，考虑到平移机构7位于封闭腔室10的流体中，平移机构7包括沿储层模型2的径向延伸的齿条70和分别通过各自齿轮与齿条70啮合的第一驱动机构71、第二驱动机构72和第三驱动机构73，第一激发探头31和第二激发探头33分别设置在第一驱动机构71和第三驱动机构73的下端，多个接受探头32均设置在第二驱动机构72的下端，齿条70的长度大于储层模型2的直径，且齿条70的中心位置固定在旋转轴60的下端。通过第一驱动机构71、第二驱动机构72和第三驱动机构73，可以分别驱动第一激发探头31、第二激发探头33及多个接受探头32沿齿条70的长度方向进行移动，从而可以实现当齿条70每旋转一个角度，即可对位于其下方的旋转模型2部分进行线性探测和数据采集，从而通过旋转齿条70可以实现对旋转模型的的全面探测和数据采集。
为了便于安装与拆卸，密闭腔室10设置于缸体1内，缸体1包括下缸体11和上缸盖12，升降机构5的升降缸体51固定在设置于上缸盖12上的堵头8上，堵头8的上端固定在上缸盖12的外侧，堵头8的下端贯穿上缸盖12与密闭腔室10连通，旋转轴60的下端穿过堵头8的第二中心孔后进入密闭腔室10内。
考虑到密闭腔室10内还设有平移机构，为了提高安全性，密闭腔室10内的流体优选为变压器液压油。
本发明另一方面还提供一种地震物理模拟实验的方法，包括以下步骤：
S1、将储层模型的周向侧壁用胶套包裹好后，固定于放密闭腔室内。胶套可以有效将储层模型的侧壁与外界环境隔离，以避免外界环境影响储层模型内部的水、油、气的饱和度。
S2、通过流体控制系统向封闭腔室内注入流体，并将流体的压力控制在实验所需的压力值；通过温度控制系统向流体加热并使其控制在实验所需的温度值。通过对封闭腔室的流体的压力和温度的设置，可以使的储层模型的外界环境压力和温度更加接近要模拟的真实储层的环境。
S3、通过多相流体驱替装置将储层模型的水、气、油的饱和度调节至实验所需要的数值，并通过饱和度测试装置实时动态监测所述储层模型的水、气、油的饱和度是否发生变化。通过多相流体驱替装置，可以调节储层模型的水、油、气的饱和度数值，使其与要模拟的真实储层的水、油、气的饱和度数值一致，并通过饱和度测试装置实时监控储层模型的水、油、气的饱和度数值，当某个饱和度数值发生变化时，通过相流体驱替装置对储层模型进行及时的调节，以免影响实验数据的准确性。
S4、将两个激发探头和多个接收探头沿所述储层模型的直径A呈线性排列；两个所述激发探头分别为第一激发探头和第二激发探头且分别位于直径A的两端，多个所述接收探头间隔等距分布且位于所述第一激发探头与第二激发探头之间；通过探头驱动机构驱动所述激发探头和接收探头向下移动与所述储层模型的上端面接触；
S5、仅控制所述第一激发探头向所述储层模型发射超声，多个所述接收探头在所述探头驱动机构的驱动下沿所述直径A的方向每移动一次距离D都会进行一次超声波信号采集，直到完成所述第一激发探头与所述第二激发探头之间的全覆盖信号采集；距离D可以根据具体实验需求进行设置，如果接收探头要沿直径A的方向移动n次，且储层模型的直径为d，则D约等于d/n的值。
S6、通过所述探头驱动机构驱动所述第一激发探头沿所述直径A向靠近所述第二激发探头的方向移动指定距离L，多个所述接收探头在所述探头驱动机构的驱动下沿所述直径A的方向每移动一次距离D都会进行一次超声波信号采集，直到完成所述第一激发探头与所述第二激发探头之间的全覆盖信号采集；距离L可以根据具体实验需求进行设置，如果第一激发探头移动的次数为s,则距离L约等于d/2s。
S7、重复上述S6的步骤，直到所述第一激发探头移动至所述储层模型的圆心位置，通过探头驱动机构使回到起始位置即所述直径A的端点。
S8、控制位于所述直径A的另一端点的所述第二激发探头向所述储层模型发射超声波，多个所述接收探头在所述探头驱动机构的驱动下沿所述直径A的方向每移动一次距离D都会进行一次超声波信号采集，直到完成所述第一激发探头与所述第二激发探头之间的全覆盖信号采集；
S9、通过所述探头驱动机构驱动所述第二激发探头沿所述直径A向靠近所述第一激发探头的方向移动指定距离L，多个所述接收探头在所述探头驱动机构的驱动下沿所述直径A的方向每移动一次距离D都会进行一次超声波信号采集，直到完成所述第一激发探头与所述第二激发探头之间的全覆盖信号采集；
S10、重复上述S9的步骤，直到所述第二激发探头移动至所述储层模型的圆心位置，通过探头驱动机构使所述第二激发探头回到起始位置即所述直径A的另一端点；在完成S10步骤时，两个激发探头和多个接收探头已经完成了对直径A处的储层模型的全面线性探测和数据采集。
S11、通过探头驱动装置使两个所述激发探头和多个接收探头绕所述储层模型的中心线旋转设定角度B。如果探头驱动装置驱动两个所述激发探头和多个接收探头的旋转次数为m,则角度B约等于180°/m。本实施例中的旋转设定角度B为22.5°，共旋转次数m为8次。
S12、重复上述S5-S10的步骤，使所述激发探头和接收探头完成对第一旋转后所对应的所述储层模型部分的全覆盖线性数据采集；
S13、重复上述S11-S12的步骤，直到所述两个所述激发探头和多个接收探头绕所述储层模型的中心线从其初始位置旋转至180度为止，即可完成对所述储层模型的全面三维数据采集。
本发明地震物理模拟实验的方法通过上述步骤，通过调节密闭腔室内的流体温度和压力来模拟处于不通温度和压力下的真实储层环境；通过多相流体驱替装置可以调节储层模型的水、油、气的饱和度数值，使其与要模拟的真实储层的水、油、气的饱和度数值一致，并通过饱和度测试装置实时监控储层模型的水、油、气的饱和度数值；通过探头驱动机构可以驱动第一激发探头、第二激发探头和接收探头的直线移动完成对储层模型的线性二维数据收集，通过驱动第一激发探头、第二激发探头和接收探头的旋转实现对储层模型的三维数据收集。本发明地震物理模拟实验的方法适用性更广，其实验数据更加接近真实储层的数据，进一步提高地震物理模拟实验的实验数据的准确性和可用性。
为了在实验中更加有效地实施上述地震物理模拟实验的方法，本方法采用上述技术方案中所述的地震物理模拟实验装置来执行。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种地震物理模拟实验装置，其特征在于：包括用于容纳储层模型(2)和填充流体的密闭腔室(10)、用于探测所述储层模型(2)的超声波探测装置(3)、用于控制所述流体的压力的流体控制系统和用于控制所述流体温度的温度控制系统，所述储层模型(2)浸入在所述流体中。
2.根据权利要求1所述的地震物理模拟实验装置，其特征在于，所述储层模型(2)的周向侧壁上包裹有用于将所述储层模型(2)的周向侧壁与所述流体隔离的胶套(9)，所述储层模型(2)的周向侧壁分别与用于设置所述储层模型(2)的水、油、气的饱和度的多相流体驱替装置和用于检测所述储层模型(2)的水、油、气的饱和度的饱和度测试装置连接。
3.根据权利要求2所述的地震物理模拟实验装置，其特征在于，所述储层模型(2)的侧壁上设置有用于连接所述多相流体驱替装置的渗流入口接头(21)和渗流出口接头(22)；所述储层模型(2)的侧壁上设置有用于连接所述饱和度测试装置的饱和度电极接头(23)。
4.根据权利要求1所述的地震物理模拟实验装置，其特征在于，所述温度控制系统包括位于所述密闭腔室(10)内用于加热所述流体的加热棒(5)和温度传感器。
5.根据权利要求3所述的地震物理模拟实验装置，其特征在于，所述超声波探测装置(3)包括探头驱动机构以及沿所述储层模型(2)的直径A呈线性排列的第一激发探头(31)、第二激发探头(33)和多个接收探头(32)，多个所述接收探头(32)位于所述第一激发探头(31)和第二激发探头(33)之间且等间距排列，所述探头驱动机构包括能够同时驱动所述第一激发探头(31)、第二激发探头(33)和接收探头(32)上下移动的升降机构(5)、能同时驱动所述第一激发探头(31)、第二激发探头(33)和接收探头(32)绕所述储层模型(2)的中心线旋转的旋转机构(6)以及平移机构(7)，所述平移机构(7)设置为能够分别驱动所述第一激发探头(31)和所述第二激发探头(33)沿所述直径A平移，且能够同时驱动多个所述接收探头(32)沿所述直径A平移。
6.根据权利要求5所述的地震物理模拟实验装置，其特征在于，所述旋转机构(6)包括与所述储层模型(2)同轴的旋转轴(60)和用于驱动所述旋转轴(60)旋转的旋转电机(61)，所述旋转轴(60)的下端置于所述密闭腔室(10)内且与所述平移机构(7)连接，所述旋转轴(60)的上端置于所述密闭腔室(10)的外侧且与所述旋转电机(61)的驱动轴连接，所述第一激发探头(31)、所述接受探头(32)和所述第二激发探头(33)与所述平移机构(7)连接。
7.根据权利要求6所述的地震物理模拟实验装置，其特征在于，所述升降机构(5)设置于所述密闭腔室(10)的外侧且包括伸缩杆(50)，所述伸缩杆(50)设有上下贯通的第一中心孔，所述旋转轴(60)的上端穿过所述第一中心孔后与所述电机(61)的驱动轴连接，所述电机(61)固定于所述伸缩杆(50)的上端。
8.根据权利要求7所述的地震物理模拟实验装置，其特征在于，所述平移机构(7)包括沿所述储层模型(2)的径向延伸的齿条(70)和分别通过各自齿轮与所述齿条(70)啮合的第一驱动机构(71)、第二驱动机构(72)和第三驱动机构(73)，所述第一激发探头(31)和所述第二激发探头(33)分别设置在所述第一驱动机构(71)和所述第三驱动机构(73)的下端，多个所述接受探头(32)均设置在所述第二驱动机构(72)的下端，所述齿条(70)的长度大于所述储层模型(2)的直径，且所述齿条(70)的中心位置固定在所述旋转轴(60)的下端。
9.根据权利要求8所述的地震物理模拟实验装置，其特征在于，所述密闭腔室(10)设置于缸体(1)内，所述缸体(1)包括下缸体(11)和上缸盖(12)，所述升降机构(5)的升降缸体(51)固定在设置于上缸盖(12)上的堵头(8)上，所述堵头(8)的上端固定在所述上缸盖(12)的外侧，所述堵头(8)的下端贯穿所述上缸盖(12)与所述密闭腔室(10)连通，所述旋转轴(60)的下端穿过所述堵头(8)的第二中心孔后进入所述密闭腔室(10)内。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的地震物理模拟实验装置，其特征在于，所述流体为变压器液压油。
11.一种地震物理模拟实验的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、将储层模型的周向侧壁用胶套包裹好后，固定于放密闭腔室内；
S2、通过流体控制系统向封闭腔室内注入流体，并将流体的压力控制在实验所需的压力值；通过温度控制系统向流体加热并使其控制在实验所需的温度值；
S3、通过多相流体驱替装置将储层模型的水、气、油的饱和度调节至实验所需要的数值，并通过饱和度测试装置实时动态监测所述储层模型的水、气、油的饱和度是否发生变化；
S4、将两个激发探头和多个接收探头沿所述储层模型的直径A呈线性排列；两个所述激发探头分别为第一激发探头和第二激发探头且分别位于直径A的两端，多个所述接收探头间隔等距分布且位于所述第一激发探头与第二激发探头之间；通过探头驱动机构驱动所述激发探头和接收探头向下移动与所述储层模型的上端面接触；
S5、仅控制所述第一激发探头向所述储层模型发射超声，多个所述接收探头在所述探头驱动机构的驱动下沿所述直径A的方向每移动一次距离D都会进行一次超声波信号采集，直到完成所述第一激发探头与所述第二激发探头之间的全覆盖信号采集；
S6、通过所述探头驱动机构驱动所述第一激发探头沿所述直径A向靠近所述第二激发探头的方向移动指定距离L，多个所述接收探头在所述探头驱动机构的驱动下沿所述直径A的方向每移动一次距离D都会进行一次超声波信号采集，直到完成所述第一激发探头与所述第二激发探头之间的全覆盖信号采集；
S7、重复上述S6的步骤，直到所述第一激发探头移动至所述储层模型的圆心位置，通过探头驱动机构使回到起始位置即所述直径A的端点；
S8、控制位于所述直径A的另一端点的所述第二激发探头向所述储层模型发射超声波，多个所述接收探头在所述探头驱动机构的驱动下沿所述直径A的方向每移动一次距离D都会进行一次超声波信号采集，直到完成所述第一激发探头与所述第二激发探头之间的全覆盖信号采集；
S9、通过所述探头驱动机构驱动所述第二激发探头沿所述直径A向靠近所述第一激发探头的方向移动指定距离L，多个所述接收探头在所述探头驱动机构的驱动下沿所述直径A的方向每移动一次距离D都会进行一次超声波信号采集，直到完成所述第一激发探头与所述第二激发探头之间的全覆盖信号采集；
S10、重复上述S9的步骤，直到所述第二激发探头移动至所述储层模型的圆心位置，通过探头驱动机构使所述第二激发探头回到起始位置即所述直径A的另一端点；
S11、通过探头驱动装置使两个所述激发探头和多个接收探头绕所述储层模型的中心线旋转设定角度B；
S12、重复上述S5-S10的步骤，使所述激发探头和接收探头完成对第一旋转后所对应的所述储层模型部分的全覆盖线性数据采集；
S13、重复上述S11-S12的步骤，直到所述两个所述激发探头和多个接收探头绕所述储层模型的中心线从其初始位置旋转至180度为止，即可完成对所述储层模型的全面三维数据采集。
12.根据权利要求11所述的地震物理模拟实验的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1-10中任意一项所述的地震物理模拟实验装置来执行。
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