CN205353018U - 一种利用超声波探测岩石各向异性的简易实验装置 - Google Patents

Abstract

一种利用超声波探测岩石各向异性的简易实验装置，其特征在于，底盘为岩心以及整个装置提供稳定的实验平台，底座中间大凹槽有效固定其上的圆壁筒，中间的圆柱形小凹槽固定下探头，在小凹槽中固定了一个轴向的弹簧；圆壁筒中间四个圆柱形通孔周向等距分布，并在每个圆柱孔下部设计了探头的引线槽，圆柱孔部位的外围设计有固定片，固定片两端通过螺钉与圆壁筒固定，固定片内表面沿圆壁筒径向方向固定有一个弹簧；加压板的下表面中心存在圆柱形凹槽，固定上部探头，并在引线经过部位设计引线槽；加压方式可通过上部摆放砝码进行加压。最终实现不同加载环境下岩心的各向异性检测。

Description

一种利用超声波探测岩石各向异性的简易实验装置

技术领域

本实用新型关于岩石各向异性监测技术，特别是一种利用超声波探测岩石各向异性的简易实验装置。

背景技术

油气田开发和钻采过程中，都需要进行储层地质特征，力学特征的相关研究，以制定最好的开发方案，压裂方案等，从而获得工业油气流，提高经济效益。但是当前对于非常规油气储层，一个影响储层可改造型的重要因素就是各向异性，特别是地层高应力环境下岩石的各向异性情况。当前对各向异性的评价方法大多是通过常规的不同方向岩心的加载，不仅浪费岩心，也很难实现静载荷条件下的各向异性监测。

各向异性是影响储层可改造型，储层力学性质，以及改造后效果评价的一个重要因素。并且在不同力学环境下，岩石的各向异性表现强度不同。一般情况下，各向异性越强，储层可改造性越难，越不利于理论模型的建立；应力环境越强，表现出的各向异性越弱。另外在动加载过程中，各向异性也是逐渐降低的。因此评价不同应力环境，不同加载方式条件下的岩石各向异性是至关重要的。目前国内有一些各向异性的评价装置和方法，但都有其各自的缺陷。

现有技术一：

目前，可通过MTS单轴试验机，对岩心进行单轴加载，对比不同方向的岩心应力应变曲线可说明其各向异性。该设备要求岩心上下面平整度低于0.2mm，放置在MTS加载杆下部，可通过定位移或者定载荷进行加载。同时该过程可实时监测岩心的轴向与径向应力应变曲线，从而获得不同方向下的力学参数。然而MTS实验机有许多缺点，例如不能监测静载条件下的各向异性，另外，每做一个实验都会损坏该岩样，岩心可重复性很差。通过对比不同方向的岩样测试结果来说明，岩样之间存在差别，准确性较差。

现有技术二：

另一种方法是使用普通超声波测试，该方法不会损坏岩样，可重复性强。但在测试过程中，每次测试都需要人为按住每个探头，然后进行监测，很不方便；人工按住探头，会发生滑动，接触不好等现象，精度低；只能监测无载荷条件下的各向异性，不能测定加载条件下的各向异性。

发明内容

本实用新型所要解决的一种技术问题是提供一种利用超声波探测岩石各向异性的简易实验装置，该装置可以监测岩石在不同应力环境下的各向异性，同时稳定了声发射探头的布置，提高了各向异性监测的准确性。运行成本低，且方便现场测量分析。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种利用超声波探测岩石各向异性的简易实验装置，其特征在于：主体部分为加压板，圆壁筒，底盘，底盘为岩心以及整个装置提供稳定的实验平台，其上的圆壁筒外径与底盘上部大凹槽的内径相同，加压板下部直径与圆壁筒内径相同，上部圆壁筒与底盘嵌入式连接，加压板与圆壁筒嵌入式连接。

按上述方案，所述的底座中间大凹槽内的圆柱形小凹槽嵌入下探头，小凹槽中固定有一个轴向弹簧；所述的圆壁筒中间四个中部探头周向等距分布，每个圆柱形固定位置下部连接探头引线槽，中部探头固定位置外围靠固定片固定在小圆柱内，固定片与圆壁筒通过螺纹固定，固定片内表面沿圆壁筒径向方向有一个弹簧；所述的加压板下部嵌入探头，探头位于加压板下表面中心位置的圆柱形凹槽内，凹槽边与引线槽连接，上探头槽内有一个轴向弹簧，砝码加在加压板上端面。

本实用新型的设计原理：

本设备通过监测从发射探头到接收探头的声波传播时间，计算出不同方向的声波速度，岩石物性参数等，对比不同方向参数大小，从而说明各个方向岩样的压实程度，内部结构等方面的差异。

本实用新型的有益效果：

由上述原理设计和具体实施方式可以看出，本实用新型提供的一种利用超声波探测岩石各向异性的简易实验装置，具有如下优点：装置简单，具有很好的便携性；设备加载不需要伺服液压机的配合，通过添加砝码即可提供正压力；测试更接近真实状态，试验样品以标准圆柱样为准，方便取样；可以模拟地层真实情况，观测在不同应力环境下的各向异性特征；探头布置可以通过设备固定，并有弹簧进行更好的接触，所以精度高；实验过程中不会损坏岩样，保证岩样的重复利用，经济效益高；可通过数据采集信息获得各个方向的真实纵横波波速演化规律，深入了解应力环境对各向异性的影响行为。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的一种利用超声波探测岩石各向异性的简易实验装置的简图，图中：1砝码，2加压板，3上探头固定槽，4圆壁筒，5中探头固定槽，6固定板，7底座，8底部探头固定槽。

图2为图1中加压板2结构示意图，其中结构包括3上探头固定槽，9弹簧，10引线槽。

图3为图1中圆壁筒4结构示意图，其中结构包括5中探头固定槽，10引线槽，11螺孔。

图4为图1中固定板6结构示意图，其中结构包括9弹簧，12螺钉。

图5为图1中底座7的结构示意图，其中结构包括9弹簧，10引线槽。

具体实施方式

实施例1

一种利用超声波探测岩石各向异性的简易实验装置，其结构包括图1中所示的部件1～8。其特征在于，底座7为整个装置提供稳定的实验平台；底座7与圆壁筒4相配合，圆壁筒4与加压板2配合，底座7与加压板2设计了相同规格的声发射探头固定槽，并在相应部位设计有引线槽；砝码1直接加在加压板2上部提供载荷；在声发射探头固定槽内都设计有小型弹簧，有利于探头更好地与岩样接触，提高测量精度；固定板6在中部探头固定槽外由于固定中部探头，并在中间设计有弹簧9，同样用于提高设备精度。

下面结合附图和实施例对本实用新型的进行详细的描述。

第一步，采集待测的现场岩石样品，挑选样品，将样品裁切为25*50的标准圆柱样，然后对上下平面进行平整度处理，上下平行度误差小于0.02mm。

第二步，将底部、顶部声发射探头安置在探头固定槽内，并在探头表面涂上耦合剂，降低噪音干扰。

第三步，将样品分别置入中间圆壁筒内，然后安置周向4个声发射探头，然后用固定板固定好，同样在声发射探头表面涂上耦合剂。

第四步，组装好设备，将圆壁筒嵌入底座内，加压板嵌入圆壁筒内；

第五步，连接计算机，按照实验需要加好砝码，计算机端打开软件，开始同步记录不同探头接收到的声发射信号，通过自己设计的计算软件进行波速计算，然后输出对比，判断各向异性。

实施例2

一种利用超声波探测岩石各向异性的简易实验装置，其结构包括图1中所示的部件1～8。其特征在于，底座7为整个装置提供稳定的实验平台；底座7与圆壁筒4相配合，圆壁筒4与加压板2配合，底座7与加压板2设计了相同规格的声发射探头固定槽，并在相应部位设计有引线槽；砝码1直接加在加压板2上部提供载荷；在声发射探头固定槽内都设计有小型弹簧，有利于探头更好地与岩样接触，提高测量精度；固定板6在中部探头固定槽外由于固定中部探头，并在中间设计有弹簧9，同样用于提高设备精度。

第一步，采集待测的现场岩石样品，挑选样品，将样品裁切为25*50的标准圆柱样，然后对上下平面进行平整度处理，上下平行度误差小于0.02mm。

第二步，将底部、顶部声发射探头安置在探头固定槽内，并在探头表面涂上耦合剂，降低噪音干扰。

第三步，将样品分别置入中间圆壁筒内，然后安置周向4个声发射探头，然后用固定板固定好，同样在声发射探头表面涂上耦合剂。

第四步，组装好设备，将圆壁筒嵌入底座内，加压板嵌入圆壁筒内；

第五步，连接计算机，计算机端打开软件；

第六步，利用螺杆进行连续加载，在计算机控制面板上会显示应力大小，并同步记录不同探头接收到的声发射信号；

第七步，通过自己设计的计算软件进行波速计算，然后输出对比，判断各向异性随应力的连续变化规律。

Claims (3)

1.一种利用超声波探测岩石各向异性的简易实验装置，其特征在于：主体部分为加压板，圆壁筒，底盘，底盘为岩心以及整个装置提供稳定的实验平台，其上的圆壁筒外径与底盘上部大凹槽的内径相同，加压板下部直径与圆壁筒内径相同，上部圆壁筒与底盘嵌入式连接，加压板与圆壁筒嵌入式连接，底座中间大凹槽内的圆柱形小凹槽嵌入下探头，小凹槽中固定有一个轴向弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种利用超声波探测岩石各向异性的简易实验装置，其特征在于，所述的圆壁筒中间四个中部探头周向等距分布，每个圆柱形固定位置下部连接探头引线槽，中部探头固定位置外围靠固定片固定在小圆柱内，固定片与圆壁筒通过螺纹固定，固定片内表面沿圆壁筒径向方向有一个弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种利用超声波探测岩石各向异性的简易实验装置，其特征在于，所述的加压板下部嵌入探头，探头位于加压板下表面中心位置的圆柱形凹槽内，凹槽边与引线槽连接，上探头槽内有一个轴向弹簧，砝码加在加压板上端面。