CN206740550U - 地震频段岩石弹性参数测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种地震频段岩石弹性参数测量系统，包括输入输出子系统、测量子系统、围压控制子系统、温度控制子系统和高压釜，该输入输出子系统向该测量子系统传输正弦波形信号，该测量子系统位于该高压釜中，测量待测样品的应变大小和顶板标准铝样的应变大小，并将测量结果传输到该输入输出子系统进行处理，该高压釜为该测量子系统提供不同围压、温度这些变化环境，该温度控制子系统通过导热管与高压釜连接，以改变该高压釜中的温度，该围压控制子系统通过高压管与该高压釜连接，以改变该高压釜中的压力。该地震频段岩石弹性参数测量系统能够开展不同温度、不同压力、饱含不同流体时地震频段的岩石弹性参数测量，测量精度较高。

Description

地震频段岩石弹性参数测量系统

技术领域

本实用新型涉及地震岩石物理技术领域，特别是涉及到一种地震频段岩石弹性参数测量系统。

背景技术

地震频段岩石弹性参数的精确测量，既是高精度储层描述及流体预测的关键理论基础，同时也是解决不同地球物理测量方法(地面地震、VSP、测井、超声波岩心观测等)之间数据匹配困难的重要手段。以地震岩石物理实验室跨频段数据测试为基础，开展速度频散的变化规律及其影响因素研究，建立频率与速度间的关系，可以将不同频带地球物理手段的测量数据联系起来，实现在同一尺度下的综合应用，即可以实现将千赫兹级的测井速度在合理地校正到几十赫兹的地震频带之后再用于井震标定及后续的反演，从而弥补当前井震标定过程由于频散存在而造成的理论不足，进而为实现更准确的储层预测及流体识别奠定基础。

常规的岩石弹性参数测量装置测试频率比较高，一般在数千赫兹到几十兆赫兹，所测得的岩石弹性参数无法满足与地震资料匹配的需求；也有一些测试静态弹性参数的装置，频率比较低，但是应变幅度过大，也无法与实际地震信号应变幅度匹配。为此我们发明了一种新的地震频段岩石弹性参数测量系统，解决了以上技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可以实现不同温度、压力、饱含不同流体时的地震频段岩石弹性参数测量的地震频段岩石弹性参数测量系统。

本实用新型的目的可通过如下技术措施来实现：地震频段岩石弹性参数测量系统，该地震频段岩石弹性参数测量系统包括输入输出子系统、测量子系统、围压控制子系统、温度控制子系统和高压釜，该输入输出子系统通过数据传输线连接于该测量子系统，并向该测量子系统传输正弦波形信号，该测量子系统位于该高压釜中，测量待测样品的应变大小和顶板标准铝样的应变大小，并将测量结果传输到该输入输出子系统进行处理，该高压釜为该测量子系统提供不同围压、温度这些变化环境，该温度控制子系统通过导热管与高压釜连接，以改变该高压釜中的温度，该围压控制子系统通过高压管与该高压釜连接，以改变该高压釜中的压力。

本实用新型的目的还可通过如下技术措施来实现：

该输入输出子系统包括计算机、函数发射器和功率放大器，该计算机连接于该函数发射器，发出特定的频率和振幅信号并传输到该函数发射器，该函数发射器连接于该功率放大器，将接收到的特定的频率和振幅信号处理后生成相应的频率和振幅的正弦波形，并传输到该功率放大器，该功率放大器连接于该输入输出子系统，将接收到的正弦波形放大后传输到该测量子系统。

该输入输出子系统还包括放大器和数模转换器，该放大器连接于该测量子系统，接收该测量子系统传输的离散的数字电压信号格式的测量结果，并将离散的数字电压信号放大后传输给该数模转换器，该数模转换器连接于该放大器和该计算机，根据放大后的离散的数字电压信号生成模拟信号，并传输给该计算机保存。

该高压釜包括舱身，舱盖，顶部快速接口和底部快速接口，该舱盖包含螺纹，以固定在该舱身上，该舱盖上设有该顶部快速接口，该舱身下部设有该底部快速接口，该输入输出子系统通过该顶部快速接口和该底部快速接口，连接于该高压釜。

该高压釜还包括底部高压管接口，该底部高压管接口位于该舱身底部，高压管通过该底部高压管接口连接于该高压釜。

该测量子系统包括惠斯通电桥、该顶板标准铝块、该待测样品、第一高精度传感器、第二高精度传感器和震源，该震源连接于该待测样品，该待测样品连接于该顶板标准铝块，该震源连接于该输入输出子系统，将接收到的正弦波形信号转化为特定频率、振幅的机械振动，从而引起该待测样品和该顶板标准铝块的变形，该第二高精度传感器连接于该顶板标准铝块，该第一高精度传感器连接于该待测样品，该第一高精度传感器和该第二高精度传感器分别连接于该惠斯通电桥，分别检测该待测样品和该顶板标准铝块的变形，并引起自身电阻的变化，该惠斯通电桥连接于该输入输出子系统，由于该第一高精度传感器和该第二高精度传感器电阻的变化，输出电压信号作为测量结果并传输到该输入输出子系统。

该测量子系统还包括顶板、两根支柱和底座，所述的两根支柱镶嵌在该顶板上，并与该底座连接，所述的两根支柱与该底座通过螺丝固定，该惠斯通电桥固定在其中一根该支柱二分之一处，该惠斯通电桥有12个通道，每个通道4个端口，其中的两个通道连接于该输入输出子系统，该顶板标准铝块通过胶水粘贴在该顶板下方中间位置，该顶板标准铝块上粘贴有该第二高精度传感器，该第二高精度传感器的两个端头与该惠斯通电桥其中一个通道的两个端口连接，该顶板标准铝块下方用胶水粘贴该待测样品，该待测样品上粘贴有该第一高精度传感器，该第一高精度传感器的两个端头与该惠斯通电桥其中另一个通道的两个端口连接，该待测样品底部通过胶水和该震源连接，该震源镶嵌在该底座上。

该围压控制子系统包括气源、阀门和增压设备，该阀门控制该气源，将该气源中的氮气通过高压管输送到该增压设备，该增压设备通过自动吸入空气并压缩空气增压到指定压力通过高压管传送到该高压釜中。

该围压控制子系统还包括第一压力表和第二压力表，该气源瓶口设有该第一压力表，以实时监测该气源的压力，该气源瓶口设有该阀门，该阀门通过高压管与该增压设备连接，该增压设备与该第二压力表连接，该第二压力表实时监测增压后的压力。

该温度控制子系统通过导热管与该高压釜连接，导热管缠绕在该高压釜外壁上。

该温度控制子系统包括加热液，加热单元和小型泵，该加热单元中含有该加热液，通过该加热单元向导热管中输出该加热液继而改变该高压釜中的温度，该加热单元通过导热管与该高压釜连接，该小型泵的一端通过导热管连接于该高压釜，另一端通过导热管连接于该加热单元，通过该小型泵加速该加热液的循环从而快速的改变该高压釜内的温度。

该地震频段岩石弹性参数测量系统使用的数据传输线为GPIB数据线。

本实用新型中的地震频段岩石弹性参数测量系统，能够开展不同温度、不同压力、饱含不同流体时地震频段的岩石弹性参数测量，测量精度较高，能够为开展频率域储层及流体预测提供实验数据，同时也是解决不同地球物理测量方法(地面地震、VSP、测井、超声波岩心观测等)之间数据匹配困难的重要手段。本实用新型与现有技术相比较具有以下优点：

(1)创新设计了地震频段的岩石弹性参数测量系统。通过函数发射器发射地震频段的正弦波信号，通过功率放大器放大以后把信号传输给震源，震源把正弦波信号转变为低频振动传递给待测样品，通过传感器可以记录岩石的微弱应变，继而可以实现岩石弹性参数的测量；

(2)创新设计了极微弱信号应变信号的检测装置。由于实际地震勘探中，岩石的应变幅度在10(-6)数量级，为了更好的与实际地震数据匹配需要待测样品的应变幅度不大于10(-6)数量级；通过在待测样品表面粘贴高精度的传感器，然后连接传感器和惠斯通电桥，当待测样品受到震动以后，传感器能记录到岩石的微弱应变，然后把这种应变传输给惠斯通电桥，惠斯通电桥把这种信号转变为电信号再传输给放大器，通过数模转换器把这些信号转变为数字信号存储在微机中；

(3)创新设计了加热方式，通过加热单元加热导热液传送到导热管，导热管缠绕于高压釜四周，通过小型水泵加速导热液的循环，继而快速实现高压釜内温度的改变。

附图说明

图1为本实用新型的地震频段岩石弹性参数测量系统的一具体实施例的结构图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本实用新型的地震频段岩石弹性参数测量系统的结构图。地震频段岩石弹性参数测量系统包括输入输出子系统1、测量子系统2、围压控制子系统3、温度控制子系统4、高压釜5，GPIB(数据传输线)，导热管，高压管。

输入输出子系统1通过GPIB与该测量子系统2连接；输入输出子系统1发射正弦波形信号通过GPIB传输到该测量子系统2，经过该测量子系统2处理后生成电压信号再次通过GPIB传输到该输入输出子系统1进行处理。

在一实施例中，输入输出子系统1包括计算机6、函数发射器7、GPIB(数据传输线)、功率放大器8、放大器9、数模转换器10。

该计算机6发出特定的频率和振幅信号通过GPIB传输到该函数发射器7，经过处理后生成相应的频率和振幅的正弦波形通过GPIB传输到该功率放大器8，经过放大后通过GPIB传输到该测量子系统2，经过该测量子系统2处理后生成离散的数字电压信号，通过GPIB传输到该放大器9，该放大器9将离散的数字电压信号放大2000倍后通过GPIB输出到该数模转换器10生成模拟信号而后通过GPIB传输到该计算机6存储。

该测量子系统2放入该高压釜5中。该高压釜5为密封耐高温高压容器，能够为该测量子系统2提供不同围压、温度等变化环境。

该高压釜5包括舱身，舱盖29，底部高压管接口30，顶部快速接口31，底部快速接口32。该舱盖29包含螺纹，通过旋转可以完全固定在该舱身上，并保证密封效果，该舱盖29上设有该顶部快速接口31，可以方便的提供高压釜内外信号的传输，舱身下部设有该底部快速接口32，可以方便的提供高压釜内外信号的传输，舱身底部设有该底部高压管接口30，可以方便的提供外部的压力输入到高压釜内。

该测量子系统2主要用来测量待测样品的应变大小和顶板标准铝样的应变大小，通过二者的比值即可求得岩样的纵横波速度。

该测量子系统2放置于该高压釜5中，并通过顶部快速接口与底部快速接口与该输入输出子系统1连接。

该测量子系统2包括顶板20、惠斯通电桥21、支柱22、底座23、顶板标准铝块24、待测样品25、第一高精度传感器26、第二高精度传感器27、震源28，GPIB。

该震源28通过GPIB接收到该输入输出子系统1的特定频率(地震频率)、振幅正弦波形信号后，把波形信号转化为特定频率、振幅的机械振动，从而引起该待测样品25和该顶板标准铝块24的变形，该传感器26,27能够检测到这种极微弱的变形，并引起自身电阻的变化，该惠斯通电桥21由于传感器电阻的变化，继而打破原有电路的平衡，从而输出电压信号通过GPIB和该顶部快速接口31输出到该输入输出子系统1中处理保存。

两根该支柱23镶嵌在该顶板20上，并与该底座23连接，该支柱22与该底座23通过螺丝固定，该惠斯通电桥21固定在其中一根该支柱22二分之一处，该惠斯通电桥21有12个通道，每个通道4个端口，其中的两个通道与高精度传感器连接，另外两个通道通过GPIB与该顶部快速接口31连接，该顶板标准铝块16通过胶水粘贴在该顶板20下方中间位置，该顶板标准铝块16上粘贴有该高精度传感器27，该高精度传感器27的两个端头通过GPIB与该惠斯通电桥21其中一个通道的两个端口连接，该顶板标准铝块16下方用胶水粘贴该待测样品25，该待测样品25上粘贴有该高精度传感器26，该高精度传感器26的两个端头通过GPIB与该惠斯通电桥21其中一个通道的两个端口连接，该待测样品底部通过胶水和该震源28连接，该震源28镶嵌在该底座23上，并用螺丝固定，该震源28通过GPIB与该底部快速接口32连接。

该围压控制子系统3通过高压管与该高压釜5连接，通过该围压控制子系统3输出高压氮气经过高压管输入到该高压釜5中，继而改变该高压釜5中的压力。

该围压控制子系统3包括气源11、第一压力表12、阀门13、增压设备14、第二压力表15。

打开该阀门13，该气源11中的氮气将通过高压管输送到该增压设备14中，所述增压设备14通过自动吸入空气并压缩空气增压到指定压力通过高压管传送到该高压釜5中。

该气源11瓶口设有第一压力表12，可以实时监测该气源11的压力，该气源11瓶口设有该阀门13，该阀门13通过高压管与该增压设备14连接，该增压设备与该第二压力表15连接，该第二压力表15可以实时监测增压后的压力。

该温度控制子系统4通过导热管与该高压釜5连接，导热管缠绕在该高压釜5外壁，然后导热管再与小型泵连接最后再放入加热单元形成一个循环。该温度控制子系统4通过加热单元向导热管中输出加热液继而改变该高压釜5中的温度，通过小型泵加速加热液的循环从而快速的改变高压釜内的温度。

该温度控制子系统4包括加热液16，加热单元17，导热管18，小型泵19。

加热单元17中含有加热液，该加热单元通过导热管与高压釜5连接，导热管缠绕在高压釜外壁10圈左右，而后导热管连接在小型泵19的一端上，小型泵19的另一端连接导热管，最后导热管放入加热单元中。

本实用新型的地震频段岩石弹性参数测量系统，能够实现地震频段不同温度、不同压力、饱含不同流体时的储层岩石弹性参数的高精度测量。本实用新型发明在地震频段的岩石弹性参数测试中具有较大的优势，具有不可替代的作用。

Claims (12)

1.地震频段岩石弹性参数测量系统，其特征在于，该地震频段岩石弹性参数测量系统包括输入输出子系统、测量子系统、围压控制子系统、温度控制子系统和高压釜，该输入输出子系统通过数据传输线连接于该测量子系统，并向该测量子系统传输正弦波形信号，该测量子系统位于该高压釜中，测量待测样品的应变大小和顶板标准铝样的应变大小，并将测量结果传输到该输入输出子系统进行处理，该高压釜为该测量子系统提供不同围压、温度这些变化环境，该温度控制子系统通过导热管与高压釜连接，以改变该高压釜中的温度，该围压控制子系统通过高压管与该高压釜连接，以改变该高压釜中的压力。

2.根据权利要求1所述的地震频段岩石弹性参数测量系统，其特征在于，该输入输出子系统包括计算机、函数发射器和功率放大器，该计算机连接于该函数发射器，发出特定的频率和振幅信号并传输到该函数发射器，该函数发射器连接于该功率放大器，将接收到的特定的频率和振幅信号处理后生成相应的频率和振幅的正弦波形，并传输到该功率放大器，该功率放大器连接于该输入输出子系统，将接收到的正弦波形放大后传输到该测量子系统。

3.根据权利要求2所述的地震频段岩石弹性参数测量系统，其特征在于，该输入输出子系统还包括放大器和数模转换器，该放大器连接于该测量子系统，接收该测量子系统传输的离散的数字电压信号格式的测量结果，并将离散的数字电压信号放大后传输给该数模转换器，该数模转换器连接于该放大器和该计算机，根据放大后的离散的数字电压信号生成模拟信号，并传输给该计算机保存。

4.根据权利要求1所述的地震频段岩石弹性参数测量系统，其特征在于，该高压釜包括舱身，舱盖，顶部快速接口和底部快速接口，该舱盖包含螺纹，以固定在该舱身上，该舱盖上设有该顶部快速接口，该舱身下部设有该底部快速接口，该输入输出子系统通过该顶部快速接口和该底部快速接口，连接于该高压釜。

5.根据权利要求4所述的地震频段岩石弹性参数测量系统，其特征在于，该高压釜还包括底部高压管接口，该底部高压管接口位于该舱身底部，高压管通过该底部高压管接口连接于该高压釜。

6.根据权利要求1所述的地震频段岩石弹性参数测量系统，其特征在于，该测量子系统包括惠斯通电桥、该顶板标准铝块、该待测样品、第一高精度传感器、第二高精度传感器和震源，该震源连接于该待测样品，该待测样品连接于该顶板标准铝块，该震源连接于该输入输出子系统，将接收到的正弦波形信号转化为特定频率、振幅的机械振动，从而引起该待测样品和该顶板标准铝块的变形，该第二高精度传感器连接于该顶板标准铝块，该第一高精度传感器连接于该待测样品，该第一高精度传感器和该第二高精度传感器分别连接于该惠斯通电桥，分别检测该待测样品和该顶板标准铝块的变形，并引起自身电阻的变化，该惠斯通电桥连接于该输入输出子系统，由于该第一高精度传感器和该第二高精度传感器电阻的变化，输出电压信号作为测量结果并传输到该输入输出子系统。

7.根据权利要求6所述的地震频段岩石弹性参数测量系统，其特征在于，该测量子系统还包括顶板、两根支柱和底座，所述的两根支柱镶嵌在该顶板上，并与该底座连接，所述的两根支柱与该底座通过螺丝固定，该惠斯通电桥固定在其中一根该支柱二分之一处，该惠斯通电桥有12个通道，每个通道4个端口，其中的两个通道连接于该输入输出子系统，该顶板标准铝块通过胶水粘贴在该顶板下方中间位置，该顶板标准铝块上粘贴有该第二高精度传感器，该第二高精度传感器的两个端头与该惠斯通电桥其中一个通道的两个端口连接，该顶板标准铝块下方用胶水粘贴该待测样品，该待测样品上粘贴有该第一高精度传感器，该第一高精度传感器的两个端头与该惠斯通电桥其中另一个通道的两个端口连接，该待测样品底部通过胶水和该震源连接，该震源镶嵌在该底座上。

8.根据权利要求1所述的地震频段岩石弹性参数测量系统，其特征在于，该围压控制子系统包括气源、阀门和增压设备，该阀门控制该气源，将该气源中的氮气通过高压管输送到该增压设备，该增压设备通过自动吸入空气并压缩空气增压到指定压力通过高压管传送到该高压釜中。

9.根据权利要求8所述的地震频段岩石弹性参数测量系统，其特征在于，该围压控制子系统还包括第一压力表和第二压力表，该气源瓶口设有该第一压力表，以实时监测该气源的压力，该气源瓶口设有该阀门，该阀门通过高压管与该增压设备连接，该增压设备与该第二压力表连接，该第二压力表实时监测增压后的压力。

10.根据权利要求1所述的地震频段岩石弹性参数测量系统，其特征在于，该温度控制子系统通过导热管与该高压釜连接，导热管缠绕在该高压釜外壁上。

11.根据权利要求10所述的地震频段岩石弹性参数测量系统，其特征在于，该温度控制子系统包括加热液，加热单元和小型泵，该加热单元中含有该加热液，通过该加热单元向导热管中输出该加热液继而改变该高压釜中的温度，该加热单元通过导热管与该高压釜连接，该小型泵的一端通过导热管连接于该高压釜，另一端通过导热管连接于该加热单元，通过该小型泵加速该加热液的循环从而快速的改变该高压釜内的温度。

12.根据权利要求1所述的地震频段岩石弹性参数测量系统，其特征在于，该地震频段岩石弹性参数测量系统使用的数据传输线为GPIB数据线。