CN216955866U - 一种多尺寸岩石超声波速度各向异性测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多尺寸岩石超声波速度各向异性测量装置，该装置包括底座、设置在底座上的岩心托盘和转动装置，两个探头夹持装置沿岩心托盘中心轴线对称设置在岩心托盘左右两侧，岩心托盘上表面设有供岩心样品放置的圆形凹槽，转动装置与岩心托盘连接，转动装置用于使岩心托盘绕中心轴线转动；探头夹持装置包括支撑柱、套环、套设在套环内部的套筒和至少一颗螺栓，支撑柱竖直设置在底座上，支撑柱顶部连接套环，套环水平设置，套环上开有与螺栓适配的第一螺孔，螺栓插入第一螺孔夹紧套环和套筒。该装置还进一步通过设置托盘圆环以满足各种尺寸岩心样品测量的需要。

Description

一种多尺寸岩石超声波速度各向异性测量装置

技术领域

本实用新型涉及岩石超声波测量技术领域，尤其涉及一种多尺寸岩石超声波速度各向异性测量装置。

背景技术

声波测井是获取地层各项物理参数的有效手段，常被用于固井、钻井、压裂等油气勘探开发环节。除井下声波测井以外，通常采用室内声波透射法研究声波在岩石中的传播特性，获取岩石的声学特性。现有研究表明复杂岩石表现出比较明显的非均质性，不同方向上岩石的声波传播特性存在差异，呈现出较显著的各向异性特征，而现有的室内声波测量装置并不能较精准的实现岩心样品不同角度的声波测量，造成岩样不同角度的声波测量产生一定误差，不能较准确获取岩样的各向异性特征。其次，在室内声波测试中，当有多种岩心样品尺寸时，需要更换多套测试设备，无疑增加了测试成本，降低测试效率。

实用新型内容

本申请提供一种多尺寸岩石超声波速度各向异性测量装置，主要解决岩石各向异性特征获取的技术问题，其次再解决不同尺寸岩心样品测量的技术问题。

本申请通过下述技术方案实现：

一种多尺寸岩石超声波速度各向异性测量装置，包括底座、设置在所述底座上的岩心托盘和转动装置，两个探头夹持装置沿所述岩心托盘中心轴线对称设置在岩心托盘左右两侧，超声波探头可置于探头夹持装置上对岩心托盘内的岩心样品进行测量，所述岩心托盘上表面设有供岩心样品放置的圆形凹槽，转动装置与所述岩心托盘连接，用于使所述岩心托盘绕中心轴线转动；转动装置带动岩心托盘进行转动，从而实现不同角度岩心样品的超声波速度测量。

进一步的，还包括托盘圆环，托盘圆环可置于所述圆形凹槽内用于放置岩心样品；

所述探头夹持装置包括支撑柱、套环、套设在套环内部的套筒和至少一颗螺栓，支撑柱竖直设置在所述底座上，支撑柱顶部连接套环，套环水平设置，套环上开有与所述螺栓适配的第一螺孔，螺栓插入第一螺孔夹紧套环和套筒。通过设置不同内径大小的托盘圆环便可在岩心托盘内放置不同直径大小的岩心样品，以满足不同尺寸岩心样品的测量需求。超声波探头可放置在套筒内，套筒可在套环内沿水平方向移动，以便套筒内的超声波探头可接触不同直径大小的岩心样品表面。

进一步的，所述转动装置包括第一齿轮、第二齿轮和链条，第一齿轮通过连接柱连接所述岩心托盘下表面，第二齿轮通过链条连接第一齿轮。人手转动第二齿轮时，可带动第一齿轮转动，进而带动岩心托盘转动，此时岩心托盘内的岩心样品也随着转动，即可测量不同角度岩心样品。

优选地，还包括转动手柄，转动手柄装于所述第二齿轮上，便于操作。

进一步的，还包括岩心固定装置，所述岩心固定装置包括至少两个立柱和至少两颗螺钉，两个立柱沿所述岩心托盘中心轴线对称设置在岩心托盘上表面，立柱中部开有与所述螺钉适配的第二螺孔，螺钉插入第二螺孔夹紧岩心托盘内的岩心样品。

进一步的，所述岩心托盘上表面设有一圈角度刻度，至少一个支撑柱上装有与所述角度刻度适配的指针，指针可便于识别岩心托盘转动的角度。

优选地，所述底座、岩心托盘、托盘圆环、支撑柱、套环和套筒均为不锈钢材质，可耐压、耐温和耐腐蚀。

进一步的，所述岩心托盘的直径为22cm，高度为4cm；

所述圆形凹槽的直径为10cm，高度为1cm；

所述托盘圆环的外径为10cm，内径为2.5cm或者5cm，高度为 1cm；

所述支撑柱的高度为25cm；

所述套筒的直径为6.5cm。

优选地，所述第一齿轮的直径为30cm，第二齿轮的直径为4cm；

所述连接柱的直径为10cm，高度为15cm。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

使用本实用新型测量装置，可通过转动装置带动岩心托盘转动以实现不同角度的岩石声波测量，为岩石各向异性特征的研究提供基础，还可通过托盘圆环实现不同尺寸岩石声波测量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请实施方式的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施方式的限定。

图1是本实用新型测量装置的结构示意图；

图2是图1中托盘圆环的平剖图；

图3是本实用新型测量装置配合脉冲发射器、示波器和计算机使用的结构示意图；

图4是本实用新型测量装置的测量结果示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

如图1所示，本实施例公开的一种多尺寸岩石超声波速度各向异性测量装置，包括底座1、设置在底座1上的岩心托盘2和转动装置，两个探头夹持装置4沿岩心托盘2中心轴线对称设置在岩心托盘2左右两侧。

岩心托盘2上表面设有供岩心样品放置的圆形凹槽5，转动装置用于使岩心托盘2绕中心轴线转动，

转动装置包括第一齿轮12、第二齿轮13和链条14，第一齿轮 12通过连接柱15连接岩心托盘2下表面，第二齿轮13通过链条14 连接第一齿轮12，第二齿轮13上装有转动手柄16。

实施例二

结合图1、图2所示，在实施例一的基础上，还包括托盘圆环3，托盘圆环3可置于圆形凹槽5内用于放置岩心样品。

岩心托盘2上表面设有一圈角度刻度6。

探头夹持装置4包括支撑柱7、套环8、套设在套环8内部的套筒9和至少一颗螺栓10，支撑柱7竖直设置在底座1上，支撑柱7 顶部连接套环8，套环8水平设置，套环8上开有与螺栓10适配的第一螺孔，螺栓10插入第一螺孔夹紧套环8和套筒9，至少其中一个支撑柱7上装有与角度刻度6适配的指针11。

底座1、岩心托盘2、托盘圆环3、支撑柱7、套环8和套筒9均为不锈钢材质。

本实用新型测量装置的使用方法：按照行业标准及实验要求制备标准圆柱体岩心样品，将岩石置于烘箱中进行24小时烘干处理，温度设置为60℃。然后将烘干后的岩心样品放置于岩心托盘2内，使圆形凹槽5或者托盘圆环3与岩心样品相适配，托盘圆环3可根据岩心直径大小进行合理选择。

将超声波激发探头19和超声波接收探头20放入探头夹持装置4 的套筒9内。超声波激发探头19和超声波接收探头20需要与岩心样品表面接触以施加一定压力，此时将套环8上的螺栓10拧松，人手水平移动套筒9使套筒9内的超声波激发探头19和超声波接收探头20分别接触岩样表面，然后将螺栓10拧紧。

当一定角度下纵横波测试完成后，拧松螺栓10，水平移动套筒9 使超声波激发探头19和超声波接收探头20脱离岩石表面，之后，再通过转动手柄16带动第二齿轮13转动，进而带动第一齿轮11和岩心托盘2转动，岩心托盘2内的岩心样品也随着转动，转到设计角度后，水平移动套筒9使超声波激发探头19和超声波接收探头20与岩石表面接触，拧紧螺栓10，再进行设计角度下的纵横波测试。转动的角度可以通过指针11和角度刻度6识别。如此重复该过程，可以获取不同角度岩心样品的声波速度。

测量完成后，拧松螺栓10，水平移动套筒9使超声波激发探头 19和超声波接收探头20脱离岩石表面，取下超声波激发探头19和超声波接收探头20，再将岩样从岩心托盘2内取下。

如图3所示，本实用新型测量装置还可配合脉冲发射器21、示波器22和计算机23使用。具体为，超声波激发探头19连接脉冲发射器21，超声波接收探头20和脉冲发射器21均连接示波器22，计算机23与示波器22连接。

使用时，将超声波激发探头19和超声波接收探头20分别装于一种多尺寸岩石超声波速度各向异性测量装置的两个套筒9内。然后，依次打开脉冲发射器21、示波器22，并连接至电脑7，调节示波器6 相关参数，计算机23的数据采集模块记录实验过程中的超声波波形图、超声波到达时间，计算出岩样的纵横波速度，计算公式为：

式中，V_p、V_s分别为岩心样品的纵波速度、横波速度，单位均为 m/s；L为岩心长度，单位为m；t_p、t_s分别为纵波首波到达时间、横波首波到达时间，单位为s；t_p0、t_s0分别为探头对接时间，单位为s。

如图4所示，还可更换不同频率的超声波激发探头19和超声波接收探头20，测量岩心样品不同频率的声波速度。

实施例三

在实施例一、实施例二的基础上，还包括岩心固定装置，岩心固定装置包括两个立柱17和两颗螺钉18，两个立柱17沿岩心托盘2 中心轴线对称设置在岩心托盘2上表面，立柱17中部开有与螺钉18 适配的第二螺孔，螺钉18插入第二螺孔夹紧岩心托盘2内的岩心样品。在另一个实施例中，立柱17有四个，螺钉18有四颗，四个立柱 17呈十字形分布在岩心托盘2上表面，立柱17中部开有与螺钉18 适配的第二螺孔，螺钉18插入第二螺孔夹紧岩心托盘2内的岩心样品。

本实施例的工作原理：岩心样品放入岩心托盘2内后，拧紧螺钉 18以夹紧岩心样品，使岩心样品保持固定，避免岩心样品从岩心托盘2内掉落。测量完成后，拧松螺钉18，将岩心样品从岩心托盘2 内取出。

实施例四

在实施例二的基础上，岩心托盘2的直径为22cm，高度为4cm；

圆形凹槽5的直径为10cm，高度为1cm，可满足10cm岩心样品的测量需要；

托盘圆环3的外径为10cm，内径为2.5cm或者5cm，高度为1cm，可满足2.5cm或者5cm岩心样品的测量需要；

支撑柱7的高度为25cm；

套筒9的直径为6.5cm。

第一齿轮12的直径为30cm，第二齿轮13的直径为4cm；

连接柱15的直径为10cm，高度为15cm。

以上的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多尺寸岩石超声波速度各向异性测量装置，包括底座和设置在所述底座上的岩心托盘，两个探头夹持装置沿所述岩心托盘中心轴线对称设置在岩心托盘左右两侧，其特征在于：还包括转动装置，所述岩心托盘上表面设有供岩心样品放置的圆形凹槽，转动装置与所述岩心托盘连接。

2.根据权利要求1所述的一种多尺寸岩石超声波速度各向异性测量装置，其特征在于：还包括托盘圆环，托盘圆环可置于所述圆形凹槽内用于放置岩心样品；

所述探头夹持装置包括支撑柱、套环、套设在套环内部的套筒和至少一颗螺栓，支撑柱竖直设置在所述底座上，支撑柱顶部连接套环，套环水平设置，套环上开有与所述螺栓适配的第一螺孔，螺栓插入第一螺孔夹紧套环和套筒。

3.根据权利要求1或2所述的一种多尺寸岩石超声波速度各向异性测量装置，其特征在于：所述转动装置包括第一齿轮、第二齿轮和链条，第一齿轮通过连接柱连接所述岩心托盘下表面，第二齿轮通过链条连接第一齿轮。

4.根据权利要求3所述的一种多尺寸岩石超声波速度各向异性测量装置，其特征在于：还包括转动手柄，转动手柄装于所述第二齿轮上。

5.根据权利要求1所述的一种多尺寸岩石超声波速度各向异性测量装置，其特征在于：还包括岩心固定装置，所述岩心固定装置包括至少两个立柱和至少两颗螺钉，两个立柱沿所述岩心托盘中心轴线对称设置在岩心托盘上表面，立柱中部开有与所述螺钉适配的第二螺孔，螺钉插入第二螺孔夹紧岩心托盘内的岩心样品。

6.根据权利要求2所述的一种多尺寸岩石超声波速度各向异性测量装置，其特征在于：所述岩心托盘上表面设有一圈角度刻度，至少一个支撑柱上装有与所述角度刻度适配的指针。

7.根据权利要求6所述的一种多尺寸岩石超声波速度各向异性测量装置，其特征在于：所述底座、岩心托盘、托盘圆环、支撑柱、套环和套筒均为不锈钢材质。

8.根据权利要求6或7所述的一种多尺寸岩石超声波速度各向异性测量装置，其特征在于：所述岩心托盘的直径为22cm，高度为4cm；

所述圆形凹槽的直径为10cm，高度为1cm；

所述托盘圆环的外径为10cm，内径为2.5cm或者5cm，高度为1cm；

所述支撑柱的高度为25cm；

所述套筒的直径为7.5cm。

9.根据权利要求4所述的一种多尺寸岩石超声波速度各向异性测量装置，其特征在于：所述第一齿轮的直径为30cm，第二齿轮的直径为4cm；

所述连接柱的直径为10cm，高度为15cm。

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