專利名稱：一種同時(shí)獲取儲(chǔ)層巖石低頻彈性性質(zhì)與密度的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣勘探領(lǐng)域，尤其是涉及一種同時(shí)獲取儲(chǔ)層巖石低頻彈性性質(zhì)與密度的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
巖石物理性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量是地球物理應(yīng)用研究中的一項(xiàng)基礎(chǔ)性研究工作。由于地下巖石的復(fù)雜性，一般認(rèn)為，巖石的巖石物理性質(zhì)是隨頻率而變化的，在實(shí)驗(yàn)室中準(zhǔn)確測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用頻率段內(nèi)的巖石物理性質(zhì)對(duì)利用地震勘探和聲波測(cè)井資料來(lái)認(rèn)識(shí)地下巖石的性質(zhì)，研究地震相和測(cè)井相隨頻率的變化特征等都具有重要的意義。國(guó)內(nèi)外在巖石物理的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方面有幾類重要的方法。第一類為超聲傳輸法；該方法在巖石的彈性性質(zhì)測(cè)量中應(yīng)用廣泛，但在實(shí)驗(yàn)室條件下，巖心的尺寸有限(厘米級(jí))，為保證該尺寸比聲波波長(zhǎng)大幾倍，超聲法測(cè)量只能進(jìn)行高頻測(cè)量(MHz數(shù)量級(jí))。然而，實(shí)驗(yàn)室高頻(MHz)條件下巖石物理性質(zhì)的測(cè)試結(jié)果直接應(yīng)用到地震勘探與測(cè)井頻帶(IOHz—IOkHz)的數(shù)據(jù)處理與資料解釋是否合適，一直是困擾地球物理界的一個(gè)重要問(wèn)題。第二類為共振棒法；共振棒法是可操作在千赫茲量級(jí)的低頻測(cè)試技術(shù)。其測(cè)量原理是對(duì)形狀規(guī)則的長(zhǎng)圓柱形或長(zhǎng)管狀巖石樣品施以一系列頻率不同的正弦振動(dòng)以使巖棒發(fā)生振蕩變形，通過(guò)觀測(cè)巖石的共振峰的頻率和峰的寬度，來(lái)估算巖樣的各種模量和巖樣的Q值。然而，為了能夠測(cè)量到低頻彈性性質(zhì)，此方法所需的巖樣為長(zhǎng)達(dá)數(shù)十厘米的桿狀巖石，樣品加工異常困難。第三類為應(yīng)力一應(yīng)變法；該法也是一類重要的低頻測(cè)量技術(shù)，其基本原理是在巖石樣品的表面貼附應(yīng)變片直接記錄施加在巖石樣品上的受迫變形而獲得地震頻段內(nèi)巖石物理性質(zhì)的。然而，該技術(shù)仍存在一些主要的困難和挑戰(zhàn):1)設(shè)備機(jī)械系統(tǒng)龐大，不易操作；2)應(yīng)變片非常敏感于巖石樣品的表面準(zhǔn)備；3)樣品的制備過(guò)程耗時(shí)繁瑣。這些缺點(diǎn)使得基于應(yīng)力一應(yīng)變方法的低頻巖石物理性質(zhì)測(cè)試技術(shù)難以推廣。綜上所述，現(xiàn)存的巖石物理實(shí)驗(yàn)室測(cè)量技術(shù)都未能很好地解決低頻段(kHz以下)小巖石樣品(厘米級(jí))的彈性性質(zhì)測(cè)量問(wèn)題。利用差分共振聲譜測(cè)量技術(shù)獲取kHz以及kHz以下頻率材料彈性性質(zhì)的技術(shù)，現(xiàn)有已知技術(shù)所涉及到的測(cè)量技術(shù)與彈性模量估計(jì)技術(shù)有一些重要的限制與缺憾，表現(xiàn)在:1)測(cè)量時(shí)腔體中多點(diǎn)測(cè)量，但模量估算時(shí)只利用了腔體中心點(diǎn)的測(cè)量信息；2)算法近似太多，以致只對(duì)相對(duì)比較軟的材料的彈性模量(或聲學(xué)性質(zhì))估計(jì)準(zhǔn)確；3)樣品彈性性質(zhì)測(cè)量的可重復(fù)性差。另外，儲(chǔ)層巖石的密度在很多情況下也是需要得到的。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員亟待解決低頻段(kHz以下)小巖石樣品(厘米級(jí))的彈性性質(zhì)的測(cè)量問(wèn)題，同時(shí)飽和或部分飽和流體儲(chǔ)層巖石的密度測(cè)量也是很重要的一個(gè)方面。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種同時(shí)獲取儲(chǔ)層巖石低頻彈性性質(zhì)與密度的方法及系統(tǒng)，以同時(shí)獲得高精度的儲(chǔ)層巖石低頻彈性性質(zhì)與密度。
一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種同時(shí)獲取儲(chǔ)層巖石低頻彈性性質(zhì)與密度的方法，所述同時(shí)獲取儲(chǔ)層巖石低頻彈性性質(zhì)與密度的方法包括:獲取被測(cè)儲(chǔ)層巖石樣品S、彈性性質(zhì)已知的第一標(biāo)準(zhǔn)樣品Al及第二標(biāo)準(zhǔn)樣品Lu，第一標(biāo)準(zhǔn)樣品Al及第二標(biāo)準(zhǔn)樣品Lu的壓縮系數(shù)與密度均為已知，其中，第一標(biāo)準(zhǔn)樣品的壓縮系數(shù)與密度為K al與P al，第二標(biāo)準(zhǔn)樣品的壓縮系數(shù)與密度為K lu與P lu ;測(cè)量并獲取第一標(biāo)準(zhǔn)樣品的體積Val和第二標(biāo)準(zhǔn)樣品的體積Vlu、以及被測(cè)儲(chǔ)層巖石樣品體積Vs ；測(cè)量并獲取差分共振聲譜裝置的空聲共振腔共振頻率& ；
在所述差分共振聲譜裝置中的N個(gè)位置測(cè)量第一標(biāo)準(zhǔn)樣品Al、第二標(biāo)準(zhǔn)樣品Lu、以及儲(chǔ)層巖石樣品的共振頻率:fal，i Q = I, 2...N), flu；i(i = 1，2...N),以及Ui =
1,2...N)；利用上述參數(shù)，通過(guò)最小二乘法非線性反演的方法同時(shí)獲得被測(cè)儲(chǔ)層巖石樣品的壓縮系數(shù)與密度值分別為:K s與P s。優(yōu)選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述第一標(biāo)準(zhǔn)樣品Al為標(biāo)準(zhǔn)鋁樣品；第二標(biāo)準(zhǔn)樣品Lu為標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)玻璃樣品。優(yōu)選的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述利用上述參數(shù)，通過(guò)最小二乘法非線性反演的方法同時(shí)獲得被測(cè)儲(chǔ)層巖石樣品的壓縮系數(shù)與密度值分別為:K s與P s，包括:在所述差分共振聲譜裝置中的N個(gè)位置中的每一個(gè)測(cè)量位置，聯(lián)立求解如下二元一次方程:
權(quán)利要求
1.一種同時(shí)獲取儲(chǔ)層巖石低頻彈性性質(zhì)與密度的方法，其特征在于，所述同時(shí)獲取儲(chǔ)層巖石低頻彈性性質(zhì)與密度的方法包括: 獲取被測(cè)儲(chǔ)層巖石樣品S、彈性性質(zhì)已知的第一標(biāo)準(zhǔn)樣品Al及第二標(biāo)準(zhǔn)樣品Lu，第一標(biāo)準(zhǔn)樣品Al及第二標(biāo)準(zhǔn)樣品Lu的壓縮系數(shù)與密度均為已知，其中，第一標(biāo)準(zhǔn)樣品的壓縮系數(shù)與密度為K al與P al，第二標(biāo)準(zhǔn)樣品的壓縮系數(shù)與密度為K lu與P lu ; 測(cè)量并獲取第一標(biāo)準(zhǔn)樣品的體積Val和第二標(biāo)準(zhǔn)樣品的體積Vlu、以及被測(cè)儲(chǔ)層巖石樣品體積Vs ; 測(cè)量并獲取差分共振聲譜裝置的空聲共振腔共振頻率fo ; 在所述差分共振聲譜裝置中的N個(gè)位置測(cè)量第一標(biāo)準(zhǔn)樣品Al、第二標(biāo)準(zhǔn)樣品Lu、以及儲(chǔ)層巖石樣品的共振頻率:fal，i(i = I, 2...N), flu；i(i = 1，2...N),以及Ui =1,2...N)； 利用上述參數(shù)，通過(guò)最小二乘法非線性反演的方法同時(shí)獲得被測(cè)儲(chǔ)層巖石樣品的壓縮系數(shù)與密度值分別為:K s與P s。
2.如權(quán)利要求1所述同時(shí)獲取儲(chǔ)層巖石低頻彈性性質(zhì)與密度的方法，其特征在于， 所述第一標(biāo)準(zhǔn)樣品Al為標(biāo)準(zhǔn)鋁樣品；第二標(biāo)準(zhǔn)樣品Lu為標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)玻璃樣品。
3.如權(quán)利要求1所述同時(shí)獲取儲(chǔ)層巖石低頻彈性性質(zhì)與密度的方法，其特征在于，所述利用上述參數(shù)，通過(guò)最小二乘法非線性反演的方法同時(shí)獲得被測(cè)儲(chǔ)層巖石樣品的壓縮系數(shù)與密度值分別為:K s與P s,包括: 在所述差分共振聲譜裝置中的N個(gè)位置中的每一個(gè)測(cè)量位置，聯(lián)立求解如下二元一次方程:
4.如權(quán)利要求1所述同時(shí)獲取儲(chǔ)層巖石低頻彈性性質(zhì)與密度的方法，其特征在于， 所述差分共振聲譜裝置中的震源為壓電陶瓷的聲波源，該震源為10片高頻壓電陶瓷片并聯(lián)連接而成，并放置于圓柱形有機(jī)玻璃容器底部，通過(guò)功率放大器與鎖相放大器的輸出端連接。
5.一種同時(shí)獲取儲(chǔ)層巖石低頻彈性性質(zhì)與密度的系統(tǒng)，其特征在于，所述同時(shí)獲取儲(chǔ)層巖石低頻彈性性質(zhì)與密度的系統(tǒng)包括:差分共振聲譜裝置、被測(cè)儲(chǔ)層巖石樣品S、彈性性質(zhì)已知的第一標(biāo)準(zhǔn)樣品Al及第二標(biāo)準(zhǔn)樣品Lu，第一標(biāo)準(zhǔn)樣品Al及第二標(biāo)準(zhǔn)樣品Lu的壓縮系數(shù)與密度均為已知，其中，第一標(biāo)準(zhǔn)樣品的壓縮系數(shù)與密度為Kal與Pal，第二標(biāo)準(zhǔn)樣品的壓縮系數(shù)與密度為K lu與P lu ; 所述差分共振聲譜裝置，在獲取第一標(biāo)準(zhǔn)樣品的體積Val和第二標(biāo)準(zhǔn)樣品的體積Vlu、以及被測(cè)儲(chǔ)層巖石樣品體積Vs的基礎(chǔ)上，測(cè)量并獲取所述差分共振聲譜裝置的空聲共振腔共振頻率& ;在所述差分共振聲譜裝置中的N個(gè)位置測(cè)量第一標(biāo)準(zhǔn)樣品Al、第二標(biāo)準(zhǔn)樣品Lu、以及儲(chǔ)層巖石樣品的共振頻率:fal，i Q = I, 2...N), flu；i (i = I, 2...N),以及Ui =1,2...N);利用上述參數(shù)，通過(guò)最小二乘法非線性反演的方法同時(shí)獲得被測(cè)儲(chǔ)層巖石樣品的壓縮系數(shù)與密度值分別為:K s與P s。
6.如權(quán)利要求5所述同時(shí)獲取儲(chǔ)層巖石低頻彈性性質(zhì)與密度的系統(tǒng)，其特征在于， 所述第一標(biāo)準(zhǔn)樣品Al為標(biāo)準(zhǔn)鋁樣品；第二標(biāo)準(zhǔn)樣品Lu為標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)玻璃樣品。
7.如權(quán)利要求5所述同時(shí)獲取儲(chǔ)層巖石低頻彈性性質(zhì)與密度的系統(tǒng)，其特征在于， 所述差分共振聲譜裝置，進(jìn)一步用于利用上述參數(shù)，通過(guò)最小二乘法非線性反演的方法同時(shí)獲得被測(cè)儲(chǔ)層巖石樣品的壓縮系數(shù)與密度值分別為:K s與P s，包括: 在所述差分共振聲譜裝置中的N個(gè)位置中的每一個(gè)測(cè)量位置，聯(lián)立求解如下二元一次方程:
8.如權(quán)利要求5所述同時(shí)獲取儲(chǔ)層巖石低頻彈性性質(zhì)與密度的系統(tǒng)，其特征在于，所述差分共振聲譜裝置中的震源 為壓電陶瓷的聲波源，該震源為10片高頻壓電陶瓷片并聯(lián)連接而成，并放置于圓柱形有機(jī)玻璃容器底部，通過(guò)功率放大器與鎖相放大器的輸出端連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種同時(shí)獲取儲(chǔ)層巖石低頻彈性性質(zhì)與密度的方法及系統(tǒng)，該方法獲取被測(cè)儲(chǔ)層巖石樣品S、彈性性質(zhì)已知的第一標(biāo)準(zhǔn)樣品Al及第二標(biāo)準(zhǔn)樣品Lu，其中，第一標(biāo)準(zhǔn)樣品的壓縮系數(shù)與密度為κal與ρa(bǔ)l，第二標(biāo)準(zhǔn)樣品的壓縮系數(shù)與密度為κlu與ρlu；測(cè)量并獲取第一標(biāo)準(zhǔn)樣品的體積Val和第二標(biāo)準(zhǔn)樣品的體積Vlu、以及被測(cè)儲(chǔ)層巖石樣品體積Vs；測(cè)量并獲取差分共振聲譜裝置的空聲共振腔共振頻率f0；在所述差分共振聲譜裝置中的N個(gè)位置測(cè)量共振頻率fal,i(i＝1,2...N)，flu,i(i＝1,2...N)，以及fs,i(i＝1,2...N)；利用上述參數(shù)，通過(guò)最小二乘法非線性反演的方法同時(shí)獲得被測(cè)儲(chǔ)層巖石樣品的壓縮系數(shù)與密度值分別為κs與ρs。本發(fā)明可以同時(shí)獲得高精度的儲(chǔ)層巖石低頻彈性性質(zhì)與密度。
文檔編號(hào)G01N9/24GK103217358SQ20131012047
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者趙建國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油大學(xué)(北京)