[发明专利]一种模拟测试低频岩石模量的方法和实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及油气勘探领域，尤其是涉及一种模拟测试低频岩石模量的方法和实验装置。

背景技术

获取岩石物理性质的方法之一是采用实验测试方法。目前，采用实验测试方法研究岩石物理性质主要使用超声波测量技术，但是由于超声测试数据和地震数据所采用的测量频率差异很大，无法直接将超声测试测试数据应用到石油地震勘探中。为此，需要开发地震勘探频带范围的低频岩石物理参数测试技术。低频条件下进行岩石物性测试其结果不仅有助于岩石基本性质和理论的认识与研究，而且对于地震波的传播理论、研究储层非弹性性质，以及波场正、反演计算方法研究都将产生积极作用。该项工作对于油气田勘探和开发具有重要意义。

国内外低频岩石物理参数测量技术主要包括两类：应力-应变测试方法和利用声波共振原理测试方法。低频测量技术的主要困难是如何在被测样品尺寸很小(相对测量波长)情况下，准确获取被样品岩石物理参数。

早期测量低频条件下岩石物理参数主要采用强迫震荡共振方法，该方法通过观测一个震动频率远小于样品共振频率的震动信号，并依此计算得到杨氏模量、一个周期内震动能量的变化以及剪切应变，进而计算得到不同谐波穿过样品时纵、横波速度和衰减的大小。该方法在测试波速时，由于其应变幅度较大，会影响测试结果的精度。而采用应力-应变原理的低频测试技术对岩石样品要求很高，如样品均质性、外观形状等，该方法优点是测试频率低、应变幅度小，但试验周期长、成本非常高。

应用声波共振原理测量样品低频参数的方法主要包括长柱样杨氏模量测量技术、利用亚共振原理内耗变化进行低频岩石参数测试技术、超声共振声谱进行流体声速测试以及利用共振声谱的扰动原理进行样品衰减以及含气量等检测技术。其中，杨氏模量测量技术对样品要求很高，且不能得到体波信息；仅用共振声谱只能得到振动介质(流体)的速度；内耗仪测量频率太低。因此，需要开发适用于地震勘探需要的低频岩石体模量参数测试方法。

发明内容

本发明实施例提供一种模拟测试低频岩石模量的方法和实验装置，用于在被测岩石样品尺寸很小的情况下，准确得获得被测岩石样品的压缩模量和体积模量。

一方面，本发明实施例提供了一种模拟测试低频岩石模量的方法，该方法包括：分别测试无扰动样品时共振腔体的共振频率f0、包含参考样品时共振腔体的共振频率fal以及包含测量样品时共振腔体的共振频率fsam，所述共振腔体位于盛油容器内，所述盛油容器内盛有硅油；根据所述共振频率f₀、f_al及f_sam获得测量样品的压缩模量和体积模量。

优选的，本发明实施例中根据所述共振频率f₀、f_al及f_sam获得测量样品的压缩模量和体积模量包括：通过共振频率f₀和f_al、共振腔体体积V、参考样品体积V_al、硅油压缩模量k₀和参考样品压缩模量k_al得到测试系数A；根据所述测试系数A、测量样品体积V_sam、共振频率f_sam和f₀、硅油压缩模量k₀得到测量样品的压缩模量和体积模量。

优选的，本发明实施例中通过共振频率f₀和f_al、共振腔体体积V、参考样品体积V_al、硅油压缩模量k₀和参考样品压缩模量k_al得到测试系数A包括：利用公式计算得到测试系数A；本发明实施例中根据所述测试系数A、测量样品体积V_sam、共振频率f_sam和f₀、硅油压缩模量k₀得到测量样品的压缩模量和体积模量包括：利用公式计算得到测量样品的压缩模量k_sam，以及根据K_sam＝1/k_sam得到测量样品的体积模量K_sam。

优选的，本发明实施例中包含参考样品时共振腔体的共振频率fal通过如下方法获得：测量参考样品位于共振腔体中心轴上不同位置时不同共振频率对应的峰值振幅，选择最大峰值所对应的共振频率作为扰动场共振频率fal。