[发明专利]一种岩石动、静态弹性参数同步测量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及油气藏开发技术领域，特别是涉及一种利用岩石三轴抗压试验装置进行岩石动、静态弹性参数同步测量的方法。

背景技术

油气藏岩体是储集岩体多孔介质材料及其上下围岩在一定深度下，处在一定温度、压力下、饱和了一定数量流体，由一系列结构面与结构体组成的地质实体。与近地表工程地质相比，一般埋藏较深（所在地层深度一般为数千米），处于较高的三轴复杂围压（可达200MPa）、较高的温度（可达200℃）和较高的孔隙压力（可达200Mpa）及多相流体饱和（油、气、水）条件下。这与地表浅层以及下地壳上地幔处的岩体所处的环境有很大不同，岩体也具有独特的力学特性。

对于这种地下数千米深处复杂围压、高温、高孔隙压力和多相流体的油气藏岩体而言，传统的静态力学性质研究是将钻井取心在地面条件下，利用三轴应力测试仪或者声波测试仪对取出的岩心进行力学实验，如将钻井取心拿到地面实验室中常温、常压、干样，或考虑施加不同的围压，或考虑充注不同的饱和流体进行岩石力学实验，显然，采用这种现有技术获得的岩石力学参数不能完全代表处于地下高温、高压、高孔隙压力、多相饱和流体条件下的油气藏岩体力学性质，即无法保证地下数千米深处复杂围压、高温、高孔隙压力和多相流体的油气藏岩体力学参数的有效性和准确性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用岩石三轴抗压试验装置进行岩石动、静态弹性参数同步测量的方法，用以保证地下数千米深处复杂围压、高温、高孔隙压力和多相流体的油气藏岩体力学参数测量的有效性和准确性。

为了解决上述问题，本发明公开了一种利用岩石三轴抗压试验装置进行岩石动、静态弹性参数同步测量的方法，所述岩石三轴抗压试验装置包括均与三轴高压釜相连的轴向压力控制系统，围压控制系统，孔隙压力控制系统，计算机采集和控制系统；所述的方法包括：

将测试岩样密封在注满液压油的三轴高压釜内，并通过轴向压力控制系统施加油压，通过围压控制系统施加围压，通过孔隙压力控制系统施加孔隙压力；

通过计算机采集和控制系统获取纵波及横波在所述测试岩样中的传播速度，并依据所述传播速度计算动态杨氏模量和动态泊松比；

通过计算机采集和控制系统获取所述测试岩样加载过程中的变形参数，并依据所述变形参数计算静态杨氏模量和静态泊松比。

优选地，所述计算机采集和控制系统中包括在测试岩样的轴向两端面设置的超声波换能器，所述超声波换能器的纵波谐振频率为850KHz，横波谐振频率为450KHz，所述超声波换能器与测试岩样之间用锡箔纸耦合。

优选地，所述计算机采集和控制系统中包括覆盖在测试岩样表面的电阻应变片。

优选地，所述通过轴向压力控制系统施加油压的步骤包括：

将测试岩样放置于注满液压油的高压釜中，并用耐油橡胶套密封；

调整围压至预设的试验值，或用加热线圈等将测试岩样加热至预设的温度后，施加轴向压力。

优选地，所述围压控制系统包括：增压器、压力传感器、变形传感器、加热器、伺服阀、第一控制器，所述通过围压控制系统施加围压的步骤包括：

所述增压器将伺服油源的低压油进行增压，为所述三轴高压釜提供主油，所述三轴高压釜的出口端装有压力传感器，所述压力传感器把三轴高压釜内的油压值转变为电信号，输出至第一控制器；

所述第一控制器按预设的参数通过伺服阀对围压进行控制；

所述加热器和第一控制器完成油温加热及围压控制，所述变形传感器把测试岩样变形的电信号传输至第一控制器里，以进行轴向变形控制。

优选地，所述孔隙压力控制系统包括：第二控制器、伺服电机、压缸、压力传感器、编码器；

所述第二控制器控制伺服电机，通过减速机及齿型带带动齿轮旋转，推动活塞做往复运动，在压缸内对水进行加压；

所述活塞的位移量由编码器检出，转化成脉冲信号传输至第二控制器中，水的压力值经压力传感器转化成电信号传输至第二控制器；

所述第二控制器按设定的参数控制水压或流量。

优选地，所述利用岩石三轴抗压试验装置进行岩石动、静态弹性参数同步测量的方法，还包括：

所述计算机采集和控制系统实时控制岩样测试的加载路径及测试过程，以及，通过传感器自动采集电压信号并转换成力和位移数据进行储存。

优选地，所述低压油的压力值为20MPa，增压的目标压力值为100MPa，所述围压变化通过压力传感器和压力计进行监测，最高围压的压力值为100MPa。