[发明专利]一种岩石样品物理模量光学测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油勘探技术领域，尤其涉及一种岩石样品物理模量光学测量装置及方法。

背景技术

岩石物理性质的实验室测量是地球物理应用研究中的一项基础性研究工作。由于地下岩石的复杂性，一般认为，岩石的岩石物理性质是随频率而变化的，在实验室中准确测定现场应用频率段内的岩石物理性质对利用地震勘探和声波测井资料来认识地下岩石的性质，研究地震相和测井相随频率的变化特征等都具有重要的意义。

国内外在岩石物理的实验测量方面有几类重要的方法。第一类为超声传输法；该方法在岩石的弹性性质测量中应用广泛，但在实验室条件下，岩心的尺寸有限（厘米级），为保证该尺寸比声波波长大几倍，超声法测量只能进行高频测量（MHz数量级）。然而，实验室高频（MHz）条件下岩石物理性质的测试结果直接应用到地震勘探与测井频带（10Hz—10kHz）的数据处理与资料解释是否合适,一直是困扰地球物理界的一个重要问题。第二类为共振棒法；共振棒法是可操作在千赫兹量级的低频测试技术。其测量原理是对形状规则的长圆柱形或长管状岩石样品施以一系列频率不同的正弦振动以使岩棒发生振荡变形，通过观测岩石的共振峰的频率和峰的宽度，来估算岩样的各种模量和岩样的Q值。然而，为了能够测量到低频弹性性质，此方法所需的岩样为长达数十厘米的杆状岩石，样品加工异常困难。第三类为应力—应变法；该法也是一类重要的低频测量技术，其基本原理是在岩石样品的表面贴附应变片直接记录施加在岩石样品上的受迫变形而获得地震频段内岩石物理性质的。到现在为止还没有发现用光学方法测量储层条件下岩石的应变或纵横波波速等性质装置的报道。

发明内容

本发明实施例提供一种岩石样品物理模量光学测量装置及方法，以提供一种岩石样品物理模量光学测量方案。

一方面，本发明实施例提供了一种岩石样品物理模量光学测量装置，所述岩石样品物理模量光学测量装置包括：高温高压仓，其内设置有声波震源及岩石样品夹持器，所述岩石样品夹持器上夹持有岩石样品；压力控制系统，用于将所述高温高压仓加压到预置的压力下；加热控制系统，用于将所述高温高压仓加压到预置的温度下；第一光纤光栅传感器，位于所述高温高压仓内，粘附于岩石样品上；光纤光栅光谱解调仪，位于所述高温高压仓外，并连接所述第一光纤光栅传感器，用于在开启所述声波震源带动所述岩石样品震动后，通过所述第一光纤光栅传感器，测量在所述预置的压力和所述预置的温度下所述岩石样品的应变参数。

优选的，在本发明一实施例中，所述高温高压仓上还具有玻璃窗，所述玻璃窗采用法兰加聚四氟乙烯胶圈密封；所述玻璃窗包括石英玻璃窗，厚度为1-10cm；所述岩石样品物理模量光学测量装置还包括：便携式激光测振仪，用于放置于所述高温高压仓的玻璃窗外，测量所述岩石样品的振幅和加速度。

优选的，在本发明一实施例中，所述岩石样品物理模量光学测量装置还包括：第二光纤光栅传感器，位于所述高温高压仓内，未粘附于所述岩石样品上；光纤光栅光谱解调仪，还连接所述第二光纤光栅传感器，用于在开启所述声波震源带动所述岩石样品震动后，通过所述第一光纤光栅传感器和所述第二光纤光栅传感器，测量在所述预置的压力和所述预置的温度下所述岩石样品的应变参数。

优选的，在本发明一实施例中，所述高温高压仓采用不锈钢材质；所述声波振源包括1-6000Hz的声波振源；所述预置的压力为0.1MP-20MPa；所述预置的温度为25℃-120℃；所述岩石样品至少为如下的一种：砂岩岩石样品、油页岩岩石样品、泥岩岩石样品。

优选的，在本发明一实施例中，所述压力控制系统包括活塞泵升压系统；所述加热控制系统包括：电炉丝加热装置，设置于所述高温高压仓内；控温柜，设置于所述高温高压仓外，并连接所述电炉丝加热装置。

另一方面，本发明实施例提供了一种岩石样品物理模量光学测量方法，所述岩石样品物理模量光学测量方法包括：将声波震源及岩石样品夹持器设置于高温高压仓内，所述岩石样品夹持器上夹持有岩石样品；将第一光纤光栅传感器设置于所述高温高压仓内，粘附于岩石样品上；利用压力控制系统将所述高温高压仓加压到预置的压力下，并利用加热控制系统将所述高温高压仓加压到预置的温度下；将光纤光栅光谱解调仪设置于所述高温高压仓外，并连接所述第一光纤光栅传感器；在开启所述声波震源带动所述岩石样品震动后，通过所述第一光纤光栅传感器，测量在所述预置的压力和所述预置的温度下所述岩石样品的应变参数。