[发明专利]用于确定地应力方向的测量装置和确定地应力方向方法

说明书

本申请是关于一种用于确定地应力方向的测量装置和确定地应力方向方法，属于石油开采技术领域。该测量装置包括底座、驱动器、旋转台、岩心夹具、探头固定板、声波发射器、声波接收器和控制设备；驱动器与底座固定，旋转台的旋转轴转动安装在底座的上表面，且驱动器的输出轴和旋转台的旋转轴相连；岩心夹具位于旋转台的表面；探头固定板位于旋转台的上方，且探头固定板具有通孔；声波发射器的发射探头和声波接收器的接收探头均位于通孔的内壁处；控制设备分别与驱动器、声波发射器和声波接收器电连接。采用本申请，驱动器驱动旋转台每次自动旋转目标角度，目标角度可以设定为很小，能够提高旋转台的旋转精度，提升该测量装置的测量结果的准确度。

技术领域

本申请是关于石油开采技术领域，尤其是关于一种用于确定地应力方向的测量装置。

背景技术

地应力也即是存在地壳中的应力，例如板块之间的挤压力即是一种地应力，技术人员可以通过了解地应力的方向来获知地层中的一些信息，例如，油气聚集位置和储层位置等。

地应力通常包括垂直地应力和水平地应力，其中垂直地应力一般可以通过计算得到，例如，可以通过上覆岩层密度积分得到。水平地应力需要现场测试或实验室岩心测量获取，而水平地应力的方向对进行钻井及压裂设计的作用较大，技术人员在实验室室内可以采用岩心测量的方法来获取水平地应力的方向。

比较常见的测量原理是基于超声波在岩心和空气中的传播速度差异较大，来测量水平地应力的方向。所使用的测量装置主要包括旋转台、声波发射器和声波接收器，取出的圆柱状的岩心固定在旋转台上，声波发射器和声波接收器分别接在岩心相对的位置处。这样，岩心每旋转一个角度，便可以得到该角度下的波速，从而可以绘制出角度和波速之间的关系曲线，进而可以根据角度和波速的关系曲线，读取出水平地应力的方向。

但是测量装置需要技术人员手动操作旋转台旋转，旋转台的旋转角度的精度低，导致该测量装置的测量结果的准确度较低。

发明内容

本申请提供了一种用于确定地应力方向的测量装置和确定地应力方向方法，以克服相关技术中存在的问题。所述技术方案如下：

根据本申请，提供了一种用于确定地应力方向的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括底座、驱动器、旋转台、岩心夹具、探头固定板、声波发射器、声波接收器和控制设备；

所述驱动器与所述底座固定，所述旋转台的旋转轴转动安装在所述底座的上表面，且所述驱动器的输出轴和所述旋转台的旋转轴相连；

所述岩心夹具位于所述旋转台的背离所述底座的表面，用于固定待测量岩心；

所述探头固定板位于所述旋转台的背离所述底座的上方，且所述探头固定板具有通孔，所述通孔和所述岩心夹具的位置相对，所述通孔的直径大于所述待测量岩心的直径；

所述声波发射器的发射探头位于所述通孔的内壁处，所述声波接收器的接收探头位于所述通孔的内壁处；

所述控制设备分别与所述驱动器、所述声波发射器和所述声波接收器电连接，被配置为控制所述驱动器的旋转角度和旋转方向，控制所述声波发射器发射声波，并记录所述声波发射器发射声波的发送时间和所述声波接收器接收声波的接收时间。

可选的，所述测量装置还包括多个立柱；

所述多个立柱固定在所述底座的上表面，所述探头固定板和所述多个立柱滑动安装，以调整所述发射探头和所述待测量岩心的相对位置，以及所述接收探头和所述待测量岩心的相对位置。

可选的，所述发射探头和所述接收探头均可伸缩安装在所述通孔的边缘处，其中伸缩方向平行于所述通孔的径向，以便于：

当测量声波在所述待测量岩心中的传播速度时，所述发射探头和所述接收探头均伸出至与所述待测量岩心的外表面相接触；