全直径岩心波速各向异性试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于油气田工程领域，具体的，涉及一种全直径岩心波速各向异性试验装置。
【背景技术】
[0002]近年来，地应力的研宄及应用受到国内外石油界的普遍重视。钻井过程中的井壁稳定、采油过程中的出砂、油气运移、注水开发时井网布置以及岩盐层套管损坏等问题都与地应力密切相关。
[0003]地下岩石是处在三向应力状态下的，当岩心被钻井取出时，脱离应力作用状态产生应力释放，在应力释放过程中岩石会产生许多十分微小的裂隙。由于在最大水平地应力方向上岩心的松弛变形最大，因此，这些小裂隙将垂直最大水平地应力方向，并且被空气所填充。考虑到空气和岩石波速的差异，将使声波在岩心的不同方向上的传播速度有明显的各向异性特征，即沿最大水平地应力方向有最小波速，而沿最小水平地应力方向有最大波速。
[0004]测量时，首先在全直径岩心上沿圆周每隔10°画一标志线，任选一条标志线为0°，沿顺时针或逆时针方向给每条标志线标上角度。将声波发射探头和接收探头沿岩心直径方向放置于岩心侧面，利用声波测试装置进行传播时间的测定，然后结合全直径岩心尺寸计算出纵波波速。研宄表明:通过岩心直径方向的纵波波速沿岩心圆周的变化趋势近似正弦或余弦规律。画出纵波波速与角度关系曲线，从曲线上即可判定最大、最小水平地应力方向相对于0°标志线的方位。
[0005]对于非定向岩心，还需通过古地磁定向试验确定出其在地下时的原始方位，结合波速各向异性试验结果和古地磁定向试验结果才可最终确定出岩心最大、最小水平地应力方向。根据全直径岩心波速各向异性试验结果进行主方向差应变分析，与常规差应变分析法相比，简化了试验过程，降低了试验技术难度。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的是:全直径岩心波速各向异性试验过程中，声波探头平面和岩心圆周侧面接触的不稳定性，容易造成测试精度降低以及操作困难等问题；沿全直径岩心圆周的角度划分也较为繁琐。针对以上问题，提供一种改进的全直径岩心波速各向异性试验装置。
[0007]本实用新型的技术方案是:一种全直径岩心波速各向异性试验装置，包括声波发射接收器、示波器、声波探头、垫块。声波发射接收器分别与声波探头和示波器相连，两个声波探头沿岩心直径方向通过垫块与岩心圆周侧面相接触。其特征在于:垫块一侧为平面，另一侧为内弧形，这样可保证声波探头通过垫块与全直径岩心紧密平稳接触；垫块与岩心侧面接触一侧带有角度标志线，这样可方便、精确的在全直径岩心上进行角度划分。
[0008]本实用新型的有益效果:
[0009](I)在试验过程中，声波探头可通过垫块平稳的与全直径岩心侧面接触，降低了试验操作难度，提高了试验结果的精确度。
[0010](2)垫块上自带的角度标志线可简单、精确的在岩心圆周上进行角度划分，提高了试验效率。
[0011](3)垫块构造简单，制作成本低，使用方便灵活。
【附图说明】
[0012]图1为全直径岩心波速各向异性试验装置示意图。
[0013]图2为全直径岩心与垫块立体示意图。
[0014]图3为全直径岩心角度标志线绘制示意图。
[0015]图4为垫块结构示意图。
[0016]图5纵波波速与角度拟合关系图。
[0017]图中:1一全直径岩心；2—垫块；2_1—角度标志线；3—声波探头。
【具体实施方式】
[0018]结合附图对本实用新型试验过程做进一步详细说明，步骤如下:
[0019](I)利用垫块2沿全直径岩心I圆周进行角度划分。垫块2上自带的角度标志线2-1间隔为10°，在岩心圆周上任选一点为0°标志线，用油性笔做好标记，然后沿岩心圆周顺时针或逆时针方向每隔10°进行角度划分，全直径岩心角度标志线绘制示意图如图3所示。
[0020](2)在垫块2与岩心I和声波探头3接触的两个表面上涂抹耦合剂(耦合剂可选用凡士林或蜂蜜)，把两个垫块2沿岩心I直径方向放置，垫块2中间的标志线2-1与全直径岩心I圆周上的角度标志线对齐。将声波发射接收器分别与示波器和两个声波探头3连接好，然后将声波探头放置于垫块2的中间位置，如图1所示。启动声波测试装置进行传播时间的测定，然后结合垫块和岩心尺寸计算出纵波波速，因本试验是利用波速沿岩心圆周的变化趋势测出最大、最小地应力方向，而在每个方向的波速测试中都有垫块2，所以垫块2的存在并不会对最终的试验结果产生影响。
[0021](3)按照步骤(2)的方法依次测定全直径岩心I上的每一角度标志线处的纵波波速，共得到18组角度与波速对应的数据。研宄表明纵波波速沿岩心圆周的变化趋势近似正弦或余弦规律，纵波波速与角度关系曲线图见图5，从图中可知:最大水平地应力方向为20°，最小水平地应力方向为110°。
[0022](4)对于非定向岩心，所测得的最大、最小水平地应力方向是相对于0°标志线的方向，还需通过古地磁定向试验确定出0°标志线相对于地理北极的方向，才能最终得到真实的最大、最小水平地应力方向。根据波速各向异性试验结果，就可按照主地应力方向来加工差应变所需岩样，与常规差应变分析法相比，简化了试验过程，降低了试验技术难度。
【主权项】
1.一种全直径岩心波速各向异性试验装置，包括声波发射接收器、示波器、声波探头、垫块，声波发射接收器分别与声波探头和示波器相连，两个声波探头沿岩心直径方向通过垫块与岩心圆周侧面相接触。
2.根据权利要求1所述的全直径岩心波速各向异性试验装置，其特征在于:垫块内弧形一侧与全直径岩心接触，平面一侧与声波探头接触，这样可使声波探头在试验过程中处于稳定状态。
3.根据权利要求2所述的全直径岩心波速各向异性试验装置，其特征在于:可利用垫块内弧形一侧的角度标志线沿全直径岩心圆周进行角度划分。
4.根据权利要求3所述的全直径岩心波速各向异性试验装置，其特征在于:垫块圆弧角度为60°，共5条角度标志线，标志线间隔为10°。
【专利摘要】本实用新型公开了一种全直径岩心波速各向异性试验装置，包括声波发射接收器、示波器、声波探头、垫块。声波发射接收器分别与声波探头和示波器相连；两个声波探头分别通过垫块与全直径岩心接触。其特征是：垫块与全直径岩心接触一面为内弧形，垫块与声波探头接触一面为平面，垫块弧形一面带有角度标志线。本实用新型避免了岩心波速各向异性测试过程中探头平面与全直径岩心弧面接触时的不稳定性，使操作更容易，提高了测试精度；垫块自带的角度标志线可方便、精确地在全直径岩心上进行角度分割。为岩石地应力方向测试和主方向差应变分析提供更精确的试验数据。
【IPC分类】G01N29-07
【公开号】CN204359752
【申请号】CN201520036239
【发明人】田勇, 俞然刚, 陈鹏, 王朝贝
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年1月20日