一種同時獲取儲層巖石低頻彈性性質與密度的方法及系統的製作方法
2023-10-10 07:32:29
專利名稱：一種同時獲取儲層巖石低頻彈性性質與密度的方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及油氣勘探領域，尤其是涉及一種同時獲取儲層巖石低頻彈性性質與密度的方法及系統。
背景技術：
巖石物理性質的實驗室測量是地球物理應用研究中的一項基礎性研究工作。由於地下巖石的複雜性，一般認為，巖石的巖石物理性質是隨頻率而變化的，在實驗室中準確測定現場應用頻率段內的巖石物理性質對利用地震勘探和聲波測井資料來認識地下巖石的性質，研究地震相和測井相隨頻率的變化特徵等都具有重要的意義。國內外在巖石物理的實驗測量方面有幾類重要的方法。第一類為超聲傳輸法；該方法在巖石的彈性性質測量中應用廣泛，但在實驗室條件下，巖心的尺寸有限(釐米級)，為保證該尺寸比聲波波長大幾倍，超聲法測量只能進行高頻測量(MHz數量級)。然而，實驗室高頻(MHz)條件下巖石物理性質的測試結果直接應用到地震勘探與測井頻帶(IOHz—IOkHz)的數據處理與資料解釋是否合適，一直是困擾地球物理界的一個重要問題。第二類為共振棒法；共振棒法是可操作在千赫茲量級的低頻測試技術。其測量原理是對形狀規則的長圓柱形或長管狀巖石樣品施以一系列頻率不同的正弦振動以使巖棒發生振蕩變形，通過觀測巖石的共振峰的頻率和峰的寬度，來估算巖樣的各種模量和巖樣的Q值。然而，為了能夠測量到低頻彈性性質，此方法所需的巖樣為長達數十釐米的杆狀巖石，樣品加工異常困難。第三類為應力一應變法；該法也是一類重要的低頻測量技術，其基本原理是在巖石樣品的表面貼附應變片直接記錄施加在巖石樣品上的受迫變形而獲得地震頻段內巖石物理性質的。然而，該技術仍存在一些主要的困難和挑戰:1)設備機械系統龐大，不易操作；2)應變片非常敏感於巖石樣品的表面準備；3)樣品的製備過程耗時繁瑣。這些缺點使得基於應力一應變方法的低頻巖石物理性質測試技術難以推廣。綜上所述，現存的巖石物理實驗室測量技術都未能很好地解決低頻段(kHz以下)小巖石樣品(釐米級)的彈性性質測量問題。利用差分共振聲譜測量技術獲取kHz以及kHz以下頻率材料彈性性質的技術，現有已知技術所涉及到的測量技術與彈性模量估計技術有一些重要的限制與缺憾，表現在:1)測量時腔體中多點測量，但模量估算時只利用了腔體中心點的測量信息；2)算法近似太多，以致只對相對比較軟的材料的彈性模量(或聲學性質)估計準確；3)樣品彈性性質測量的可重複性差。另外，儲層巖石的密度在很多情況下也是需要得到的。因此，本領域的技術人員亟待解決低頻段(kHz以下)小巖石樣品(釐米級)的彈性性質的測量問題，同時飽和或部分飽和流體儲層巖石的密度測量也是很重要的一個方面。
發明內容
本發明實施例提供一種同時獲取儲層巖石低頻彈性性質與密度的方法及系統，以同時獲得高精度的儲層巖石低頻彈性性質與密度。
一方面，本發明實施例提供了一種同時獲取儲層巖石低頻彈性性質與密度的方法，所述同時獲取儲層巖石低頻彈性性質與密度的方法包括:獲取被測儲層巖石樣品S、彈性性質已知的第一標準樣品Al及第二標準樣品Lu，第一標準樣品Al及第二標準樣品Lu的壓縮係數與密度均為已知，其中，第一標準樣品的壓縮係數與密度為K al與P al，第二標準樣品的壓縮係數與密度為K lu與P lu ;測量並獲取第一標準樣品的體積Val和第二標準樣品的體積Vlu、以及被測儲層巖石樣品體積Vs ；測量並獲取差分共振聲譜裝置的空聲共振腔共振頻率& ；
在所述差分共振聲譜裝置中的N個位置測量第一標準樣品Al、第二標準樣品Lu、以及儲層巖石樣品的共振頻率:fal，i Q = I, 2...N), flu；i(i = 1，2...N),以及Ui =
1,2...N)；利用上述參數，通過最小二乘法非線性反演的方法同時獲得被測儲層巖石樣品的壓縮係數與密度值分別為:K s與P s。優選的，在本發明一實施例中，所述第一標準樣品Al為標準鋁樣品；第二標準樣品Lu為標準有機玻璃樣品。優選的，在本發明一實施例中，所述利用上述參數，通過最小二乘法非線性反演的方法同時獲得被測儲層巖石樣品的壓縮係數與密度值分別為:K s與P s，包括:在所述差分共振聲譜裝置中的N個位置中的每一個測量位置，聯立求解如下二元一次方程:
權利要求
1.一種同時獲取儲層巖石低頻彈性性質與密度的方法，其特徵在於，所述同時獲取儲層巖石低頻彈性性質與密度的方法包括: 獲取被測儲層巖石樣品S、彈性性質已知的第一標準樣品Al及第二標準樣品Lu，第一標準樣品Al及第二標準樣品Lu的壓縮係數與密度均為已知，其中，第一標準樣品的壓縮係數與密度為K al與P al，第二標準樣品的壓縮係數與密度為K lu與P lu ; 測量並獲取第一標準樣品的體積Val和第二標準樣品的體積Vlu、以及被測儲層巖石樣品體積Vs ; 測量並獲取差分共振聲譜裝置的空聲共振腔共振頻率fo ; 在所述差分共振聲譜裝置中的N個位置測量第一標準樣品Al、第二標準樣品Lu、以及儲層巖石樣品的共振頻率:fal，i(i = I, 2...N), flu；i(i = 1，2...N),以及Ui =1,2...N)； 利用上述參數，通過最小二乘法非線性反演的方法同時獲得被測儲層巖石樣品的壓縮係數與密度值分別為:K s與P s。
2.如權利要求1所述同時獲取儲層巖石低頻彈性性質與密度的方法，其特徵在於， 所述第一標準樣品Al為標準鋁樣品；第二標準樣品Lu為標準有機玻璃樣品。
3.如權利要求1所述同時獲取儲層巖石低頻彈性性質與密度的方法，其特徵在於，所述利用上述參數，通過最小二乘法非線性反演的方法同時獲得被測儲層巖石樣品的壓縮係數與密度值分別為:K s與P s,包括: 在所述差分共振聲譜裝置中的N個位置中的每一個測量位置，聯立求解如下二元一次方程:
4.如權利要求1所述同時獲取儲層巖石低頻彈性性質與密度的方法，其特徵在於， 所述差分共振聲譜裝置中的震源為壓電陶瓷的聲波源，該震源為10片高頻壓電陶瓷片並聯連接而成，並放置於圓柱形有機玻璃容器底部，通過功率放大器與鎖相放大器的輸出端連接。
5.一種同時獲取儲層巖石低頻彈性性質與密度的系統，其特徵在於，所述同時獲取儲層巖石低頻彈性性質與密度的系統包括:差分共振聲譜裝置、被測儲層巖石樣品S、彈性性質已知的第一標準樣品Al及第二標準樣品Lu，第一標準樣品Al及第二標準樣品Lu的壓縮係數與密度均為已知，其中，第一標準樣品的壓縮係數與密度為Kal與Pal，第二標準樣品的壓縮係數與密度為K lu與P lu ; 所述差分共振聲譜裝置，在獲取第一標準樣品的體積Val和第二標準樣品的體積Vlu、以及被測儲層巖石樣品體積Vs的基礎上，測量並獲取所述差分共振聲譜裝置的空聲共振腔共振頻率& ;在所述差分共振聲譜裝置中的N個位置測量第一標準樣品Al、第二標準樣品Lu、以及儲層巖石樣品的共振頻率:fal，i Q = I, 2...N), flu；i (i = I, 2...N),以及Ui =1,2...N);利用上述參數，通過最小二乘法非線性反演的方法同時獲得被測儲層巖石樣品的壓縮係數與密度值分別為:K s與P s。
6.如權利要求5所述同時獲取儲層巖石低頻彈性性質與密度的系統，其特徵在於， 所述第一標準樣品Al為標準鋁樣品；第二標準樣品Lu為標準有機玻璃樣品。
7.如權利要求5所述同時獲取儲層巖石低頻彈性性質與密度的系統，其特徵在於， 所述差分共振聲譜裝置，進一步用於利用上述參數，通過最小二乘法非線性反演的方法同時獲得被測儲層巖石樣品的壓縮係數與密度值分別為:K s與P s，包括: 在所述差分共振聲譜裝置中的N個位置中的每一個測量位置，聯立求解如下二元一次方程:
8.如權利要求5所述同時獲取儲層巖石低頻彈性性質與密度的系統，其特徵在於，所述差分共振聲譜裝置中的震源 為壓電陶瓷的聲波源，該震源為10片高頻壓電陶瓷片並聯連接而成，並放置於圓柱形有機玻璃容器底部，通過功率放大器與鎖相放大器的輸出端連接。
全文摘要
本發明提供一種同時獲取儲層巖石低頻彈性性質與密度的方法及系統，該方法獲取被測儲層巖石樣品S、彈性性質已知的第一標準樣品Al及第二標準樣品Lu，其中，第一標準樣品的壓縮係數與密度為κal與ρal，第二標準樣品的壓縮係數與密度為κlu與ρlu；測量並獲取第一標準樣品的體積Val和第二標準樣品的體積Vlu、以及被測儲層巖石樣品體積Vs；測量並獲取差分共振聲譜裝置的空聲共振腔共振頻率f0；在所述差分共振聲譜裝置中的N個位置測量共振頻率fal,i(i＝1,2...N)，flu,i(i＝1,2...N)，以及fs,i(i＝1,2...N)；利用上述參數，通過最小二乘法非線性反演的方法同時獲得被測儲層巖石樣品的壓縮係數與密度值分別為κs與ρs。本發明可以同時獲得高精度的儲層巖石低頻彈性性質與密度。
文檔編號G01N9/24GK103217358SQ20131012047
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月9日 優先權日2013年4月9日
發明者趙建國 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油大學(北京)