82-01C型岩石超声横波换能器技术性能及其使用方法

1983年5月本所岩土声学特性实验室研制的82-01A型岩石超声横波换能器通过了技术签定,近来又进一步改进研制成功了性能更好的82-01C型岩石超声横波换能器,目前己由本所工厂批量生产供有关单位使用。为使这一成果迅速推广应用,特对该换能器的技术性能和使用方法作一些介绍,以供参考。     

CYC—4A型岩石超声检测仪简介

地质矿产部水文地质工程地质技术方法研究队研制的CYC-4A型岩石超声检测仪,已于1983年11月通过了部级鉴定。该仪器在技术性能上以及配套的BPFT型系列超声换能器,都达到了国内先进水平。现已批量生产投入使用。该仪主要用于测试岩石试件的纵波及横波声速,亦可测其它固体材料,以及工程设计中不可缺少的岩石弹性力学参数如:动弹性模量、泊桑比等。在配用瞬态记录器,尚     

国内若干声波检测技术研究现状

近些年来地质矿产部水文地质工程地质技术方法研究所在岩土声波检测技术方面取得较大进展。研制了数字化岩体声波检测仪,“纯”横波换能器,及全波列声波测井仪等岩、土混凝土声波横波检测技术方法,以及宽频带窄脉冲超声换能器的研制。同时开展了桩基无损检测、地基常时微动观测、声波跨孔法大距离深、干孔岩体裂缝探测。     

岩石热导率与声波速度的相关分析

本文分析了热导率与纵、横波之间的相关关系;探讨了影响波速测试的几个主要因素;指出用超声检测技术测试岩石热导率是可行的。     

岩石的主要物理机械性质与岩石可钻性相关性的试验研究

本试验研究共钻进78种岩石,803块岩样,完成868个钻孔,总进尺82m左右。测试了岩石的压入硬度、研磨性、塑性系数、声学特性等性质,共取得各种测试数据8570个.在BCM—Ⅲ型微机上,对其数据进行了数理统计,建立了以岩石压入硬度、研磨性和塑性系数为主因子的岩石可钻性预测方程,方程的预估精度达80％左右。     

综合成岩作用和孔隙形状的岩石物理模型及其应用

横波速度对于地震模拟、AVO分析以及流体识别具有重要意义,实际测井数据中横波速度信息缺乏,因此横波速度预测已经成为岩石物理研究的一个焦点。综合Xu-White模型以及Pride模型,提出了一种新的用于计算干岩石模量的岩石物理模型。该模型综合考虑了孔隙形状和成岩作用对干岩石体积模量、剪切模量的影响,因此该模型更加合理并具有更高的精度。同时联合Gassmann理论,建立了饱和流体岩石的纵波、横波速度计算模型。将该模型成功地应用于实验室测量数据和实际测井数据的横波速度预测中,预测结果表明,基于本文提出的岩石物理模型的横波速度预测方法是行之有效的。     

基于人工鱼群算法和SCA等效理论的井中横波速度预测方法

在建立页岩岩石物理模型的基础上,根据等效自相容近似(SCA)岩石物理模型,构建出岩石的纵波速度、横波速度与岩石密度、组分和孔隙度等的定量关系,得出使理论纵波速度和实际纵波速度最接近的孔隙纵横比,进而将该孔隙纵横比作为约束条件来实现横波速度预测。反演算法利用人工鱼群算法来计算最佳孔隙纵横比,并将预测的横波速度与实际测得的横波速度对比,证明了人工鱼群算法的有效性。     

不同入射频率下超声波横波在砂岩中的传播特性研究

岩石中超声波横波声学参数与力学参数密切相关,利用超声波横波传播特性可以反演岩石力学参数,但目前相关研究成果较少,因此需要深入开展岩石中超声波横波传播特性的研究。本文以灰砂岩、红砂岩和黄砂岩为研究对象,开展50 kHz、100 kHz和200 kHz频率下超声波横波传播试验;提取波速、主频和最大幅值等声学参数进行砂岩中超声波横波的传播特性研究;通过归一化处理,分析了3种声学参数对弹性模量变化的敏感性。结果表明,在3种砂岩中,横波波速、主频都随入射频率和弹性模量增大呈非线性递增趋势,最大幅值随入射频率呈降低趋势,而弹性模量和入射频率对3种声学参数变化率的影响呈现出不同规律;整体分析发现最大幅值对砂岩弹性模量变化的敏感性最强,基于最大幅值建立了砂岩弹性模量的估算公式;基于波形、信噪比、相关性的综合考虑,建议今后采用50 kHz作为砂岩超声波横波测试的入射频率。研究成果可以为超声波测试技术的发展提供参考。     

基于岩石物理模型的页岩孔隙结构反演及横波速度预测

准确预测储层的等效孔隙纵横比对页岩储层岩石物理建模及横波速度预测具有重要意义。为分析页岩储层孔隙纵横比及预测横波速度,提出了基于岩石物理模型的页岩孔隙纵横比反演及横波速度预测方法。本文首先通过岩石物理模型建立岩石的纵、横波速度与孔隙纵横比、孔隙度和矿物组分等参数之间的定量关系,寻找最佳孔隙纵横比;然后通过使理论预测与实际测量的纵波速度之间误差达到最小的方式反演孔隙纵横比,并以此为约束预测横波速度。实际测井数据反演结果表明,龙马溪组页岩地层的孔隙纵横比稳定,而围岩的孔隙纵横比变化范围较大;说明与围岩相比,页岩的孔隙结构更为稳定。同时,预测得到的页岩横波速度与实测横波速度的误差较小,另外对于缺少矿物组分资料的页岩层段,用平均矿物组分预测得到的横波速度误差仍较小;说明与矿物组分相比,龙马溪组页岩的纵、横波速度对孔隙纵横比参数更敏感。综上所述,利用该方法可预测到较为准确的等效孔隙纵横比和横波速度。     

致密岩石纵横波波速各向异性的比较研究

通过对板岩、千枚岩、糜棱岩和变质砂岩等4种岩石在平行和垂直层理、板理的3个正交方向上的纵、横波波速试验,提出了致密岩石纵波波速的各向异性与横波波速的各向异性普遍存在着一致性和差异性两种特征。一致性特征主要表现为致密岩石的横波各向异性随纵波各向异性的增强而增强;差异性特征主要表现为在平行和垂直层理、板理的两个方向上,纵波波速的各向异性指数大于横波,亦即纵波波速的各向异性比横波更为显著。从横观各向同性弹性介质的波速方程出发,通过具体的算例对这两种特征进行了较好的理论分析。     

松辽盆地白垩系火山岩储层岩石物理声学特性分析

采集松辽盆地徐家围子地区9口探井57块营城组火山岩石样品,在模拟实际地层温度、压力条件下进行岩石物理参数测试,以期逐步实现火山岩储层流体的地球物理直接识别。采用超声脉冲透射法测定岩样的声学参数(纵波速度和横波速度),进行了不同流体状态下岩样的岩石物理参数特征分析。结果表明,在双参数域空间,特别是在体性-剪性双参数空间,火山岩含气储层与含水储层较易区分。     

基于声波测试法对鹰滩页岩各向异性分析

页岩储层通常呈薄层状结构,一般认为其岩石力学参数具有横向各向同性,而其各向异性受围压（CP）、含水率和总有机质含量（TOC）等多种因素的影响。本文对不同围压下的鹰滩（Eagle Ford）页岩进行超声波波速进行测试实验,研究围压对鹰滩页岩波速及岩石力学各向异性的影响。实验结果表明,鹰滩页岩属于弱各向异性多孔介质,并具有横向各向同性、垂向各向异性的性质。纵波（P波）和横波（S波）波速随围压的增大而增大,特别是在低围压范围内增幅显著,同时围压增大会降低纵波和横波的各向异性,纵波各向异性比横波各向异性对围压更敏感。对鹰滩页岩各向异性分析为页岩储层压裂过程中裂缝的起裂和延伸规律研究提供了必要的力学参数。     

塔河油田古生界碎屑岩岩石物理特征

以岩石物理理论为基础,在变温、变压条件下对塔河油田志留系和泥盆系岩样进行超声波纵、横波速度及密度测定,岩石物理试验表明塔河油田饱水岩样、饱油岩样和泥岩,纵波速度和横波速度都具有很好的线性关系,岩石的纵横波速度均随着温度压力的增加而增大。干岩石以及饱含水岩石的纵横波速度均随着岩石孔隙度的增加而变小。采用Shuey近似理论,根据测定的岩石物理参数,进行了AVO正演模拟,结果表明塔河地区研究目的层的AVO异常类型属于第一类。     

利用常规测井资料基于岩石物理和多矿物分析反演横波速度

测井横波速度是测井地震联合反演的重要标定参数.为克服大量老井缺少横波速度资料和现有横波速度估算方法的不足, 基于孔隙介质岩石物理理论, 通过常规测井资料求取多矿物组分, 利用VRH模型求得地层的等效弹性模量; 最后利用纵波速度作为约束条件, 根据Biot-Gassmann方程得到地层横波速度.计算结果与实测结果对比表明, 平均相对误差限在5%左右, 与Xu-White模型相比, 该方法物理意义更为明确, 使用更简便, 计算精度提高一倍左右.      

磁性组构的测量方法与装置及其测定结果对比

本文讨论了国内外采用的几种测定岩石磁性组构参数的测量方法及装置,对各测量方法所测定结装与测试技术所产生的随机误差来源加以讨论。并由实验结果表明采用卡帕桥KLY—1 KLY—2型仪器与合理的测量方法得到的磁性组构参数均达到精度要求,结果是令人满意的。     

各向异性碳酸盐岩储层精细横波速度估算方法

横波速度测井曲线是叠前地震反演必不可少的资料,在储层预测中起着非常重要的作用,但在研究中比较缺乏.考虑到地下储层的复杂多样性,为了准确求取地下储层的横波速度曲线,通过对碳酸盐岩储层物性的分析及其裂缝对储层的各向异性分析,根据其特征,首次建立了各向异性碳酸盐岩储层的岩石物理理论模型,并依据此模型对各向异性碳酸盐岩储层的横波速度进行了估算.在此基础上,引入反演的思想,利用测井约束反演及叠前地震道集的弹性波形反演等方法,对基于岩石物理理论模型的初步估算横波速度进行了修正,确保了估算结果的准确性,得到了与地下储层更加吻合的精细横波速度;通过实际资料试算,对估算横波与实测横波进行了对比分析.结果表明,该估算方法可成功模拟各向异性碳酸盐岩储层的横波速度,并在实际工区得到很好的应用.     

岩石粘弹性非定常蠕变方程的参数辨识

近年来,由于力学试验手段和技术的迅速发展,岩石的流变试验的研究也取得了极大的进展。在此基础上,不少学者开始着手探索基于试验结果分析来建立非线性的粘弹性本构模型。作者在页岩蠕变试验数据的基础上,分析了岩石粘弹性变形随应力水平不同和时间发展的变化规律。从元件型本构方程出发验证引入非定常参数的必要性。建立了一维情况下非定常粘弹性模型的蠕变方程,通过理论计算结果与试验结果的对比,发现非定常粘弹性模型比定常粘弹性模型更为准确的反映了岩石的粘弹性变形性能。     

基于岩石物理模型的测井约束横波速度计算方法研究

在横波速度计算方面采用经验公式往往精度有限,通过对岩石物理模型的研究分析,采用Xu-White模型法来计算横波速度。为了减少误差,应用模拟退火算法对孔隙度参数进行修正,再利用修改后的孔隙度,结合其它参数最终得到精确的横波速度。在实际工区中,计算的横波速度和实际的横波速度吻合程度较高,误差小于10%。     

脉冲压缩方法检测岩石弹性波速度

针对岩石弹性波速度检测信噪比低、回波信号初至时间不易判读,以及较长岩石（或混凝土）超声检测难以穿透问题,提出用脉冲压缩方法检测弹性波速度。该方法与超声脉冲法检测的不同之处是在发射端采用编码信号激励,在接收端进行匹配滤波,得到高信噪比的压缩信号。介绍线性调频信号的宽时宽带特性,分析了脉冲压缩的基本原理和数字实现过程。试验研究了换能器带宽对激发信号的影响。用常规的单脉冲法和脉冲压缩方法检测了多个岩样的弹性波速度,试验结果表明,两种检测结果差异较小。给出了脉冲压缩方法用于岩石弹性波速度检测的具体步骤和计算过程。综合分析,脉冲压缩方法检测岩石弹性波速度是可行的,能够用于岩土工程的质量评价。     

非规则砂岩节理剪切变形本构关系试验研究

岩石节理剪切变形对岩体工程的安全性和稳定性具有重要影响。为研究常法向应力下岩石节理剪切变形本构关系,采用RDS-200型岩石直剪仪对非规则砂岩节理进行了不同法向应力下的直剪试验。根据岩石节理剪切应力?位移全程曲线形状特征,将其依次划分为峰前压密阶段、线性阶段、屈服阶段和峰后软化阶段;根据剪切应力在峰后软化阶段降低幅度和速率大小,将岩石节理剪切应力?位移曲线划分为3种类型：峰后平台型、峰后缓降型和峰后跌落型。基于岩石节理剪切应力?位移曲线各阶段剪切变形特征,采用分段函数建立了岩石节理剪切变形本构模型。与其他模型相比,新提出的岩石节理剪切变形本构模型对试验数据拟合精度更高,更好地描述了岩石节理剪切应力?位移全程曲线。另外,在通过岩石节理直剪试验由经验公式确定模型参数之后,所提出本构模型可在不同法向应力下实现对不同粗糙度岩石节理剪切应力?位移曲线的预测。研究结果对岩石节理剪切变形的数值模拟和工程估计具有一定的实用价值。