[发明专利]一种低频测量系统中的样品及制备方法和使用方法

说明书

一种低频测量系统中的样品及制备方法和使用方法，包括标准件、样品、振动源、应变片、超声波探头(P波和S波)、水压端；其中标准件内包括中段圆柱体、上端和下端，上端内部嵌有超声波探头(P波和S波)，中段为中空结构。水压端下端嵌有超声波探头(P波和S波)。样品表面粘贴4组应变片(水平方向和竖直方向)，每组应变片等间隔放置。标准件表面等间隔(90°)粘贴四个竖直方向应变片。在进行地震频带测量(2Hz‑800Hz)时，将水压端、样品、标准件和振动源依次从上至下叠放，且利用水压泵通过水压端施加预竖直方向压力600Psi。本发明提供的样品制备方法可实现地震频带弹性参数测量，且效率高，可进行重复性测量。

技术领域

本发明属于岩石测量技术领域，涉及一种在实验室中实现地震频带内弹性参数测量的技术，具体涉及一种低频测量系统中的样品及制备方法和使用方法。

背景技术

由于波的频散与衰减有多种成因，而且在其所分析的频率范围内占有相对优势。因此，一定程度上，实验观测结果有助于理解所观测现象的形成机理。当波通过含孔隙流体的岩石时，波场扰动会引起不同特性的孔隙之间产生压力差，为了让孔隙内部压力达到平衡，就会发生流体交换，导致流体相对于岩石骨架产生相对运动，部分能量就会因为摩擦生成热能而耗散，该过程称之为波的本征频散与衰减。

波的频散与衰减对频率有一种强烈的依赖关系。根据岩石物理测量技术发展历程，超声波测量、共振棒谐波振动测量及应力应变测量技术先后被用来直接测量介质的弹性性质。

超声波震源一般是压电换能器，其频率为10⁶Hz左右，由于其易于实现，测量精度高，因此首先被用来研究多孔介质在不同测量条件下的波频散与衰减性质。具体而言，脉冲发射法和透射法被用来测量波的频散与衰减，二者基本原理相同，但其应用则有细节差异。然而，超声波观测条件下的频率范围(频率为10⁶Hz)与野外实际地震资料采集采用的频率(地震为50Hz左右，测井为10kHz)相比是完全不同的，因此超声波观测的频散与衰减结果及建立的岩石物理模型很难直接应用到实际地震资料的解释与储层预测中，这主要是因为频率(波长)与介质尺度的相互关系对波传播特性具有不可忽视的影响。因此，利用共振棒产生谐波振动测量技术被应用到多孔介质的弹性参数测量，振动可用压电、静电元件激发或电磁激发源。其频带覆盖范围为0.5～9kHz。Murphy(1982,1984)和Yin(1992)又将共振棒测量频率拓展到0.3～14kHz，使得测量的频散和衰减关系可以用来定量化解释测井数据，但由于在实验室难以测量大于一米的样品，因而很难使测量频段降低到地震波频带。

Spencer首次把应力应变测量法应用到孔隙介质中来测量波的频散与衰减，且满足地震波的基本特征：(1)频率覆盖范围可从几Hz到10³Hz；(2)满足远场地震波的弹性形变要求，即施加应力引起的介质应变小于10^-6。故其测量结果可直接应用来刻画多孔介质的地震响应特征。虽然很多学者在地震频带内测量波频散与衰减方面取得进展，但是在实验室进行应力应变测量依然面临很多挑战。其中一个关键难点是如何进行样品制备，让样品制备过程对测量结果产生误差影响最小。此外，如何进行样品制备使得测量结果具有代表性和可重复性是另外一个值得研究的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供了一种低频测量系统中的样品及制备方法和使用方法，可以达到测量结果准确、具有代表性、同时可进行重复测量的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种低频测量系统中的样品制备方法，首先制作标准件，标准件包括由下向上依次设置的下端体、中空结构的中段圆柱体与上端体；上端体顶部嵌有第一超声纵波探头和第一超声横波探头；

然后制作样品，样品呈圆柱状，样品表面贴有四组等间距分布的应变片，每组应变片包括第一水平应变片和第一竖直应变片，四组应变片在样品周向上均匀分布；