[发明专利]一种弱胶结未成岩水合物超声波测试系统及方法

说明书

本发明公开了超声波测试技术领域内的一种弱胶结未成岩水合物超声波测试系统，包括多个发射换能器、多个接收换能器、发射机、多通道放大器、控制器、采集器以及计算机，发射换能器受发射机控制并发射测试超声波，接收换能器接收测试超声波并将接收到的超声波信号发送至多通道放大器，采集器采集接收到的超声波信号并发送至计算机，计算机接收并处理采集器发送的信号。该测试系统解决了如何对弱胶结未成岩水合物的大体积全面测试的问题，实现了对弱胶结未成岩水合物随温度、压力、饱和度变化时其声学特性实时变化的测量。

技术领域

本发明涉及超声波测试技术领域，特别涉及一种弱胶结未成岩水合物超声波测试系统及方法。

背景技术

由于国家经济高速发展和日益突出的环境保护要求，国内石油、天然气供需矛盾突出，国家需要大量的低碳能源。而近年来发现的可燃冰—天然气水合物是一种具有十分巨大潜力的新能量资源，主要分布于陆地永久冻土带和大陆架边缘的海底沉积物中，而其具有分布广、能量密度高、清洁等特点，所以对新能源天然气水合物资源勘探与开发引起了世界各国的广泛关注。而地球物理勘探是天然气水合物勘探和资源评价的重要手段。人们采取岩心对岩石的物理声学特性做过较长时间的研究，并利用其成果指导石油的开采做出了重大的贡献；目前在我国南海深水取芯获得的天然气水合物，大多是是弱胶结泥质水合物或粉砂质未成岩水合物。而且天然气水合物地层取芯难度大、成本高，取芯后岩样中水合物保存困难。因此，由人工合成水合物试样在实验室内实验，并通过各种模拟实验对天然气水合物进行各项地球物理实验，并获取它们的各项实验数据，以指导我国天然气的开采，是我国科研和教学的重要内容。

而现有的针对岩石样品超声波特性测试的方法，主要是采用单点测试方法或声发射测试技术，单点测试方法是根据不同的介质具有不同的超声波特性，特别是声速特性和声吸收特性，根据这些特性利用超声波在岩石样品中传播速度的差别以及声幅度的高低，来判别岩石样品是否有裂纹的存在；而声发射测试技术，则主要是接收岩石样品在受压等外力作用时发出的声波，然后对接收到的声波进行处理，从而分析岩石样品的声发射源的部位。

但本申请发明人在采用上述测试方法的过程中，发现现有技术或设备不足以用来测试分析水合物的特性，具体原因如下：

由于人工合成水合物试样是由细砂和水及其它化学物质按比例合成的松软物体，对声波具有较强的吸收和频散特性，声发射测试技术不适用于这种对声波具有强烈吸收、散射作用的弱胶结未成岩水合物；同时弱胶结未成岩水合物随温度或压力变化时内部结构为全面变化的情况，单点测试的方式不能满足大体量弱胶结未成岩水合物的大体积全面测试的要求；另外水合物的生成或分解是一个长时间动态过程，传统设备不能实现对其长时间实时测量。因此亟需一种新的超声波测试系统或设备来满足针对弱胶结未成岩水合物的测试需求。

发明内容

本申请通过提供一种弱胶结未成岩水合物超声波测试系统及方法，解决了如何对弱胶结未成岩水合物的大体积全面测试的问题，实现了对弱胶结未成岩水合物随温度、压力、饱和度变化时其声学特性实时变化的测量。

本申请实施例提供了一种弱胶结未成岩水合物超声波测试系统，包括：

发射单元，所述发射单元包括发射机和多个与所述发射机电连接的发射换能器，所述发射机用以控制所述发射换能器发射测试超声波；

接收单元，所述接收单元包括多通道放大器和多个与所述多通道放大器电连接的接收换能器，所述接收换能器用以接收测试超声波并将接收到的超声波信号发送至所述多通道放大器；

控制器，分别与所述发射机和所述多通道放大器电连接，所述控制器用以控制所述发射机工作，所述多通道放大器还用以将接收到的超声波信号放大后发送至所述控制器；

采集器，与所述控制器电连接，所述控制器还用以接收处理所述多通道放大器发送的信号并将处理后的信号发送至所述采集器；及