本發(fā)明涉及地球物理技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，涉及一種飽和流體儲(chǔ)層模型的檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

隨著石油勘探技術(shù)發(fā)展至今，大規(guī)模的油氣田都已基本發(fā)現(xiàn)，因此提高老油田的采收率也變得越來(lái)越重要。提高現(xiàn)有油氣藏采收率的唯一有效途徑是進(jìn)一步弄清巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性和巖石內(nèi)部含油氣的情況，為了做到這一點(diǎn)，通常會(huì)采用地震測(cè)量法的方式。地震測(cè)量是指以炸藥作為震源(即人工地震)，利用地震反射聲波檢測(cè)地層的情況。巖層在含有流體、不含流體或含不同流體等不同情況下，反射聲波的波速和振幅會(huì)有所不同。利用這種特性，可以分析地下流體的性質(zhì)并監(jiān)視流體運(yùn)移和擴(kuò)散情況。而對(duì)地震勘探的研究，一般通過(guò)物理模擬的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

物理模擬是通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬真實(shí)的物理過(guò)程的方法。具體是將實(shí)際地形縮小為物理模型，然后利用聲波(或超聲波)等振動(dòng)信號(hào)的檢測(cè)來(lái)模擬野外地震波的檢測(cè)。在對(duì)物理模型進(jìn)行振動(dòng)信號(hào)的反射檢測(cè)時(shí)，振動(dòng)信號(hào)的反射效果既與薄層模型的內(nèi)部性質(zhì)有關(guān)，又與振動(dòng)信號(hào)的頻率有關(guān)。比如，當(dāng)振動(dòng)信號(hào)從高頻變?yōu)榈皖l時(shí)，含油的薄層模型中振動(dòng)信號(hào)的反射效果表現(xiàn)為振幅增加，傳播時(shí)間延遲。因此，這種幅度及相位的變化可以用于流體薄層厚度的檢測(cè)和流體類型的估計(jì)。

本發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下技術(shù)問(wèn)題：目前的物理模擬實(shí)驗(yàn)中，通常采用超聲波探頭產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)，但是超聲波探頭能產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)的帶寬較窄，難以實(shí)現(xiàn)跨頻帶的振動(dòng)信號(hào)的檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種飽和流體儲(chǔ)層模型的檢測(cè)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù) 中難以實(shí)現(xiàn)跨頻帶的振動(dòng)信號(hào)的檢測(cè)的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明提供一種飽和流體儲(chǔ)層模型的檢測(cè)方法，包括：

將疊堆壓電陶瓷設(shè)置于儲(chǔ)層模型的表面；

向所述儲(chǔ)層模型注入流體，至所述儲(chǔ)層模型的飽和流體薄層達(dá)到飽和；

利用所述疊堆壓電陶瓷向所述儲(chǔ)層模型發(fā)射不同頻率的振動(dòng)信號(hào)；

對(duì)所述儲(chǔ)層模型的檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行不同頻率的振動(dòng)信號(hào)的反射檢測(cè)。

進(jìn)一步的是，在向所述儲(chǔ)層模型注入流體之前，還包括：

利用所述疊堆壓電陶瓷向所述儲(chǔ)層模型發(fā)射不同頻率的振動(dòng)信號(hào)；

對(duì)所述儲(chǔ)層模型的檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行不同頻率的振動(dòng)信號(hào)的反射檢測(cè)。

優(yōu)選的是，所述疊堆壓電陶瓷的緊貼所述儲(chǔ)層模型的表面和遠(yuǎn)離所述儲(chǔ)層模型的表面，能夠同時(shí)發(fā)射振幅相同、相位相反的振動(dòng)信號(hào)。

進(jìn)一步的是，該檢測(cè)方法還包括：

對(duì)所述疊堆壓電陶瓷的遠(yuǎn)離所述儲(chǔ)層模型的表面進(jìn)行不同頻率的振動(dòng)信號(hào)的檢測(cè)。

進(jìn)一步的是，所述疊堆壓電陶瓷發(fā)射的振動(dòng)信號(hào)的頻率范圍為1kHz至200kHz。

優(yōu)選的是，所述儲(chǔ)層模型的飽和流體薄層分為至少兩個(gè)相互隔離的分區(qū)。

進(jìn)一步的是，向所述儲(chǔ)層模型中注入流體，具體為：

分別向所述儲(chǔ)層模型中不同的分區(qū)注入水和油。

進(jìn)一步的是，所述儲(chǔ)層模型包括兩層脆性材料，以及位于所述兩層脆性材料之間的飽和流體薄層。

優(yōu)選的是，所述脆性材料為環(huán)氧樹脂或有機(jī)玻璃。

優(yōu)選的是，所述飽和流體薄層為砂巖或仿砂巖材料。

本發(fā)明帶來(lái)了以下有益效果：本發(fā)明提供的飽和流體儲(chǔ)層模型的檢測(cè)方法中，采用疊堆壓電陶瓷作為信號(hào)發(fā)射裝置，向儲(chǔ)層模型發(fā)射振動(dòng)信號(hào)。因?yàn)榀B堆壓電陶瓷一般工作在非諧振狀態(tài)，且具有很大的工作帶寬，所以在對(duì)飽和流體儲(chǔ)層模型進(jìn)行檢測(cè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)跨頻帶的振動(dòng)信號(hào)的檢測(cè)。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分的從說(shuō)明書中變得顯而易見，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說(shuō)明

為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要的附圖做簡(jiǎn)單的介紹：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的飽和流體儲(chǔ)層模型的檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的飽和流體儲(chǔ)層模型的檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理圖；

圖3是圖1中疊堆壓電陶瓷的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說(shuō)明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種飽和流體儲(chǔ)層模型的檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法，能夠在室內(nèi)條件下，對(duì)流體飽和儲(chǔ)層模型進(jìn)行寬頻帶測(cè)量，從而可以估計(jì)飽和儲(chǔ)層中的流體成分。

如圖1和圖2所示，該檢測(cè)系統(tǒng)主要包括儲(chǔ)層模型1、流體輸入裝置2、信號(hào)發(fā)射裝置和信號(hào)檢測(cè)裝置。

儲(chǔ)層模型1包括兩層脆性材料12，以及位于兩層脆性材料12之間的飽和流體薄層11。其中，兩層脆性材料12可以采用同一種材料，優(yōu)選為環(huán)氧樹脂或有機(jī)玻璃，飽和流體薄層11優(yōu)選為砂巖或仿砂巖材料。

流體輸入裝置2用于向儲(chǔ)層模型1的飽和流體薄層11中注入流體，由輸入流體選擇及流量控制單元控制輸入流體的種類、流量和流速。作為一個(gè)優(yōu)選方案，飽和流體薄層11可分為至少兩個(gè)相互隔離的分區(qū)，流體輸入裝置2分別向不同的分區(qū)注入水和油。本實(shí)施例中，飽和流體薄層11分為三個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)都設(shè)置有注入口，第一個(gè)分區(qū)注入水，第二個(gè)分區(qū)注入油，第三個(gè)分區(qū)注入氣體(可以是甲烷等氣體)，使三個(gè)分區(qū)的檢測(cè)結(jié)果能夠相互對(duì)照。另外，在每個(gè)注入口的對(duì)側(cè)都設(shè)置有閥門，以便于在需要時(shí)將飽和流體薄層11內(nèi)的流體排出。

信號(hào)發(fā)射裝置設(shè)置于儲(chǔ)層模型1的表面，信號(hào)發(fā)射裝置為疊堆壓電陶瓷3，用于向儲(chǔ)層模型1發(fā)射振動(dòng)信號(hào)。疊堆壓電陶瓷3作為震源，它將信號(hào)發(fā)生器經(jīng) 陶瓷驅(qū)動(dòng)電源輸出的電壓驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波或超聲波的振動(dòng)信號(hào)向儲(chǔ)層模型1內(nèi)部發(fā)射，其發(fā)射的振動(dòng)信號(hào)的頻率范圍可達(dá)到1kHz至200kHz。

如圖3所示，疊堆壓電陶瓷包括疊置的若干片壓電陶瓷11，這些壓電陶瓷11物理串聯(lián)，電學(xué)并聯(lián)或者串聯(lián)，而疊堆壓電陶瓷的上下兩端是絕緣瓷片12，且疊層型壓電陶瓷外表面噴涂絕緣漆。位于中間的每片壓電陶瓷11的厚度在0.1mm左右，疊堆壓電陶瓷兩側(cè)鍍有導(dǎo)電層13，分別為正電極和負(fù)電極，與陶瓷驅(qū)動(dòng)電源相連。疊堆壓電陶瓷的效率比單片壓電陶瓷高，通過(guò)一次受壓，所有的壓電陶瓷都會(huì)起電。

疊堆壓電陶瓷在外加信號(hào)驅(qū)動(dòng)下振動(dòng)時(shí)，其上下兩個(gè)面能夠分別產(chǎn)生振幅相同、相位相反的振動(dòng)信號(hào)。也就是，疊堆壓電陶瓷設(shè)置于儲(chǔ)層模型的表面之后，其緊貼儲(chǔ)層模型的表面和遠(yuǎn)離儲(chǔ)層模型的表面，能夠同時(shí)發(fā)射振幅相同、相位相反的振動(dòng)信號(hào)。

信號(hào)檢測(cè)裝置優(yōu)選為掃描式激光測(cè)振儀，用于對(duì)儲(chǔ)層模型的檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行振動(dòng)信號(hào)的反射檢測(cè)。進(jìn)一步的是，信號(hào)檢測(cè)裝置還可以用于對(duì)疊堆壓電陶瓷的遠(yuǎn)離儲(chǔ)層模型的表面進(jìn)行振動(dòng)信號(hào)的檢測(cè)。

如圖1和圖2所示，本實(shí)施例中，掃描式激光測(cè)振儀的掃描激光頭4吊裝在儲(chǔ)層模型1上方，可以對(duì)震源及儲(chǔ)層模型1表面設(shè)定好的各檢測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。其一次測(cè)量的檢測(cè)點(diǎn)數(shù)最多可達(dá)512×512個(gè)，測(cè)量頻率范圍可從1Hz到350kHz。炮點(diǎn)和檢測(cè)點(diǎn)的分布只要符合定位準(zhǔn)確、分布均勻和覆蓋均勻，就可以在采集后采用現(xiàn)有控制器、譯碼器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、圖形顯示等地震數(shù)據(jù)處理程序進(jìn)行處理，并最終得到不同頻率下的飽和流體儲(chǔ)層的反射信號(hào)圖像。

本發(fā)明實(shí)施例提供的飽和流體儲(chǔ)層模型的檢測(cè)方法包括以下步驟：

S1：將疊堆壓電陶瓷設(shè)置于儲(chǔ)層模型的表面。

具體的，可以將多個(gè)疊堆壓電陶瓷設(shè)置在儲(chǔ)層模型的表面，使疊堆壓電陶瓷的振動(dòng)信號(hào)發(fā)射面與儲(chǔ)層模型的表面緊貼。

S2：利用疊堆壓電陶瓷向儲(chǔ)層模型發(fā)射不同頻率的振動(dòng)信號(hào)，并對(duì)儲(chǔ)層模型的檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行不同頻率的振動(dòng)信號(hào)的反射檢測(cè)。

信號(hào)發(fā)生器輸出實(shí)驗(yàn)需要的各種頻率的信號(hào)，經(jīng)陶瓷驅(qū)動(dòng)電源放大后傳輸至疊堆壓電陶瓷，疊堆壓電陶瓷就能夠發(fā)出相應(yīng)頻率的振動(dòng)信號(hào)。首先在儲(chǔ)層模型未注入流體的狀態(tài)(干燥狀態(tài))下，利用信號(hào)檢測(cè)裝置檢測(cè)儲(chǔ)層模型的不同頻率 的振動(dòng)信號(hào)的反射信號(hào)并記錄，可以作為對(duì)照數(shù)據(jù)。

S3：向儲(chǔ)層模型注入流體，至儲(chǔ)層模型的飽和流體薄層達(dá)到飽和。

本實(shí)施例中的儲(chǔ)層模型分為三個(gè)分區(qū)，所以由流體輸入裝置分別向儲(chǔ)層模型中的第一個(gè)分區(qū)和第二個(gè)分區(qū)注入水和油，直至第一個(gè)分區(qū)和第二個(gè)分區(qū)達(dá)到飽和，而第三個(gè)分區(qū)不注入流體(或注入氣體)。儲(chǔ)層模型中不斷注入流體至飽和，即為飽和流體儲(chǔ)層模型。

S4：利用疊堆壓電陶瓷向儲(chǔ)層模型發(fā)射不同頻率的振動(dòng)信號(hào)，并對(duì)儲(chǔ)層模型的檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行不同頻率的振動(dòng)信號(hào)的反射檢測(cè)。

疊堆壓電陶瓷就向飽和流體儲(chǔ)層模型發(fā)射各種頻率的振動(dòng)信號(hào)，信號(hào)檢測(cè)裝置即可對(duì)飽和流體儲(chǔ)層模型進(jìn)行不同頻率信號(hào)的反射檢測(cè)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的飽和流體儲(chǔ)層模型的檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法中，采用疊堆壓電陶瓷作為信號(hào)發(fā)射裝置，向儲(chǔ)層模型發(fā)射振動(dòng)信號(hào)。因?yàn)榀B堆壓電陶瓷一般工作在非諧振狀態(tài)，具有體積小、重量輕、分辨率高、響應(yīng)速度快輸出力大、換能效率高不發(fā)熱驅(qū)動(dòng)電路相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。更重要的是，疊堆壓電陶瓷具有很大的工作帶寬，所以在對(duì)飽和流體儲(chǔ)層模型進(jìn)行檢測(cè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)跨頻帶(1kHz至200kHz)的振動(dòng)信號(hào)的檢測(cè)。并且，在上述跨頻帶范圍內(nèi)，疊堆壓電陶瓷發(fā)射的振動(dòng)信號(hào)的頻率能夠連續(xù)變化，使得飽和流體儲(chǔ)層模型對(duì)頻率變化的檢測(cè)更加精細(xì)。另外，疊堆壓電陶瓷還具有輸出功率大的優(yōu)點(diǎn)，其能夠帶動(dòng)上千牛頓的負(fù)載，因此可以應(yīng)用于厚度較大的飽和流體儲(chǔ)層模型的檢測(cè)。

本實(shí)施例中，疊堆壓電陶瓷的緊貼儲(chǔ)層模型的表面和遠(yuǎn)離儲(chǔ)層模型的表面，能夠同時(shí)發(fā)射振幅相同、相位相反的振動(dòng)信號(hào)，因此本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)方法還包括：

S5：對(duì)疊堆壓電陶瓷的遠(yuǎn)離儲(chǔ)層模型的表面進(jìn)行不同頻率的振動(dòng)信號(hào)的檢測(cè)。

本步驟可以與上述步驟S2同步進(jìn)行，此時(shí)檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)可用于調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的輸出，從而克服誤差，使疊堆壓電陶瓷發(fā)出的振動(dòng)信號(hào)能夠達(dá)到預(yù)定的振幅。

另外，本步驟還可以與上述步驟S4同步進(jìn)行，可以將所檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算，得到一個(gè)比例因子，用于后期的數(shù)據(jù)處理和圖形顯示的校正。

例如，當(dāng)放置在儲(chǔ)層模型表面的疊堆壓電陶瓷將頻率不同、驅(qū)動(dòng)電壓相同的 電信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為振動(dòng)信號(hào)時(shí)，由于疊堆壓電陶瓷對(duì)不同頻率信號(hào)的轉(zhuǎn)換效果不同，其輸出的振動(dòng)信號(hào)的幅值也不同，儲(chǔ)層模型的反射信號(hào)也會(huì)不同。如果忽視這樣的差別，在數(shù)據(jù)采集后進(jìn)行處理分析時(shí)就會(huì)造成誤差，即無(wú)法知道接收到的某一頻率的振動(dòng)信號(hào)的大小變化是受儲(chǔ)層模型衰減的影響，還是由發(fā)射源輸出大小引起的。

而本實(shí)施例中，步驟S5中得到的數(shù)據(jù)可以用于后期的處理和解釋，從而能夠分辨出振動(dòng)信號(hào)的大小變化的真實(shí)原因。

雖然本發(fā)明所公開的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所公開的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。