本發(fā)明涉及油氣地質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于檢測待測頁巖樣品的壓電系數(shù)的方法，還涉及一種用于檢測待測頁巖樣品的壓電系數(shù)的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

自發(fā)現(xiàn)巖石具有壓電性以來，本領(lǐng)域技術(shù)專家首先提出了室內(nèi)測定巖石壓電模數(shù)的方法，提供了我國首批含石英巖石壓電模數(shù)數(shù)據(jù)，研究了影響巖石壓電性的因素，為壓電法找礦提供了依據(jù)。此后的研究發(fā)現(xiàn)巖石的壓電效應(yīng)具有各向異性，不同方向巖石的壓電效應(yīng)強弱有一定的差異。沿X軸(電軸)施加壓力(或拉力)時，只在垂直于X軸的面上產(chǎn)生壓電效應(yīng)；沿Y軸(機械軸)施加壓力(或拉力)時，只在垂直于X軸的面上產(chǎn)生壓電效應(yīng)，在垂直于Y軸的面上部產(chǎn)生壓電效應(yīng)；沿Z軸(光軸)施加壓力(或拉力)時，不產(chǎn)生壓電效應(yīng)。這在客觀上就要求要完整準(zhǔn)確地描述巖石的壓電效應(yīng)，就必須注意測試巖石壓電效應(yīng)時施加外力的方向與X、Y、Z軸的空間關(guān)系問題。

頁巖具有壓電效應(yīng)，已被發(fā)現(xiàn)和證實。頁巖的壓電效應(yīng)研究具有理論和實踐意義。頁巖中的石英晶體與人工晶體在個體大小、形成環(huán)境等方面具有較大差異。頁巖中的石英晶體個體細小，經(jīng)歷了沉積、成巖、構(gòu)造等地質(zhì)作用，在頁巖中石英晶體的產(chǎn)狀或長軸水平、或傾斜呈現(xiàn)多種產(chǎn)狀。因此，亟需一種能夠?qū)搸r中石英晶體進行定向條件下的壓電系數(shù)的檢測方法和系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對巖石壓電效應(yīng)具有各向異性的特性，以及現(xiàn)有技術(shù)中缺乏巖石中石英晶體長軸展布方向的研究方法，不能滿足巖石壓電性測試需要的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供了一種用于在定向條件下檢測待測頁巖樣品的壓電系數(shù)的方法及系統(tǒng)，為巖石壓電性測試及其應(yīng)用研究提供了新手段。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于檢測待測頁巖樣品的壓電系數(shù)的方 法，其包括：

從所述待測頁巖樣品上獲取第一子樣品；

檢測所述第一子樣品中石英晶體的長軸展布方向，并將所述第一子樣品中石英晶體的長軸展布方向確定為所述待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向；

根據(jù)所述待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向，從所述待測頁巖樣品上獲取第二子樣品；

檢測所述第二子樣品的壓電系數(shù)，并將所述第二子樣品的壓電系數(shù)作為所述待測頁巖樣品的壓電系數(shù)。

優(yōu)選的是，基于巖石樣品掃描電子顯微鏡分析方法檢測所述第一子樣品中石英晶體的長軸展布方向。

優(yōu)選的是，根據(jù)所述待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向，從所述待測頁巖樣品上獲取第二子樣品，包括：

從所述待測頁巖樣品上獲取呈立方體的第二子樣品，并使所述第二子樣品的任一表面與所述待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向平行。

優(yōu)選的是，根據(jù)所述待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向，從所述待測頁巖樣品上獲取第二子樣品，包括：

從所述待測頁巖樣品上獲取呈圓柱體的第二子樣品，并使所述第二子樣品的徑向方向與所述待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向平行。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于檢測待測頁巖樣品的壓電系數(shù)的系統(tǒng)，其包括：

第一獲取模塊，設(shè)置為從所述待測頁巖樣品上獲取第一子樣品；

第一檢測模塊，設(shè)置為檢測所述第一子樣品中石英晶體的長軸展布方向，并將所述第一子樣品中石英晶體的長軸展布方向確定為所述待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向；

第二獲取模塊，設(shè)置為根據(jù)所述待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向，從所述待測頁巖樣品上獲取第二子樣品；

第二檢測模塊，設(shè)置為檢測所述第二子樣品的壓電系數(shù)，并將所述第二子樣品的壓電系數(shù)作為所述待測頁巖樣品的壓電系數(shù)。

優(yōu)選的是，所述第一檢測模塊具體設(shè)置為：基于巖石樣品掃描電子顯微鏡分析方法檢測所述第一子樣品中石英晶體的長軸展布方向。

優(yōu)選的是，所述第二獲取模塊具體設(shè)置為：

從所述待測頁巖樣品上獲取呈立方體的第二子樣品，并使所述第二子樣品的任一表面與所述待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向平行。

優(yōu)選的是，所述第二獲取模塊具體設(shè)置為：

從所述待測頁巖樣品上獲取呈圓柱體的第二子樣品，并使所述第二子樣品的徑向方向與所述待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向平行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述方案中的一個或多個實施例可以具有如下優(yōu)點或有益效果：

應(yīng)用本發(fā)明實施例提供的方法，能夠?qū)搸r樣品的壓電性進行多向測試，獲得頁巖樣品的壓電效應(yīng)的完整信息，為資料應(yīng)用研究奠定基礎(chǔ)，為巖石壓電性測試及其應(yīng)用研究提供了新手段。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1示出了本發(fā)明實施例用于檢測待測頁巖樣品的壓電系數(shù)的方法的流程示意圖；以及

圖2示出了本發(fā)明實施例用于檢測待測頁巖樣品的壓電系數(shù)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達成技術(shù)效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

針對巖石壓電效應(yīng)具有各向異性的特性，以及現(xiàn)有技術(shù)中缺乏巖石中石英晶體長軸展布方向的研究方法，不能滿足巖石壓電性測試需要的現(xiàn)狀，本發(fā)明實施 例提供了一種用于在定向條件下檢測待測頁巖樣品的壓電系數(shù)的方法，為巖石壓電性測試及其應(yīng)用研究提供了新手段。

如圖1所示，是本發(fā)明實施例的用于檢測待測頁巖樣品的壓電系數(shù)的方法的流程示意圖。本實施例所述的檢測方法，主要包括以下步驟101至104。

在步驟101中，從待測頁巖樣品上獲取第一子樣品。

具體地，在待測頁巖樣品上采用切割或者敲擊等方法獲得第一子樣品。優(yōu)選地采用切割的方法獲取第一子樣品。在切割時，一般首選沿著垂直于待測頁巖樣品的層理的方向或沿著巖心樣品軸向的方向進行切割。通過切割方式獲取的第一子樣品的表面平整，便于檢測其中石英晶體的長軸展布方向。當(dāng)然，在具體實施時也可以采用敲擊的方式獲取第一子樣品。由于通過敲擊的方式獲取的第一子樣品表面不平整，檢測面的方向也不易控制，因此一般在不要求檢測精度的情況下才會采用敲擊方式。獲取第一子樣品后，在第一子樣品上標(biāo)記好觀察面，并在待測頁巖樣品上標(biāo)記第一子樣品坐落的位置和方向。

在步驟102中，檢測第一子樣品中石英晶體的長軸展布方向，并將第一子樣品中石英晶體的長軸展布方向確定為待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向。

具體地，在本發(fā)明一優(yōu)選的實施例中，基于巖石樣品掃描電子顯微鏡分析方法檢測第一子樣品中石英晶體的長軸展布方向。這里，巖石樣品掃描電子顯微鏡分析方法可以是GB/T18295-2001油氣儲層砂巖樣品掃描電子顯微鏡分析方法，也可以是SY/T5162-1997(2005)巖石樣品掃描電子顯微鏡分析方法或者SY/T5162-2014巖石樣品掃描電子顯微鏡分析方法。由于上述兩種巖石樣品掃描電子顯微鏡分析方法均為本領(lǐng)域技術(shù)人員為獲取頁巖樣品的長軸展布方式所采用的常規(guī)手段，因此在本文中不再進行展開說明。另外，需要對本文中涉及的頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向進行以下說明：低溫石英常呈帶尖頂?shù)牧街鶢罹w產(chǎn)出，其柱狀延伸方向稱為長軸展布方向。在研究石英壓電性時，將石英置于直角坐標(biāo)系中，其中長軸展布方向作為Z軸，也稱為光軸，與Z軸互為垂直的X軸和Y軸稱為電軸和機械軸，外力沿X軸和Y軸作用時，均會產(chǎn)生壓電效應(yīng)，而當(dāng)外力沿Z軸作用時不會產(chǎn)生壓電效應(yīng)，因此，明確Z軸的展布方向，是進行頁巖壓電效應(yīng)測試和研究的基礎(chǔ)。

確定第一子樣品中石英晶體的長軸展布方向后，根據(jù)該長軸展布方向確定待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向，并進行標(biāo)記。

在步驟103中，根據(jù)待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向，從待測頁巖樣品上獲取第二子樣品。

具體地，在確定待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向后，需要根據(jù)該方向從待測頁巖樣品(準(zhǔn)確地說是去掉第一子樣品的待測頁巖樣品)獲取第二子樣品。第二子樣品的形狀優(yōu)選為立方體或者圓柱體。

優(yōu)選地采用切割的方法從待測頁巖樣品上獲取呈立方體的第二子樣品，并且切割的方向要確保待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向與第二子樣品的任意一個表面平行，并做好標(biāo)記。

另外，優(yōu)選地采用巖心柱塞取樣工具從待測頁巖樣品上獲取呈圓柱體的第二子樣品，并且取樣方向要確保待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向與第二子樣品的徑向方向平行，并做好標(biāo)記。

在步驟104中，檢測第二子樣品的壓電系數(shù)，并將第二子樣品的壓電系數(shù)作為待測頁巖樣品的壓電系數(shù)。

具體地，獲取第二子樣品后，準(zhǔn)備對第二子樣品進行壓電效應(yīng)測定。在本發(fā)明一優(yōu)選的實施例中，利用D33壓電常數(shù)測定儀(或者其它壓電常數(shù)測定裝置)對第二子樣品進行壓電常數(shù)(壓電系數(shù)或者壓電模數(shù))測定，根據(jù)壓電常數(shù)的大小分析其壓電效應(yīng)。

應(yīng)用本實施例所述的用于在定向條件下檢測待測頁巖樣品的壓電系數(shù)的方法，能夠?qū)搸r樣品的壓電性進行多向測試，獲得頁巖樣品的壓電效應(yīng)的完整信息，為資料應(yīng)用研究奠定基礎(chǔ)，為巖石壓電性測試及其應(yīng)用研究提供了新手段。

下面以來自泥巖巖心的待測頁巖樣品為例詳細闡述上述方法。

待測頁巖樣品來自泥巖巖心。首先平行于巖心軸向(垂直于水平面)以切割的方式獲得第一子樣品，并依照GB/T18295-2001油氣儲層砂巖樣品掃描電子顯微鏡分析方法或者SY/T5162-1997巖石樣品掃描電子顯微鏡分析方法，以掃描電子顯微鏡(型號：Quanta 200)對第一子樣品中石英晶體進行觀察，發(fā)現(xiàn)石英晶體多數(shù)以長軸平行于層面(近似于水平面)的方式賦存于第一子樣品中。由此可以確定，在待測頁巖樣品中，石英晶體的長軸展布方向平行于水平面。以巖心柱塞取樣工具在待測頁巖樣品上鉆取一個直徑為2.5cm、長度為3cm的圓柱體(即第二子樣品)。最后用D33壓電常數(shù)測定儀，對第二子樣品施加軸向外力，測定第二子樣品的壓電系數(shù)為0.575PC/N，說明該第二子樣品具有一定的壓電效應(yīng)， 進而說明待測頁巖樣品具有一定的壓電效應(yīng)。

相應(yīng)地，本發(fā)明實施例還提供了一種用于檢測待測頁巖樣品的壓電系數(shù)的系統(tǒng)。

如圖2所示，是本發(fā)明實施例用于檢測待測頁巖樣品的壓電系數(shù)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例所述的檢測系統(tǒng)，主要包括依次連接的第一獲取模塊201、第一檢測模塊202、第二獲取模塊203和第二檢測模塊204。

具體地，第一獲取模塊201，設(shè)置為從待測頁巖樣品上獲取第一子樣品。

第一檢測模塊202，設(shè)置為檢測第一子樣品中石英晶體的長軸展布方向，并將第一子樣品中石英晶體的長軸展布方向確定為待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向。

第二獲取模塊203，設(shè)置為根據(jù)待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向，從待測頁巖樣品上獲取第二子樣品。

第二檢測模塊204，設(shè)置為檢測第二子樣品的壓電系數(shù)，并將第二子樣品的壓電系數(shù)作為待測頁巖樣品的壓電系數(shù)。

在本實施例中，第一檢測模塊202具體設(shè)置為：基于巖石樣品掃描電子顯微鏡分析方法檢測第一子樣品中石英晶體的長軸展布方向。

在本實施例中，第二獲取模塊203具體設(shè)置為：從待測頁巖樣品上獲取呈立方體的第二子樣品，并使第二子樣品的任一表面與待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向平行。

在本實施例中，第二獲取模塊203具體設(shè)置為：從待測頁巖樣品上獲取呈圓柱體的第二子樣品，并使第二子樣品的徑向方向與待測頁巖樣品中石英晶體的長軸展布方向平行。

值得注意的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可將以上每個模塊均可制造成為自動化裝置，以使自動化的各模塊構(gòu)成一套用于檢測頁巖樣品的壓電系數(shù)的自動化流水線。本文不再對具體的自動化流水線進行展開說明。

上述各模塊中的操作的具體細化，可參見上面結(jié)合圖1對本發(fā)明方法的說明，在此不再詳細贅述。

應(yīng)用本實施例所述的用于在定向條件下檢測待測頁巖樣品的壓電系數(shù)的系統(tǒng)，能夠?qū)搸r樣品的壓電性進行多向測試，獲得頁巖樣品的壓電效應(yīng)的完整信息，為資料應(yīng)用研究奠定基礎(chǔ)，為巖石壓電性測試及其應(yīng)用研究提供了新手段。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現(xiàn)，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實現(xiàn)，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。

雖然本發(fā)明所公開的實施方式如上，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，可以在實施的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的保護范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。