岩心裂缝宽度下快慢横波衰减系数测量方法技术

本发明专利技术公开了岩心裂缝宽度下快慢横波衰减系数测量方法，该方法通过测量压裂前后快慢横波的幅度，并引入相对衰减系数，计算压裂前后快慢横波的对应的相对衰减系数，在将有裂缝后相对衰减系数减去对应的无裂缝时相对衰减系数，即得到裂缝对快慢横波衰减的影响。该方法可剔除岩样各向异性对快慢横波衰减影响，仅考虑裂缝宽度对快慢横波衰减影响，可定量评价裂缝。

Method for measuring attenuation coefficient of fast and slow shear wave in core crack width

The invention discloses a core crack width under the shear wave attenuation coefficient measurement method, this method is based on the measurement of shear wave amplitude before and after fracturing, and introduces the relative attenuation coefficient, calculate the relative attenuation coefficient before and after fracturing in the corresponding shear wave, there will be cracks after the relative attenuation coefficient minus the corresponding cracks when the relative attenuation coefficient, i.e. influence of cracks on the shear wave attenuation. The method can eliminate the influence of anisotropy of the sample on the attenuation of the fast and slow shear wave, only consider the influence of the crack width on the attenuation of the fast and slow wave, and can quantitatively evaluate the crack.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及耦极横波测井
，具体涉及岩心裂缝宽度下快慢横波衰减系数测量方法。
技术介绍
岩石声波特性是油气勘探开发中储层评价的关键的地球物理参数之一，是声波测井资料解释与应用的基础。横波在含有裂缝的各向异性介质中传播时，会产生横波分裂现象，形成快横波和慢横波，而且快、慢横波的差异程度与地层裂缝的发育程度成比例，因此横波分裂现象主要体现的是裂缝信息。针对岩心纵横波速度、幅度衰减的相关研究，有助于更全面地理解含油气储层的孔隙结构，对识别目标层、估算储集层的孔隙饱和度等都具有重要意义。其中，在各向异性介质中，横波的传播特征要随其内部结构特征的方位而改变。因此，可以利用方位角来确定横波偏振与介质的结构方位之间的关系。在实际测试中，为了方便起见，选择了一个参考方向作为介质的结构方向，参考方向与原结构方向或重合、或平行、或垂直，故换能器偏振与参考方向的夹角就表示了介质的结构方位。目前，实验室内对岩石速度各向异性的测量方法有两种：一种是按横波发射源和接收换能器的偏振按“尼科耳棱镜”法放置时、在各向异性岩样中能观察到横波分裂的两个分量；另一种用旋转法测试可正确地获得两个横波分量的初至时间，从而得出岩样的各向异性程度。这两种方法基本是相同的，区别在于横波收发换能器偏正方向的旋转方式不同：“尼科耳棱镜”法是将超声横波收发换能器的偏正方向相对转动，声波信号的振幅随收发换能器之间的夹角变化；旋转法则是收发换能器的偏振方向一致，转动测试岩心，可以判断岩心横波速度传播快或慢的方向，且波至起跳干净，波峰振幅大，速度测试精度高。但是这两种方法中的快慢横波受到岩样各向异性的影响，没有消除岩样各向异性的影响，不能定量评价裂缝。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种通过消除岩样各向异性影响、仅考虑裂缝宽度对快慢横波衰减影响从而能定量评价裂缝的岩心裂缝宽度下快慢横波衰减系数测量方法。岩心裂缝宽度下快慢横波衰减系数测量方法，包括如下步骤：步骤1：制作岩心，并将岩心夹在横波测量夹持器中，两端分别放置偏振方向一致的横波发射器和横波接收器；步骤2：标记一个初始参考方向，以一定角度为间隔转动岩心，测量并记录首波到达时间、快慢波幅度，确定快慢横波方向；步骤3：在岩心的快横波方向上压出一条直缝，并测量裂缝宽度；步骤4：将裂缝设置成与横波发射器、横波接收器偏振方向平行，测量平行于裂缝的快横波；将裂缝设置成与横波发射器、横波接收器偏振方向垂直，测量垂直于裂缝的慢横波；步骤5：根据步骤2获得的无裂缝时的快慢横波幅度和步骤4获得的有裂缝后的快慢横波幅度计算对应的相对衰减系数，再将有裂缝后相对衰减系数减去对应的无裂缝时相对衰减系数，即得到裂缝对快慢横波衰减的影响。进一步的，步骤5中计算相对衰减系数的方法为：快慢横波幅度相对衰减系数为：快横波幅度相对衰减系数为：慢横波幅度相对衰减系数为：其中，L为岩心的长度，Af是岩心无缝快横波的平均幅度值，As是岩心无缝慢横波的平均幅度值，Aff是岩心裂缝后快横波的平均幅度值，Asf是岩心裂缝后慢横波的平均幅度值。进一步的，横波发射器、横波接收器与岩心两端之间设有耦合材料，保持轴向压力。进一步的，岩心的两个端面的平行度偏差小于±0.2°，端面的平整度误差小于±0.1mm，端面与轴向发线的垂直度偏差小于±0.2°。本专利技术的岩心裂缝宽度下快慢横波衰减系数测量方法，通过测量压裂前后快慢横波的幅度，并引入相对衰减系数，计算压裂前后快慢横波的对应的相对衰减系数，在将有裂缝后相对衰减系数减去对应的无裂缝时相对衰减系数，即得到裂缝对快慢横波衰减的影响，可剔除岩样各向异性对快慢横波衰减影响，仅考虑裂缝宽度对快慢横波衰减影响，有利于定量识别裂缝张开度或裂缝密度，为地层裂缝系统的发育方向和发育程度预测提供依据,且有助于裂缝性油气藏的研究。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为岩心声波测量示意图；图3为压裂前后的实验岩心；图4裂缝横波的测量方向；图5为岩心无裂时的快慢横波；图6为与图5岩心对应的有缝后的快慢横波。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供一种岩心裂缝宽度下快慢横波衰减系数测量方法，其流程如图1所示，具体过程如下：步骤1：制作岩心，并将岩心夹在横波测量夹持器中，两端分别放置偏振方向一致的横波发射器和横波接收器。具体的，岩心加工遵照国家标准《工程岩体试验方法标准》(GB/T50266-2013)制备，保证柱塞岩心的两个端面的平行度偏差小于±0.2°，端面的平整度误差小于±0.1mm，端面与轴向发线的垂直度偏差小于±0.2°。如图2所示，将岩心夹在横波测量夹持器中，两端分别放置偏振方向一致的横波发射器和横波接收器。横波发射器和横波接收器的直径小于岩心的直径，频率范围250KHz-500KHz。横波发射器、横波接收器与岩心之间设有耦合材料，如采用0.1mm-0.2mm的锡箔或铝箔作为耦合材料，保持轴向压力2MPa(模拟地面)。当只有0.1mm-0.2mm的锡箔或铝箔时，对测量仪器进行零时标定。步骤2：标记一个初始参考方向，以一定角度为间隔转动岩心，测量并记录首波到达时间、快慢波幅度，确定快慢横波方向。具体的，标记一个初始参考方向，以一定角度为间隔转动岩样，例如采用5°、10°等，角度越小准确度越高。接着，测量并记录不同角度下岩心的横波速度和时差、首波到达时间、快慢波幅度，并找出首波到达时间最小和最大的两个相对角度，即为快慢横波的相对方向，并记录首波到达时间和快慢波幅度值于表1中。其中表1表示压裂前快慢横波测量数据，长度为岩心的长度；孔隙度、渗透率通过常规实验方式测得。表1压裂前快慢横波测量数据步骤3：在岩心的快横波方向上压出一条直缝，并测量裂缝宽度。具体的，可采用巴西压裂法在岩心的快横波方向上压出一条直缝，如图3所示，并通过读数显微镜测量裂缝宽度并记录在表2中。步骤4：将裂缝设置成与横波发射器、横波接收器偏振方向平行，测量平行于裂缝的快横波；将裂缝设置成与横波发射器、横波接收器偏振方向垂直，测量垂直于裂缝的慢横波。如图4所示，测量平行于裂缝的快横波以及垂直于裂缝的慢横波，并将快慢横波的相关数据记录在表2中。其中，表2表示压裂后快慢横波测量数据。表2压裂后快慢横波测量数据快慢横波的幅度衰减与岩性、应力和裂缝走向及宽度有关。快横波与层理方向一致，也与渗透率的测量方向一致，慢横波与层理方向垂直；又由于岩心所受应力的影响，即快横波主要受水平应力的影响，慢横波主要受上覆压力的影响；综上因素，慢横波要比快横波能量衰减更快。而本专利技术的测试结果对其进行了验证，部分测量波形如图5、图6所示。从图5-6可以看出慢横波的幅度比值下降比快横波的更快。步骤5:根据步骤2获得的无裂缝时的快慢横波幅度和步骤4获得的有裂缝后的快慢横波幅度计算对应的相对衰减系数，再将有裂缝后相对衰减系数减去对应的无裂缝时相对衰减系数，即得到裂缝对快慢横波衰减的影响。具体的，表示声波在某种介质中传播时衰减的大小用衰减系数Q，衰减系数Q按下式计算：其中，X为测量处距离声源长度，A0是声源处的声压，A是测量处的声压。根据声波衰减系数的本文档来自技高网...

【技术保护点】
岩心裂缝宽度下快慢横波衰减系数测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：制作岩心，并将岩心夹在横波测量夹持器中，两端分别放置偏振方向一致的横波发射器和横波接收器；步骤2：标记一个初始参考方向，以一定角度为间隔转动岩心，测量并记录首波到达时间、快慢波幅度，确定快慢横波方向；步骤3：在岩心的快横波方向上压出一条直缝，并测量裂缝宽度；步骤4：将裂缝设置成与横波发射器、横波接收器偏振方向平行，测量平行于裂缝的快横波；将裂缝设置成与横波发射器、横波接收器偏振方向垂直，测量垂直于裂缝的慢横波；步骤5：根据步骤2获得的无裂缝时的快慢横波幅度和步骤4获得的有裂缝后的快慢横波幅度计算对应的相对衰减系数，再将有裂缝后相对衰减系数减去对应的无裂缝时相对衰减系数，即得到裂缝对快慢横波衰减的影响。

【技术特征摘要】
1.岩心裂缝宽度下快慢横波衰减系数测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：制作岩心，并将岩心夹在横波测量夹持器中，两端分别放置偏振方向一致的横波发射器和横波接收器；步骤2：标记一个初始参考方向，以一定角度为间隔转动岩心，测量并记录首波到达时间、快慢波幅度，确定快慢横波方向；步骤3：在岩心的快横波方向上压出一条直缝，并测量裂缝宽度；步骤4：将裂缝设置成与横波发射器、横波接收器偏振方向平行，测量平行于裂缝的快横波；将裂缝设置成与横波发射器、横波接收器偏振方向垂直，测量垂直于裂缝的慢横波；步骤5：根据步骤2获得的无裂缝时的快慢横波幅度和步骤4获得的有裂缝后的快慢横波幅度计算对应的相对衰减系数，再将有裂缝后相对衰减系数减去对应的无裂缝时相对衰减系数，即得到裂缝对快慢横波衰减的影响。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：章成广，郑恭明，唐军，陈义群，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42