一种煤试样的可调围压超声波测试装置制造方法及图纸

一种煤试样的可调围压超声波测试装置，包括信号源、超声波发射探头、围压腔体，超声波接收探头、放大器、示波器和数据采集设备；煤试样为圆柱形试样，端部磨平通过耦合材料设置于超声波发射探头和超声波接收探头之间，超声波发射探头、煤试样和超声波接收探头均位于围压腔体中；信号源与超声波发射探头连接，超声波接收探头与示波器连接，示波器与数据采集设备连接；放大器包括第一放大器和第二放大器，第一放大器设置在信号源和超声波发射探头之间，第二放大器设置在超声波接收探头和示波器之间。本装置可以调节检测时的围压条件，测得不同围压条件下的煤样力学参数，适用的范围更广，能准确解释煤储层的力学参数，有效的指导煤层气井现场生产。井现场生产。井现场生产。

【技术实现步骤摘要】
一种煤试样的可调围压超声波测试装置


[0001]本技术涉及煤样测试领域，具体涉及一种煤试样的可调围压超声波测试装置。

技术介绍

[0002]我国煤层气资源丰富，但是煤储层的渗透率较低，大部分储层渗透率低于1mD，严重制约了我国煤层气大规模的商业开发。对煤储层进行压裂改造，是提高煤储层渗透率的关键工程技术。煤储层的力学参数（弹性模量和泊松比）是影响煤储层改造效果的重要因素，因此准确判识煤储层的力学参数对预测煤储层改造效果具有重要的现实意义。

技术实现思路

[0003]本技术针对上述
技术介绍
，提出一种煤试样的可调围压超声波测试装置，可以进行多种围压条件下的煤样力学参数测试，弥补当前领域空白。
[0004]一种煤试样的可调围压超声波测试装置，包括信号源、超声波发射探头、围压腔体，超声波接收探头、放大器、示波器和数据采集设备；
[0005]所述煤试样为圆柱形试样，端部磨平，通过耦合材料设置于超声波发射探头和超声波接收探头之间，同时超声波发射探头、煤试样和超声波接收探头均位于围压腔体中；
[0006]所述信号源与超声波发射探头连接，所述超声波接收探头与示波器连接，所述示波器与数据采集设备连接；
[0007]所述放大器包括第一放大器和第二放大器，其中第一放大器设置在信号源和超声波发射探头之间，第二放大器设置在超声波接收探头和示波器之间。
[0008]进一步地，所述信号源产生激励波形，通过超声波发射探头向煤试样的一端发射，并通过煤试样另一端的超声波接收探头接收。
[0009]进一步地，所述耦合材料采用Ultragel II超声波耦合剂。
[0010]进一步地，所述数据采集设备为电脑。
[0011]进一步地，超声波发射和接收探头使用α
‑
15传感器，其谐振频率为150kHz。
[0012]进一步地，所述围压腔体调整内部压力强度，以进行不同围压条件下的煤试样超声波测试。
[0013]本技术达到的有益效果为：可以调节检测时的围压条件，测得不同围压条件下的煤样力学参数，适用的范围更广，更能准确解释煤储层的力学参数，有效的指导煤层气井现场生产。
附图说明
[0014]图1为本技术所述测试装置的结构示意图。
具体实施方式
[0015]下面结合说明书附图对本技术的技术方案做进一步的详细说明。
[0016]一种煤试样的可调围压超声波测试装置，包括信号源、超声波发射探头、围压腔体，超声波接收探头、放大器、示波器和数据采集设备。
[0017]煤试样为圆柱形试样，端部磨平，通过耦合材料设置于超声波发射探头和超声波接收探头之间，同时超声波发射探头、煤试样和超声波接收探头均位于围压腔体中。信号源与超声波发射探头连接，所述超声波接收探头与示波器连接，所述示波器与数据采集设备连接。为了减少传感器与煤岩分界面对超声波传播的影响，探头与试样接触面涂抹声波耦合剂进行耦合，耦合剂为Ultragel II超声波耦合剂
[0018]放大器包括第一放大器和第二放大器，其中第一放大器设置在信号源和超声波发射探头之间，第二放大器设置在超声波接收探头和示波器之间。
[0019]弹性波在介质中的传播速度与其致密程度、压力环境有关。为测定声波在岩石试样中的传播速度，本实施例采用圆柱形煤样，煤样端部磨平，探头与试样之间加耦合材料，在其一端用发射探头向岩石发射脉冲信号，在另一端接收这个信号，所经历的时间即为岩石纵波和横波的传播时间（T
p
、T
s
），原理图见（图1）。在实验中，纵波和横波在岩石中的传播时间按下式计算：
[0020][0021][0022]其中，T
p
’
、T
s
’
，分别为测试时的仪器纵波、横波读数，μs；T0，仪器的对零读数，即发射和接收探头直接耦合是起、始讯号到初至波的时间读值，μs；L为煤样长度，m。
[0023]额外的，本装置中，可在超声波发射探头和超声波接收探头上分别设置测距装置，如红外测距设备，直接获得两个探头之间的距离，即对应于煤样的长度，可直接带入上式中进行计算。
[0024]本装置中，通过可调的围压腔体调整内部压力强度，以进行不同围压条件下的煤试样超声波测试，得到不同围压条件下煤样的纵波和横波值。例如，分别在10MPa、15MPa、20MPa、25MPa和30MPa围压下对煤样进行超声波测试。然后根据下式，计算不同围压条件下原生结构煤的动态力学参数(弹性模量、泊松比)。
[0025][0026][0027]其中，E为弹性模量，MPa；ρ为煤岩密度，g/cm3；Δt
p
与Δt
s
分别为纵波时差、横波时差，μs/m；U为泊松比，一般为0.2～0.4。
[0028]以上所述仅为本技术的较佳实施方式，本技术的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本技术所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤试样的可调围压超声波测试装置，包括信号源、超声波发射探头、围压腔体，超声波接收探头、放大器、示波器和数据采集设备，其特征在于：所述煤试样为圆柱形试样，端部磨平，通过耦合材料设置于超声波发射探头和超声波接收探头之间，同时超声波发射探头、煤试样和超声波接收探头均位于围压腔体中；所述信号源与超声波发射探头连接，所述超声波接收探头与示波器连接，所述示波器与数据采集设备连接；所述放大器包括第一放大器和第二放大器，其中第一放大器设置在信号源和超声波发射探头之间，第二放大器设置在超声波接收探头和示波器之间。2.根据权利要求1所述的一种煤试样的超声波测试装置，其特征在于：所述信号源产生激励波...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜智华，高为，金军，姜秉仁，易同生，陈捷，杨兆彪，张争光，
申请(专利权)人：贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心，
类型：新型
国别省市：