本發(fā)明涉及油氣勘探和開(kāi)發(fā)的地球物理研究技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種電震信號(hào)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

電震轉(zhuǎn)換是震電轉(zhuǎn)換的逆過(guò)程，電震轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電震信號(hào)是電磁場(chǎng)與聲波場(chǎng)的轉(zhuǎn)換耦合所形成的。當(dāng)給巖石儲(chǔ)層施加一個(gè)電場(chǎng)時(shí)，電場(chǎng)在電性性質(zhì)存在差異的地層分界面處是不連續(xù)的，電場(chǎng)不連續(xù)形成的電場(chǎng)梯度使得巖石骨架表面電荷層發(fā)生局部位移，這種電荷的局部位移導(dǎo)致孔隙流體和巖石骨架發(fā)生相對(duì)位移，進(jìn)行在儲(chǔ)層巖石中形成壓力梯度，該壓力梯度即為電場(chǎng)轉(zhuǎn)換為震動(dòng)場(chǎng)的電震信號(hào)。目前有三種儲(chǔ)層性質(zhì)有利于電震轉(zhuǎn)換產(chǎn)生強(qiáng)的電震信號(hào)：第一種是聲波阻抗差異大，第二種是存在可滲透的孔隙空間，第三種是高電阻率孔隙流體。在這三種增強(qiáng)電震轉(zhuǎn)換的因素中，聲波阻抗差異大小是最弱的決定因素，就目前的技術(shù)而言，由于將大電流驅(qū)動(dòng)進(jìn)入儲(chǔ)層的限制，電震信號(hào)是非常弱的。但是只要有更好的信號(hào)源和電震勘探方法，電震信號(hào)可以達(dá)到和地震信號(hào)一樣強(qiáng)的，因此，電震轉(zhuǎn)換的研究對(duì)于電震勘探應(yīng)用的發(fā)展是必不可少的。

電震轉(zhuǎn)換是烴類識(shí)別和儲(chǔ)層描述的潛在的有力工具。由于電震轉(zhuǎn)換是震電轉(zhuǎn)換的逆過(guò)程，因此電震信號(hào)與震電信號(hào)一樣，能夠以地震分辨率提供烴類聚集物的電性特征。與地震勘探相比，地震勘探對(duì)流體不敏感，而電震轉(zhuǎn)換對(duì)儲(chǔ)層中流體敏感，能夠反映流體性質(zhì)和流體流通情況，進(jìn)而對(duì)儲(chǔ)層油氣具有直接探測(cè)性。與電磁勘探相比，電磁勘探無(wú)法探測(cè)地下界面和結(jié)構(gòu)，而電震勘探在地下儲(chǔ)層彈性性質(zhì)、電性性質(zhì)、流體性質(zhì)及其他物性性質(zhì)具有差異的不連續(xù)面會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)的電震轉(zhuǎn)換信號(hào)，因而電震勘探能夠彌補(bǔ)地震勘探和電磁勘探的劣勢(shì)，成為一種輔助地震和電磁勘探的有效勘探手段。

中國(guó)專利勘探和開(kāi)采環(huán)境內(nèi)的電震勘測(cè)(申請(qǐng)?zhí)朿n201480048150.8和cn201480049576.5)主要是用于檢測(cè)地下巖層內(nèi)的壓裂作業(yè)的方法和系統(tǒng)。探測(cè)地下巖層壓裂時(shí)產(chǎn)生的電磁信號(hào)來(lái)確定壓裂情況。中國(guó)專利煤礦井下電震綜合探測(cè)儀(申請(qǐng)?zhí)朿n201410392117.9)發(fā)明了一種用于煤礦井下的電震綜合探測(cè)儀，具備直流電法和淺層地震法功能，能同步進(jìn)行電法數(shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)采集，并對(duì)所采集的電法數(shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合反演。以上三種探測(cè)方法和儀器均是針對(duì)野外電震測(cè)量，并不適用于電震轉(zhuǎn)換的實(shí)驗(yàn)測(cè)量，以及實(shí)驗(yàn)室內(nèi)電震信號(hào)的定性定量研究。目前國(guó)內(nèi)外的電震方法的研究不多，特別是國(guó)內(nèi)的電震轉(zhuǎn)換的研究，而且已有的研究主要是采用數(shù)值模擬的方法，而通過(guò)電震實(shí)驗(yàn)證實(shí)數(shù)值模型和數(shù)值結(jié)果的研究缺乏。其主要原因是因?yàn)槿鄙倌苓M(jìn)行實(shí)驗(yàn)室電震測(cè)量的測(cè)試方法，無(wú)法通過(guò)電震實(shí)驗(yàn)進(jìn)行電震轉(zhuǎn)換定量和定性的研究，因此，電震測(cè)量方法的研究有助于電震轉(zhuǎn)換的研究發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決目前電震轉(zhuǎn)換的實(shí)驗(yàn)測(cè)量存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種電震信號(hào)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法，該方法包括：

一裝有流體的水槽；

將兩個(gè)網(wǎng)狀電極、含流體孔隙巖樣、縱波換能器分別以一定相對(duì)距離浸入所述流體中；

所述兩個(gè)網(wǎng)狀電極分別與方波脈沖發(fā)射儀、地相連接，在所述水槽中形成電場(chǎng)；

所述含流體孔隙巖樣在所述電場(chǎng)中產(chǎn)生電震信號(hào)；

通過(guò)所述縱波換能器采集所述電震信號(hào)。

本發(fā)明從電震信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)制與巖石物理實(shí)驗(yàn)的關(guān)系出發(fā)，設(shè)計(jì)得到電震信號(hào)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法，并且成功測(cè)量到了含流體孔隙巖樣中產(chǎn)生的電震信號(hào)，使該電震測(cè)量方法能夠應(yīng)用在含流體儲(chǔ)層電震響應(yīng)模擬研究中。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種電震信號(hào)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明一具體實(shí)施例的電震信號(hào)的測(cè)量結(jié)果示意圖；

圖3為本發(fā)明另一具體實(shí)施例的電震信號(hào)的測(cè)量結(jié)果示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例一種電震信號(hào)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例提供一種電震信號(hào)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法。

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例一種電震信號(hào)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法的流程圖，包括

步驟101，向水槽注入流體。

步驟102，將兩個(gè)網(wǎng)狀電極、含流體孔隙巖樣、縱波換能器分別以一定相對(duì)距離浸入所述流體中。

步驟103，所述兩個(gè)網(wǎng)狀電極分別與方波脈沖發(fā)射儀、地相連接，在所述水槽中形成電場(chǎng)。

步驟104，所述含流體孔隙巖樣在所述電場(chǎng)中產(chǎn)生電震信號(hào)。

步驟105，通過(guò)所述縱波換能器采集所述電震信號(hào)。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述流體包括純凈水、自來(lái)水、nacl溶液、油中的一種。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括一支架，將兩個(gè)網(wǎng)狀電極、含流體孔隙巖樣、縱波換能器分別以一定相對(duì)距離固定在所述支架上。

在本實(shí)施例中，所述支架上的兩個(gè)網(wǎng)狀電極、含流體孔隙巖樣、縱波換能器之間的相對(duì)距離可調(diào)。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述含流體孔隙巖樣中的流體包括純凈水、自來(lái)水、nacl溶液、油中的一種或幾種的組合。其中，所述含流體孔隙巖樣的狀態(tài)為飽和狀態(tài)或不飽和狀態(tài)均可。

在本實(shí)施例中，所述含流體孔隙巖樣中的流體可以與所述水槽中的流體相同，也可以不同。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，實(shí)驗(yàn)測(cè)量所述電震信號(hào)的振幅范圍為幾毫伏到幾百毫伏之間。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方波脈沖發(fā)射儀包括超聲脈沖發(fā)射儀。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括數(shù)據(jù)處理，其中，所述數(shù)據(jù)處理可以通過(guò)包括例如放大器、示波器、計(jì)算機(jī)等實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)處理具體可以包括將測(cè)量到的電震信號(hào)通過(guò)放大器進(jìn)行放大、通過(guò)示波器顯示電震信號(hào)以及將電震信號(hào)儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)中等等。

通過(guò)上述本發(fā)明實(shí)施例中的方法，從電震信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)制與巖石物理實(shí)驗(yàn)的關(guān)系出發(fā)，設(shè)計(jì)得到電震信號(hào)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法，并且成功測(cè)量到了含流體孔隙巖樣中產(chǎn)生的電震信號(hào)，使該電震測(cè)量方法能夠應(yīng)用在含流體儲(chǔ)層電震響應(yīng)模擬研究中。

如圖2為本發(fā)明一具體實(shí)施例的電震信號(hào)的測(cè)量結(jié)果示意圖，在本實(shí)施例中，網(wǎng)狀電極采用ag/agcl網(wǎng)狀電極，方波脈沖發(fā)射儀采用超聲脈沖發(fā)射儀，例如5077pr型號(hào)超聲脈沖發(fā)射儀，具體實(shí)驗(yàn)步驟為：將水槽中注入一定量的自來(lái)水，采用的自來(lái)水的電導(dǎo)率為0.08s/m，靜置至氣泡較少后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)；將網(wǎng)狀電極、縱波換能器和人工砂巖巖樣固定在支架上，并保持水平對(duì)準(zhǔn)，浸沒(méi)入水中，其中，人工砂巖巖樣中含有自來(lái)水，即，含自來(lái)水孔隙砂巖巖樣，縱波換能器可以采用例如panametricsndtv101型號(hào)換能器；將網(wǎng)狀電極與超聲脈沖發(fā)射儀輸出端連接，調(diào)整電脈沖重復(fù)周期為500次，電脈沖能量電壓為300v，脈沖發(fā)射儀的觸發(fā)端口與示波器相連，將另一個(gè)網(wǎng)狀電極與地相接并保持接觸良好，其中，示波器可以采用例如agilenttechnologydso6012a型號(hào)示波器；將縱波換能器與放大器輸入相連，放大器增益調(diào)至60db，放大器輸出端與示波器輸入端連接，示波器平均次數(shù)為1024次，通過(guò)數(shù)據(jù)線將示波器與計(jì)算機(jī)連接，其中，放大器可以采用例如olympusultrasonicpreamplifier5660c型號(hào)放大器；用導(dǎo)電性良好的連接導(dǎo)線將上述各個(gè)儀器與地連接好，將各個(gè)儀器連接好電源，啟動(dòng)各個(gè)儀器開(kāi)關(guān)；調(diào)節(jié)網(wǎng)狀電極、縱波換能器與人工砂巖巖樣的距離，網(wǎng)狀電極正極與縱波換能器距離為16cm，網(wǎng)狀電極正極與縱波換能器距離保持不變。人工砂巖樣品位于網(wǎng)狀電極正極與縱波換能器中間，巖樣可移動(dòng)，測(cè)量過(guò)程中巖樣每次移動(dòng)距離為1cm，初始時(shí)刻，巖樣與縱波換能器距離為9cm，巖樣與縱波換能器的距離從9cm變化到13cm，共采集4道電震信號(hào)數(shù)據(jù)。將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)處理，例如可以包括通過(guò)放大器進(jìn)行處理、通過(guò)示波器顯示、儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)中等等。本實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置可參見(jiàn)圖4。

經(jīng)測(cè)量，本實(shí)施例所測(cè)量到的電震轉(zhuǎn)換信號(hào)有兩個(gè)，第一個(gè)信號(hào)的旅行時(shí)隨著巖樣與縱波換能器距離的增加而逐漸增加，第二個(gè)信號(hào)的旅行時(shí)隨著巖樣與縱波換能器距離的增加保持不變。電場(chǎng)信號(hào)的傳播速度幾乎與光速相近，因此電信號(hào)的傳播旅行時(shí)可忽略不計(jì)。電震轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的聲波信號(hào)在水中的傳播速度約為1480m/s，依據(jù)第一個(gè)信號(hào)的旅行時(shí)以及巖樣與縱波換能器的距離計(jì)算可知，第一個(gè)信號(hào)的旅行時(shí)恰好為電震轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的聲波信號(hào)以水中的聲速?gòu)膸r樣處傳播到縱波換能器的時(shí)間，這說(shuō)明第一個(gè)信號(hào)是在巖樣中產(chǎn)生的電震信號(hào)。而網(wǎng)狀電極正極與縱波換能器距離保持不變，為16cm，第二個(gè)信號(hào)的旅行時(shí)也保持不變，根據(jù)網(wǎng)狀電極正極與縱波換能器距離16cm，以及聲波在水中傳播速度，可知所以第二個(gè)信號(hào)是在網(wǎng)狀電極處產(chǎn)生的。在零時(shí)刻，電震信號(hào)出現(xiàn)一個(gè)尖脈沖，這是由于方波脈沖發(fā)射儀在啟動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)高壓感應(yīng)出的電信號(hào)。本實(shí)施例說(shuō)明該測(cè)量方法能夠測(cè)量到砂巖樣品中產(chǎn)生的電震信號(hào)。

如圖3為本發(fā)明一另具體實(shí)施例的電震信號(hào)的測(cè)量結(jié)果示意圖，在本實(shí)施例中，與上述實(shí)施例的測(cè)量方法基本相同，不同之處在于：測(cè)量時(shí)初始時(shí)刻，巖樣與縱波換能器距離為10cm，并保持不變。網(wǎng)狀電極正極與縱波換能器距離為15cm，測(cè)量過(guò)程中移動(dòng)網(wǎng)狀電極正極，每次移動(dòng)距離為1cm，網(wǎng)狀電極正極與縱波換能器距離從15cm變化到19cm，共采集4道數(shù)據(jù)。本實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置可參見(jiàn)圖4。

經(jīng)測(cè)量，由于方波脈沖發(fā)射儀在啟動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)高壓無(wú)法消除，所以本實(shí)施例所測(cè)量到的電震信號(hào)在零時(shí)刻也出現(xiàn)一個(gè)尖脈沖，尖脈沖之后出現(xiàn)的信號(hào)才是測(cè)量所需的信號(hào)。同樣可以發(fā)現(xiàn)，測(cè)量得到兩個(gè)電震信號(hào)。第一個(gè)電震信號(hào)的旅行時(shí)隨著網(wǎng)狀電極正極與縱波換能器距離的增加保持不變，這是因?yàn)殡m然網(wǎng)狀電極正極與縱波換能器的距離增加了，但是巖樣與縱波換能器的距離是保持不變的。電場(chǎng)的傳播旅行時(shí)幾乎為零，因此不管網(wǎng)狀電極正極與巖樣的距離如何變化，巖樣中產(chǎn)生的電震信號(hào)的旅行時(shí)只與巖樣和縱波換能器的距離有關(guān)，證明了第一個(gè)信號(hào)為巖樣中產(chǎn)生的電震信號(hào)。第二個(gè)信號(hào)旅行時(shí)隨著網(wǎng)狀電極正極與縱波換能器距離的增加而增加，從旅行時(shí)和傳播距離的計(jì)算也可說(shuō)明第二個(gè)信號(hào)是在網(wǎng)狀電極正極處產(chǎn)生的。本實(shí)施例再次證實(shí)了該測(cè)量方法測(cè)量的信號(hào)為電震信號(hào)，采用該測(cè)量方法能夠穩(wěn)定獲得砂巖樣品中產(chǎn)生的電震信號(hào)，并且該方法能夠應(yīng)用于含流體樣品的電震實(shí)驗(yàn)研究。

通過(guò)上述本發(fā)明實(shí)施例中的方法，從電震信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)制與巖石物理實(shí)驗(yàn)的關(guān)系出發(fā)，設(shè)計(jì)得到電震信號(hào)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法，并且成功測(cè)量到了含流體孔隙巖樣中產(chǎn)生的電震信號(hào)，使該電震測(cè)量方法能夠應(yīng)用在含流體儲(chǔ)層電震響應(yīng)模擬研究中。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。