天然气水合物声学测试技术

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1、石油仪器·68·PETRoLEUMINSTRUMENTS·方法研究·天然气水合物声学测试技术方跃龙。刘昌岭，。赵仕俊胡高伟'。(1．中国石油大学(华东)信息与控制工程学院山东青岛)(2．国土资源部天然气水合物重点实验室山东青岛)(3．青岛海洋地质研究所山东青岛)(4．中国石油大学(华东)石油仪器仪表研究所山东东营)摘要：储层声学特性研究是天然气水合物地球物理勘探和资源评价的基础。由于野外探测技术难以同时获取水合物饱和度和声学特性参数，现多采用实验研究的办法获得。文章在综合国内外有关文献基础上，对水合物声学特性实验装置及声学测试技

2、术进行了全面分析，并指出目前水合物声学实验与测试技术存在的优缺点和发展态势。关键词：天然气水合物；声学；测试技术；实验装置中图法分类号-TB52文献标识码：B文章编号：1004—9134(2014)06—0068—04的实验装置、声学测试技术及其相应的研究成果，对水O引言合物声学特性实验装置及声学测试技术进行全面分天然气水合物又称可燃冰，具有使用方便，燃烧值析，指出和目前水合物声学实验与测试技术存在的优高，清洁无污染的特点。据估计天然气水合物中甲烷缺点和发展态势，对今后水合物声学实验装置和测试的总碳量是当前已探明的煤、石油、天然

3、气等矿产总含技术的研究具有参考价值。碳量的两倍¨J。由于天然气水合物作为一种潜在的新型能源具有显著优势，有关它的勘探开发以及由此带1天然气水合物声学测试技术来的环境效益日益受到人们的关注。目前，与天然气水合物相关，较为常用的实验室声受地层条件的限制，对天然气水合物各项物性参学特性测试技术主要有传统的超声波探测技术、弯曲数进行原位测量十分困难，在实验室对人工合成水合元测试技术，以及共振柱技术。三种测试技术的比较物(含水合物沉积物)基本物性参数进行测量是比较经分析如表1所示。济有效的办法。目前实验室测试手段主要有光学、声学、电学、电

4、磁学、x—cT检测以及核磁共振等技术J。1．1传统超声波测量技术声学特性是一项重要的地球物理性质参数，可以反映传统的超声波测量技术是利用某些材料的压电效岩性、水合物分布及含量等重要信息。相比电阻率、孑L应，将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传隙水等需要钻探才能获取的数据，含水合物沉积物的递出去。由于超声波具有方向性好，能量高等特点，已声学波速更容易获取。正因为如此，使用有效的实验广泛运用于无损检测中，也较多地运用于实验室水合装置和测试技术来研究天然气水合物储层的声学性物的声学特性的高频(0．25MHz～1MHz)测量中。

5、其质、获取不同的岩性特性，以及天然气水合物饱和度等中以Winter等人的实验测量为代表。传统超声波测对沉积物声学参数的影响，将对天然气水合物的勘探量技术能较好地应用于岩石物性的实验中，但因这种和资源评价有着重要的意义。结构的晶片与被测物体之间存在耦合衰减，难以获取南于水合物储层往往具有复杂的地质条件，如何松散沉积物横波速度。胡高伟等发现，当传统超声有效地获取不同类型水合物样品的声学参数是一大关波测量技术用于含水合物松散沉积物声学特性研究键问题，需对装置的功能和技术的实现进行综合的分时，由于传统超声换能器与松散沉积物问存在较大的析

6、。本文论述国内外天然气水合物声学特性分析测试衰减，横波速度难以获得。基金项目：天然气水合物国家专项(127工程)项目(GZH201100310)第一作者简介：方跃龙，男，1989年生，中国石油大学(华东)信息与控制工程学院在读顾十研究生，主要从事水合物探测技术实验研究。邮编：2660712014年第28卷第6期方跃龙等：天然气水合物声学测试技术表】天然气水合物声学测试技术的比较分析1．2弯曲元技术声频率下测量的波速通常高于野外地震频率测量的波速(<500Hz)，而共振柱技术可以在接近地震频率下弯曲元技术是ShMey和Hampto

7、n于1978年首次测量含水合物沉积物样品的纵、横波速度，因此该技术引用到测试室内土样剪切速度，由于该法操作简单、低的优越性在于能直接应用于野外研究。共振柱技术利成本，易安装在各种常规实验仪器内且具非破坏性，已用实验装置对实心或空心的圆柱试样施加不同频率的经广泛运用于：E工测试研究工作中。弯曲元是由中间竖向或扭转的稳态激震力，并达到第一振型的共振。绝缘层分开的两片可纵向伸缩的压电陶瓷晶体片组在此条件下，测求其共振频率及振幅值，并根据弹性理成，一端固定，另一端自由，形成悬臂结构，通过施加的论关系进一步计算压缩波或剪切波波速，推算出试

8、样电压脉冲产生横向运动，从而产生横波J，因此在水合的弹性模量或剪切模量。长期以来，共振柱试验被公物声学特性实验中常用于横波速度的测量。胡高伟认是测定沉积物中最大剪切模量最可靠的方法，并被等改进了传统压电陶瓷弯曲元，使其能同时测量水美国测试与材料协会(ASTM)纳