裂缝识别装置的制作方法

1.本发明涉及石油天然气勘探开发技术领域，尤其涉及裂缝识别装置。


背景技术：

2.本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
3.在碳酸盐岩、火山岩及致密碎屑岩储层中，基质渗透率往往很低，对油气流动起主导作用的是各种裂缝，因此，裂缝的准确识别及定量评价对复杂储层油气勘探具有重要意义。
4.斯通利波裂缝是裂缝及渗透率评价的有效手段。通过研究，初步形成了基于斯通利波的裂缝宽度及储层渗透率评价方法。由于现有方法是根据激波管实验建立的，真实储层与实验模型在储层参数、测量装置、测量方法等方面均存在一些差异，因此为了提高储层裂缝参数及渗透率的测井评价精度，需利用真实测井仪器在刻度井中对实验规律进行刻度，进而识别储层裂缝。
5.现有刻度井都是针对测井仪器如放射性测井仪器、声波测井仪器，电成像测井仪器等进行设计的，且大都位于地下。利用现有刻度井进行斯通利波裂缝宽度刻度识别，存在以下几个方面的问题：(1)现有刻度井裂缝识别装置一旦建成，难以进行对地层储层模型进行更换，难以获得不同裂缝特征的地层模型下的刻度参数，因此难以适用于测井解释评价方法裂缝刻度；(2)现有含裂缝的刻度井大多数为了刻度电成像测井而设计的，含裂缝的层段有可能不在井中间，从而使得长源距声波测井仪器无法在含裂缝层段获得测量结果；(3)此外，现有刻度井大都位于地下，建设时需要开挖很深，对建设场地的要求较高，建设费用大、建设周期长。


技术实现要素：

6.本发明实施例提供一种裂缝识别装置，用以提高裂缝识别适用性和效率，降低裂缝识别成本，该装置包括：
7.第一固定模块包括：第一容纳空间；设置于第一容纳空间外面的第二容纳空间；第一容纳空间和第二容纳空间的第一端用于模拟井底端；第一容纳空间和第二容纳空间的两端为敞口端；
8.第二固定模块包括：第三容纳空间；设置于第三容纳空间外面的第四容纳空间；第三容纳空间和第四容纳空间的第二端用于模拟井口端；第三容纳空间和第四容纳空间的两端为敞口端；
9.可更换模块，设置在第一固定模块和第二固定模块之间，包括：第五容纳空间；设置于第五容纳空间外面的第六容纳空间；第五容纳空间和第六容纳空间的两端为敞口端；
10.其中，第一容纳空间的第二端和第五容纳空间的第一端，第五容纳空间的第二端和第三容纳空间的第一端依次连接后形成的容纳空间用于模拟井孔，井孔用于在裂缝识别
过程中放置测井仪器，所述测井仪器在从第三容纳空间的第二端向第一容纳空间的第一端方向移动时，测得斯通利波的响应规律，所述响应规律用于识别可更换模块中模拟地层的裂缝特征；第二容纳空间、第六容纳空间和第四容纳空间依次连通后形成的容纳空间用于容纳模拟地层；第六容纳空间用于容纳不同裂缝特征的地层；模拟井孔和模拟地层的裂缝中设置有地层水；所述裂缝识别装置沿长度方向水平放置于地面上。
11.本发明实施例提供的裂缝识别装置的有益技术效果是：
12.(1)首先，本发明实施例中，裂缝识别装置，与现有技术中位于地下的、一旦建成难以更换地层模型的刻度井相比，通过位于地上的模块化设计：第一固定模块、第二固定模块以及设置在第一固定模块和第二固定模块之间的可更换模块组成裂缝识别装置，方便更换可更换模块中的模拟地层，从而可以识别不同模拟地层的裂缝特征，进而提高裂缝识别的适用性。
13.(2)其次，本发明实施例中，裂缝识别装置，与现有技术中含裂缝的刻度井大多数为了刻度电成像测井而设计的，含裂缝的层段有可能不在井中间，从而使得长源距声波测井仪器无法在含裂缝层段获得测量结果相比，通过将容纳不同裂缝特征的地层的可更换模块设置在第一固定模块和第二固定模块之间，测井仪器在从第三容纳空间的第二端向第一容纳空间的第一端方向移动时，测得斯通利波的响应规律，响应规律用于识别可更换模块中模拟地层的裂缝特征，可以实现有效地识别裂缝层段的特征，因此无需反复测量，从而提高了裂缝识别的效率。
14.(3)接着，本发明实施例中，裂缝识别装置，与现有技术中位于地下，建设时需要开挖很深，对建设场地的要求较高，建设费用大、建设周期长的刻度井相比，裂缝识别装置整体位于地上，且建造、使用方便，建设费用低。
15.综上，本发明实施例提供的裂缝识别装置可以提高裂缝识别适用性和效率，降低裂缝识别成本。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
17.图1为本发明实施例中裂缝识别装置的结构示意图；
18.图2为本发明实施例中组装后的裂缝识别装置示意图；
19.图3为本发明实施例中裂缝识别的原理示意图；
20.图4a为本发明又一实施例中具有一裂缝特征的可更换模块的结构示意图；
21.图4b为本发明又一实施例中具有另一裂缝特征的可更换模块的结构示意图；
22.图4c为本发明又一实施例中具有另一裂缝特征的可更换模块的结构示意图；
23.图5为本发明实施例中第一固定模块的横截面示意图；
24.图6为本发明实施例中水平裂缝穿过井孔条件下的裂缝识别装置横截面示意图；
25.附图标记：1.第一固定模块；11.第一容纳空间；12.第二容纳空间；13.第一吸声层；2.第二固定模块；21.第三容纳空间；22.第四容纳空间；23.第二吸声层；3.可更换模块；
31.第五容纳空间；32.第六容纳空间；33.第三吸声层；4.测井仪器；5.扶正器；6.声波发射探头；7.接收阵列探头；8、81、82、83为具有不同特征的裂缝。
具体实施方式
26.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
27.为了克服现有裂缝识别的刻度井装置建设费用高，难以进行地层模型更换，不能满足测井评价方法刻度等方面的不足，本发明提出了一种裂缝识别装置，即为一种全新的刻度装置，该装置既可以适用于测井仪器的刻度，也可以适用于测井评价方法的刻度。下面对该裂缝识别装置进行详细介绍。
28.图1为本发明实施例中裂缝识别装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括：
29.第一固定模块1包括：第一容纳空间11；设置于第一容纳空间11外面的第二容纳空间12；第一容纳空间11和第二容纳空间12的第一端用于模拟井底端；第一容纳空间11和第二容纳空间12的两端为敞口端；
30.第二固定模块2包括：第三容纳空间21；设置于第三容纳空间21外面的第四容纳空间22；第三容纳空间21和第四容纳空间22的第二端用于模拟井口端；第三容纳空间21和第四容纳空间22的两端为敞口端；
31.可更换模块3，设置在第一固定模块1和第二固定模块2之间，包括：第五容纳空间31；设置于第五容纳空间31外面的第六容纳空间32；第五容纳空间31和第六容纳空间32的两端为敞口端；
32.其中，第一容纳空间11的第二端和第五容纳空间31的第一端，第五容纳空间31的第二端和第三容纳空间21的第一端依次连接后形成的容纳空间用于模拟井孔，井孔用于在裂缝识别过程中放置测井仪器，所述测井仪器在从第三容纳空间21的第二端(远离可更换模块3的一端)向第一容纳空间11的第一端方向移动时，测得斯通利波的响应规律，所述响应规律用于识别可更换模块3中模拟地层的裂缝8的特征；第二容纳空间12、第六容纳空间32和第四容纳空间22依次连通后形成的容纳空间用于容纳模拟地层；第六容纳空间32用于容纳不同裂缝特征的地层；模拟井孔和模拟地层的裂缝中设置有地层水；所述裂缝识别装置沿长度方向水平放置于地面上。
33.具体实施时，识别出的可更换模块3中模拟地层的裂缝特征可以用于进行石油天然气勘探开发。
34.具体实施时，第二容纳空间12的第二端和第六容纳空间32的第一端、第六容纳空间32的第二端和第四容纳空间22的第一端依次连接后形成的容纳空间用于容纳模拟地层。
35.本发明提出了一种裂缝识别装置，该装置为一种水平模块化裂缝刻度装置，如图1所示，装置整体由三部分组成：第一固定模块1、第二固定模块2及可更换模块3。具体实施时，如图1所示，第一固定模块1、第二固定模块2及可更换模块3在径向上具有三层相同的结构：最里面是第一容纳空间11、第五容纳空间31和第三容纳空间21依次连通后形成的容纳空间，该容纳空间可以是圆柱形空隙(如图5和图6所示)，当然也可以是其他形状的空隙，圆柱形空隙用来模拟井孔并在刻度过程中放置测井仪器；中间是第二容纳空间12、第六容纳
空间32和第四容纳空间22依次连通后形成的容纳空间，该容纳空间用于容纳模拟地层，模拟地层可以是砂岩、碳酸盐岩、火山岩等任意岩性，本发明实施例可以假定人工岩石为均质砂岩，具体地，在进行连接时，第二容纳空间12的第二端和第六容纳空间32的第一端，第六容纳空间32的第二端和第四容纳空间22的第一端依次连接；外面是吸声层，吸声层用特殊的材料或者方法(详见下面实施例的介绍)消除地层外界面的反射声波。第一固定模块1、第二固定模块2及可更换模块3对应部分能够水平拼接，形成如图2所示的整个裂缝识别装置。
36.具体实施时，图6是本发明实施例中裂缝处充满地层水的示意图，例如为图4a中裂缝81处的截面示意图。
37.具体实施时，第一固定模块1、第二固定模块2水平放在裂缝识别装置两端，这两个模块固定，不能更换。可更换模块3水平放置在第一固定模块1、第二固定模块2的中间，可根据裂缝识别即刻度需要方便地进行更换，例如，可利用图4a中的模型、图4b中的模型或者图4c中的模型替换图2中的可更换模块，也可以用其它裂缝模型替换图2中的可更换模块，构建具有不同特征的裂缝(81、82、83)的地层模型，进而可以对不同地层模型进行裂缝特征识别。
38.具体实施时，可以更换第六容纳空间32中容纳的对应类型的模拟地层，例如砂岩、碳酸盐岩、火山岩等类型的模拟地层。
39.通过上述可知，所述裂缝识别装置可以沿长度方向水平放置于地面。
40.具体实施时，裂缝识别装置沿长度方向水平放置于地面，便于提出了由第一固定模块1、第二固定模块2及可更换模块3组成的裂缝识别装置为一种水平模块化裂缝刻度装置，该水平装置便于建造，进行裂缝识别更加方便，能够进行刻度模块(模拟地层)更换，适用于裂缝识别，即适用于测井仪器、测井方法的刻度。当然，裂缝识别装置也可以是第二固定模块2的第二端(远离可更换模块3的一端)朝上，竖直方向设置，在进行裂缝识别时，可以通过一升降装置到第二固定模块2的第二端处，将测井仪器从第三容纳空间21的第二端向第一容纳空间11的第一端方向(即地面)移动，进而进行裂缝识别。
41.通过上述可知，在一个实施例中，上述裂缝识别装置还可以包括：
42.设置于第二容纳空间12外面的第一吸声层13；第一吸声层13的第一端靠近模拟井底端；第一吸声层13的两端为敞口端；
43.设置于第四容纳空间22外面的第二吸声层23；第二吸声层23的第二端靠近模拟井口端；第二吸声层23的两端为敞口端；
44.设置于第六容纳空间32外面的第三吸声层33；第三吸声层33的两端为敞口端；
45.其中，第一吸声层13的第二端和第三吸声层33的第一端，第三吸声层33的第二端和第二吸声层23的第一端依次连接后形成的吸声层用于消除地层外界面的反射声波。
46.具体实施时，在裂缝识别装置的外面设置一个的吸声层。在现有的刻度井中地层模型外均没有吸声层，为了尽量避免地层模型边界的反射声波对接收信号产生影响，通常模型的径向尺度都比较大。本发明实施例创造性提出在地层模型(模拟地层)外面增加一个用于减小声反射的吸声层，从而可以减小地层模型的径向尺寸，降低建设成本、装置体积和重量，从而便于刻度装置的室内建造。
47.具体实施时，第一容纳空间11、第五容纳空间31和第三容纳空间21依次连通后形成的容纳空间、第二容纳空间12、第六容纳空间32和第四容纳空间22依次连通后形成的容
纳空间、第一吸声层13、第三吸声层33和第二吸声层23依次连接后形成的吸声层在径向上的尺寸r1、r2、r3可以根据研究目标、材料特性及建设场地综合确定。下面进行详细介绍。
48.在一个实施例中，第一吸声层13、第三吸声层33和第二吸声层23在径向上的尺寸可以相等。
49.具体实施时，如图2所示，第一吸声层13、第三吸声层33和第二吸声层23在径向上的尺寸r3可以相等，便于建造和安装。
50.在一个实施例中，第一吸声层13、第三吸声层33和第二吸声层23在径向上的尺寸范围可以为5cm至15cm。
51.具体实施时，通过发明人的大量实验证明，第一吸声层13、第三吸声层33和第二吸声层23在径向上的尺寸范围为5cm至15cm，保证吸声层既不过厚导致成本高，也不过薄导致消除地层外界面的反射声波的能力弱，即5cm至15cm的厚度保证消除地层外界面的反射声波的能力较好，成本又低。
52.在一个实施例中，第一吸声层13、第三吸声层33和第二吸声层23在径向上的尺寸为10cm。
53.具体实施时，通过发明人的大量实验证明，第一吸声层13、第三吸声层33和第二吸声层23在径向上的尺寸为10cm，保证吸声层既不过厚导致成本高，也不过薄导致消除地层外界面的反射声波的能力弱，即10cm的厚度保证消除地层外界面的反射声波的能力最好，成本最低。
54.在一个实施例中，第一吸声层13、第三吸声层33和第二吸声层23为金属纤维多孔材料吸声层。
55.具体实施时，吸声层的作用是尽量减小模型外边界反射波的影响。吸声层的具体实现时可以采用特殊的吸声材料，例如金属纤维多孔材料。当然，还可以通过其他方式减小模型外边界反射波的影响，例如通过刻槽等方式在地层模型外形成不平整界面，通过漫反射削弱反射波的影响，进而提高裂缝识别的精度。
56.在一个实施例中，第一容纳空间11、第五容纳空间31和第三容纳空间21在径向上的尺寸相等。
57.具体实施时，如图2所示，第一容纳空间11、第五容纳空间31和第三容纳空间21在径向上的尺寸r1相等，便于建设和安装。
58.在一个实施例中，第一容纳空间11、第五容纳空间31和第三容纳空间21在径向上的尺寸范围为15cm至25cm。
59.具体实施时，通过发明人的大量实验证明，由于裂缝识别装置外设置有吸声层，因此第一容纳空间11、第五容纳空间31和第三容纳空间21在径向上的尺寸范围为15cm至25cm，保证模拟井孔直径既不过大导致成本高或测量结果精度低，也不过小导致无法容纳测井仪器，即15cm至25cm直径的模拟井孔保证了裂缝识别的精度，成本又低。
60.在一个实施例中，第一容纳空间11、第五容纳空间31和第三容纳空间21在径向上的尺寸为20cm。
61.具体实施时，通过发明人的大量实验证明，由于裂缝识别装置外设置有吸声层，因此第一容纳空间11、第五容纳空间31和第三容纳空间21在径向上的尺寸为20cm，保证模拟井孔直径既不过大导致成本高或测量结果精度低，也不过小导致无法容纳测井仪器，即
20cm的模拟井孔直径保证了裂缝识别的精度最好，成本最低。
62.在一个实施例中，第二容纳空间12、第六容纳空间32和第四容纳空间22在径向上的尺寸相等。
63.具体实施时，如图2所示，第二容纳空间12、第六容纳空间32和第四容纳空间22在径向上的尺寸r2相等，便于建造和安装。
64.在一个实施例中，第二容纳空间12、第六容纳空间32和第四容纳空间22在径向上的尺寸范围为45cm至55cm。
65.具体实施时，通过发明人的大量实验证明，由于裂缝识别装置外设置有吸声层，因此第二容纳空间12、第六容纳空间32和第四容纳空间22在径向上的尺寸范围为45cm至55cm，保证模拟地层既不过厚导致成本高，也不过薄导致无法减弱模型边界的反射声波，即45cm至55cm的地层厚度保证了裂缝识别的精度，成本又低。
66.在一个实施例中，第二容纳空间12、第六容纳空间32和第四容纳空间22在径向上的尺寸为50cm。
67.具体实施时，通过发明人的大量实验证明，由于裂缝识别装置外设置有吸声层，因此第二容纳空间12、第六容纳空间32和第四容纳空间22在径向上的尺寸为50cm，保证模拟地层既不过厚导致成本高，也不过薄导致无法减弱模型边界的反射声波，即50cm的地层厚度保证裂缝识别的精度最好，成本最低。
68.具体实施时，第一固定模块1在水平方向上的长度l1、可更换模块3在水平方向上的长度l2、第二固定模块2在水平方向上的长度l3可以根据刻度仪器的长度，刻度方法所依据的物理属性等综合确定。下面介绍详细介绍。
69.在一个实施例中，所述第一固定模块1在水平方向的长度范围为280cm至300cm；所述第二固定模块2在水平方向的长度范围为618cm至638cm；所述可更换模块3在水平方向的长度范围为90cm至110cm。
70.具体实施时，以目前几种常见声波测井仪器的最大源距(518cm)进行设计，为了确保测井仪器在从右向左匀速运动的过程中，接收探头能够接收到可靠的地层信号，保证裂缝识别效率和精度，如图2所示，第一固定模块1在水平方向的长度l1范围设计为280cm至300cm，第二固定模块2在水平方向的长度l2范围设计为618cm至638cm，可更换模块3在水平方向的长度l3范围设计为90cm至110cm。
71.在一个实施例中，所述第一固定模块1在水平方向的长度为290cm；所述第二固定模块2在水平方向的长度为628cm；所述可更换模块3在水平方向的长度为100cm。
72.具体实施时，以目前几种常见声波测井仪器的最大源距(518cm)进行设计，为了确保测井仪器在从右向左匀速运动的过程中，接收探头能够接收到可靠的地层信号，进一步保证裂缝识别效率和精度，如图2所示，第一固定模块1在水平方向的长度l1设计为290cm，第二固定模块2在水平方向的长度l2设计为628cm，可更换模块3在水平方向的长度l3设计为100cm。
73.在一个实施例中，在裂缝识别的过程中，裂缝识别装置的两端设置有流体密封装置。
74.为了保证识别精度，在进行裂缝识别时，模拟井孔和模拟地层的裂缝中设置有地层水，以便充分饱和人工岩石(模拟地层)。为了使得充满地层水，可以在裂缝识别装置的两
端设置有流体密封装置，进一步保证了裂缝识别的精度。
75.在一个实施例中，所述第一固定模块1的第二端与可更换模块3的第一端、可更换模块3的第二端与第二固定模块2的第一端之间利用环氧胶粘结连接。
76.具体实施时，第一固定模块1的第二端(敞口端)与可更换模块3的第一端(靠近第一固定模块1的一端)、可更换模块3的第二端(远离第一固定模块1的一端)与第二固定模块2的第一端(靠近可更换模块3的一端)之间利用环氧胶粘结连接，保证了良好声耦合效果，提高了裂缝识别的精度。当然，也可以用其他类型具有良好声耦合效果的粘结材料连接。
77.具体实施时，如图3所示，实际刻度(裂缝识别)时，测井仪器4利用扶正器5水平放置在模型的中央，然后在拖动装置的作用下让仪器从装置的右边匀速移动到装置左边，同时声波发射探头6发射一定频率的声波、接收阵列探头7接收到直达波、斯通利波及远处界面的反射波等声波信号，由于存在吸声层，反射波的信号非常弱。通过数据处理及分析，可以研究不同裂缝特征下斯通利波的响应规律，进而得到裂缝识别结果。
78.具体实施时，本发明实施例中裂缝识别装置既可以适用于测井仪器的刻度，也可以适用于测井评价方法的刻度，通用性强。
79.本发明实施例提供的裂缝识别装置的有益技术效果是：可以提高裂缝识别适用性和效率，降低裂缝识别成本。
80.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。