Определение скорости распространения упругих продольных ультразвуковых волн способом прозвучнвання

Теория. Скорость распространения волн в образцах пород V_p определяется по данным измерений на образце длиной L (м), времени τ (с) пробега упругой ультразвуковой волны

Vp = L/τ (38)

Равенство Vp скорости распространения продольных упругих волн в безграничной среде (массиве) Vp m соблюдается только при r / λ > 1 (где r–радиус образца; λ–длина ультразвуковой волны), при r / λ < 0,3 измеряется скорость Vp ет в стержне породы.

Разные отношения r / λ получают, применяя образцы раз­личного диаметра или используя волны различной частоты так, чтобы r / λ было вначале меньше 0,3, а затем больше 1,25. Это позволяет определить Vp м и Vp ст при изучении двух. образцов одной и той же породы различного диаметра, или одного образца с пьезодатчиками различной частоты [8, 10].

Аппаратура, оборудование, материалы.

1. Для определения времени пробега упругой ультразвуковой волны через образец породы используется стандартная аппаратура, содержащая прибор для прозвучивания образцов (либо специальный кер­нодержатель), генератор высоковольтных импульсов, комплект приборов, состоящий из усилителя, источников питания и др. Такая аппаратура имеется в нашей лаборатории.

2. Вакуумный эксикатор и насос или вакуумный шкаф, сосуд для насыщения образцов пород раствором, соответст­вующим пластовой воде.

3. Штангенциркуль или микрометр для измерения пути пробега упругой волны в образце (длина образца) L.

4. Химически чистые или чистые для анализа NaCl, KCl, CaC1₂ и др.

5. Глицерин, солидол и другие вещества для улучшения акустического контакта образца с датчиками кернодержателя.

Порядок выполнения работы. 1. Отбирают керны сцемен­тированных пород без трещин и включений, если трещины не характерны для породы в целом, то они уменьшают амплитуду прошедшей волны и дают неточные времена первых вступлений.

2. Изготовляют из кернов образцы определенных размеров виде кубов, параллелепипедов, ци-линдров или произвольной формы. Размеры образца должны быть тем больше, чем выше скорость распространения упругих волн и чем больше их длина. Должно также соблюдаться определённое соотношение между попереч ными размерами образца и длиной волны (см. выше).

3. Высушивают образцы и насыщают их под вакуумом минерализованной водой, аналогичной пластовой воде (см. § 3).

4. Включают установку в сеть и дают приборам прогреться.

5. Измеряют время задержки импульса τ в аппаратуре.

6. Устанавливают образец в прибор между излучателем и приемником.

7. Измеряют время прохождения волны через образец τ= τ _обр+з - τ з

8. Измеряют длину образца L (путь волны в образце).

r 9. Рассчитывают скорость Vp распространения упругой волны по формуле (38).

r Форма записи исходных данных и результатов определений.

Исходные данные и результаты определений V_p способом прозвучивания записываются в журнал по форме, приведенной В табл.37.

способами. В резонансных способах используются стоячие волны. ЭТй способы достаточно точны и имеют относительно малогабаритную аппаратуру. Основной недостаток заключается в сложности перехода от линейных значений lJ. для стержня к объемному коэффициенту поглощения и трудности изготов­ления стержней породы.

В импульсных способах используются бегущие волны. Из этих способов при ьбычных давлениях наибольшее распрост­ранение IJОЛУЧИЛИ модификации прозвучивания под углом 450 к граням образца, продольного профилирования, многократных отражений.

Лабораторная работа 32

Определение скорости распространения упругих продольных ультразвуковых волн способом прозвучнвання

,Теорня. Скорость распространения волн в образцах пород V_p определяется по данным измерений на образце длиной L (м), времени 't (с) пробега упругой ультразвуковой волны

Равенство V_p скорости распространения продольных упругих волн в безграничной среде (массиве) VPM соблюдается только при rГл> 1 (где r-радиус образца; л-длина ультразвуковой волны), при r/л < 0,3 измеряется скорость Vp ет В стержне п{)роды.

Разные отношения r/л получают, применяя образцы раз­личного диаметра или используя волны различной частоты так, чтобы r/л было вначале меньше 0,3, а затем больше 1,25. Это позволяет определить Vp м и Vp ел при изучении двух. образцов одной и той же породы различного диаметра, или одного образца с пьезодатчиками различной частоты [8, 10].

Аппаратура, оборудование, материалы. 1. Для определения времени пробега упругой ультразвуковой волны через образец породы используется стандартная аппаратура, содержащая прибор для прозвучивания образцов (либо специальный кер­нодержатель), генератор высоковольтных импульсов, комплект приборов, состоящий из усилителя, источников питания и др.

. к такой аппаратуре относятся ИПА, «Бетон», ИСУ-1, УЗИЗ и др., описание которых дано в специальной литературе [8, 10, 12].

2. Вакуумный эксикатор и насос или вакуумный шкаф, сосуд для насыщения образцов пород раствором, соответст­вующим пластовой воде.

3. Штангенциркуль или микрометр для измерения пути пробега упругой волны в образце (длина образца) L.

4. Хймически чистые или чистые для анализа NaCl, KCl, CaC1₂ и др.

способами. В резонансных способах используются стоячие волны. ЭТй способы достаточно точны и имеют относительно малогабаритную аппаратуру. Основной недостаток заключается в сложности перехода от линейных значений lJ. для стержня к объемному коэффициенту поглощения и трудности изготов­ления стержней породы.

В импульсных способах используются бегущие волны. Из этих способов при ьбычных давлениях наибольшее распрост­ранение IJОЛУЧИЛИ модификации прозвучивания под углом 450 к граням образца, продольного профилирования, многократных отражений.

Лабораторная работа М! 32

Определение скорости распространения упругих продольных ультразвуковых волн способом прозвучнвання

,ТеорИя. Скорость распространения волн в образцах пород V_p определяется по данным измерений на образце длиной L (м), времени 't (с) пробега упругой ультразвуковой волны

Равенство V_p скорости распространения продольных упругих волн в безграничной среде (массиве) VPM соблюдается только при rГл> 1 (где r-радиус образца; л-длина ультразвуковой волны), при r/л < 0,3 измеряется скорость Vp ет В стержне п{)роды.

Разные отношения r/л получают, применяя образцы раз­личного диаметра или используя волны различной частоты так, чтобы r/л было вначале меньше 0,3, а затем больше 1,25. Это позволяет определить Vp м и Vp ел при изучении двух. образцов одной и той же породы различного диаметра, или одного образца с пьезодатчиками различной частоты [8, 10].

Аппаратура, оборудование, материалы. 1. Для определения времени пробега упругой ультразвуковой волны через образец породы используется стандартная аппаратура, содержащая прибор для прозвучивания образцов (либо специальный кер­нодержатель), генератор высоковольтных импульсов, комплект приборов, состоящий из усилителя, источников питания и др.

. к такой аппаратуре относятся ИПА, «Бетон», ИСУ-1, УЗИЗ и др., описание которых дано в специальной литературе [8, 10, 12].

2. Вакуумный эксикатор и насос или вакуумный шкаф, сосуд для насыщения образцов пород раствором, соответст­вующим пластовой воде.

3. Штангенциркуль или микрометр для измерения пути пробега упругой волны в образце (длина образца) L.

4. Хймически чистые или чистые для анализа NaCl, KCl, CaC1₂ и др.

способами. В резонансных способах используются стоячие волны. ЭТй способы достаточно точны и имеют относительно малогабаритную аппаратуру. Основной недостаток заключается в сложности перехода от линейных значений lJ. для стержня к объемному коэффициенту поглощения и трудности изготов­ления стержней породы.

В импульсных способах используются бегущие волны. Из этих способов при ьбычных давлениях наибольшее распрост­ранение IJОЛУЧИЛИ модификации прозвучивания под углом 450 к граням образца, продольного профилирования, многократных отражений.

Лабораторная работа М! 32

Определение скорости распространения упругих продольных ультразвуковых волн способом прозвучнвання

,Теорня. Скорость распространения волн в образцах пород V_p определяется по данным измерений на образце длиной L (м), времени 't (с) пробега упругой ультразвуковой волны

Равенство V_p скорости распространения продольных упругих волн в безграничной среде (массиве) VPM соблюдается только при rГл> 1 (где r-радиус образца; л-длина ультразвуковой волны), при r/л < 0,3 измеряется скорость Vp ет В стержне п{)роды.

Разные отношения r/л получают, применяя образцы раз­личного диаметра или используя волны различной частоты так, чтобы r/л было вначале меньше 0,3, а затем больше 1,25. Это позволяет определить Vp м и Vp ел при изучении двух. образцов одной и той же породы различного диаметра, или одного образца с пьезодатчиками различной частоты [8, 10].

Аппаратура, оборудование, материалы. 1. Для определения времени пробега упругой ультразвуковой волны через образец породы используется стандартная аппаратура, содержащая прибор для прозвучивания образцов (либо специальный кер­нодержатель), генератор высоковольтных импульсов, комплект приборов, состоящий из усилителя, источников питания и др.

. к такой аппаратуре относятся ИПА, «Бетон», ИСУ-1, УЗИЗ и др., описание которых дано в специальной литературе [8, 10, 12].

2. Вакуумный эксикатор и насос или вакуумный шкаф, сосуд для насыщения образцов пород раствором, соответст­вующим пластовой воде.

3. Штангенциркуль или микрометр для измерения пути пробега упругой волны в образце (длина образца) L.

4. Хймически чистые или чистые для анализа NaCl, KCl, CaC1₂ и др.

:ь

Задержка,

с

,;,

..

i5

•..

'.

'"

'"

;t-

'"

,

<>

р.

~

~

•..

.

"

~

;,;

;;:

"

.::]

i;J

;;:

i

.•

"

р.

,,;;:

'"

'"

'"

""

'"

,д

:t

<>

:t •

'"

t;

"

"

•• -о

а

о

..

р.

'"

<>

§,

~

"

~

<>

~~

:;

р.

""

•..

р.

<>

'"

'"

"

<>

<>

$

"

ё-

р.

1::(

:r:

t::

~~

'"

•..

:r:

t::

\

5. Глицерин, солидол и другие вещества для улучшения акустического контакта образца с датчиками кернодержателя.

Порядок выполнения работы. 1. Отбирают керны сцемен­тированных пород без трещин и включений, если трещины не характерны для породы в целом, то они уменьшают амплитуду прошедшей волны и дают неточные времена первых

; вступлений.

r 2'- Изготовляют из кернов образцы определенных размеров

,В виде кубов, парал.целепипедов, цилиндров или произвольной. r формы. Размеры образца должны быть тем больше, чем

f выше скорость распространения упругих волн и больше их

r длина. Должно также соблюдаться определенное соотношение [ между поперечными размерами образца и длиной волны (см.

f выше).

i 3. Высушивают образцы и насыщают их под вакуумом r минерализованной водой, аналогичной пластовой воде (см. § 3).

r 4. Включают установку в сеть и дают приборам прогреться.

i 5. Измеряют время задержки импульса '(3 в аппаратуре.

r 6. Устанавливают образец в прибор между излучателем и

! приемником.

~ 7. Измеряют время, прохождения волны через образец

t '[='обр+з-'(з'

f8. Измеряют длину образца L (путь волны в образце).

r 9. Рассчитывают скорость Vp распространения упругой вол-

f вы по формуле (138).

r Форма записи исходных данных и результатов определений.

Исходные данные и результаты определений V_p способом f врозвучивания записываются в журнал по форме, приведенной [ В табл.37.

r / λ

f Погрешности. Наибольшая относительная метрологическая

погрешность

.1.vp = /::;.L + /::;'1:₀бр+з + /::;.1:з •

vp L 1:₀бр+,,-1:_з

6 - практикум по петрофиэике

Погрешность L\v_p /Vp тем значительнее, чем больше поГреIl1­мости L\L/L определеnйя длйныобразца, абсолютные погреш­ности.L\т_обр+_з טL\т" больше скорость Рр и меньше;.длина образца Е. Относительная погрешность в измерении длины Lобразца легко может быть доведена до 0,003 й ею можно пренебречь.

АБСОЛЮ'Тflые погреlIIности L\Тобр+, И L\т_з теМ меньше, чем резче первое ВСТУПJIеnйе, т.е. чеМ лучше акустический конта'{(т датчи'{(ов с образцом и выше частота ВЬНlуждеЮIыхколебаний IIьезодатЧй'{(ов. Современnые импульсnые.. приборы позволяюТ измерять времена пробега. Т_обр+_з ט עחס אבסמכ‏עnыми погреш­ностями L\ТоБР+З И Ат_з В пределах 0,1-1 мкс.

Теория. Способом прямого прозвучивания образцов разной длины определяют Vp и Vp ст,

Для этого прозвучивают образцы породы, имеющие длины L1, L_z и диаметр d2 и удовлетворяющие условию

((d² + L²)^1/2 - L) / λр_м > 1

где λр_м – длина продольной волны,определяемая длитель­ностью первого синусоидального периода Т (с) на сейсмограм­мах. В этом случае скорость vр в образцах будет примерно равна скорости в безграничной породе (массиве).

При L₂> L1 время распространения импульса на интервле

Длиной L₂ - L_! равно τ2- τ1 и скорость

Vр-VРм = (L2-L1)/(τ2- τ1)(39)

Затем прозвучивают образцы тех же длин радиуса

r1 = d / 2= (0,2 - 0,25) λр_м = (0,2 - 0,25) vp T = (0,2 - 0, 25) Vp / f,

обеспечивающего получение скорости

Vp = (L₂- L₁)/ (τ₄ - τ₃) (40)

гдеtз и!4 -времена про хождения импульсов во второй паре

образцов..

Аппараtура,оборудованне,матернаЛI>I те же, что и при определении скоростей Vp распростраnения упругих волн (см. § 29).

Порядок ВЫЦОJIнеНIIЯ ра.боты. 1. Изготавливают из кер­на. два ЦИЛИfI;lфических образца с длинами Е₁ ~ 20 мм й 'Е₂='=

Длина,

Диаме~р,

Задерж~а,

с

Скорость,

м/с

НаИбольшая

см

CMi

"

:;;

ОТI10еител-ьная

k

,

погрешноеть,

~

6/0

§

,

«<

,..z

:д

'"

v:;-

'"

:д

'"

'"

'"

"

о.

'"

о

'"

'"

Iй

d

'"

о

"

о

'"

l

~

'"

'"

"!

..

&

"!

~

"'.

О

'"

-"-

"

'"

о

N

з..

:s:

"

,

);

);

о.

е-

:s:

а

~

о

о

..s

...з'

'"

~

N

i

.

~

..а

:r

t:::

"""

~

J::

>:

»

.:'

,1

8;

J::

= 30-40 мм и диаметром d = 30-40 мм.

Дата добавления: 2015-08-21