饱和流体储层模型的检测方法技术领域
本发明涉及地球物理技术领域，具体的说，涉及一种饱和流体储层模型的检
测方法。
背景技术
随着石油勘探技术发展至今，大规模的油气田都已基本发现，因此提高老油
田的采收率也变得越来越重要。提高现有油气藏采收率的唯一有效途径是进一步
弄清岩石内部结构的非均质性和岩石内部含油气的情况，为了做到这一点，通常
会采用地震测量法的方式。地震测量是指以炸药作为震源(即人工地震)，利用
地震反射声波检测地层的情况。岩层在含有流体、不含流体或含不同流体等不同
情况下，反射声波的波速和振幅会有所不同。利用这种特性，可以分析地下流体
的性质并监视流体运移和扩散情况。而对地震勘探的研究，一般通过物理模拟的
方法来实现。
物理模拟是通过在实验室中进行物理实验来模拟真实的物理过程的方法。具
体是将实际地形缩小为物理模型，然后利用声波(或超声波)等振动信号的检测
来模拟野外地震波的检测。在对物理模型进行振动信号的反射检测时，振动信号
的反射效果既与薄层模型的内部性质有关，又与振动信号的频率有关。比如，当
振动信号从高频变为低频时，含油的薄层模型中振动信号的反射效果表现为振幅
增加，传播时间延迟。因此，这种幅度及相位的变化可以用于流体薄层厚度的检
测和流体类型的估计。
本发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术至少存在以下技术问题：目
前的物理模拟实验中，通常采用超声波探头产生振动信号，但是超声波探头能产
生的振动信号的带宽较窄，难以实现跨频带的振动信号的检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种饱和流体储层模型的检测方法，以解决现有技术
中难以实现跨频带的振动信号的检测的技术问题。
本发明提供一种饱和流体储层模型的检测方法，包括：
将叠堆压电陶瓷设置于储层模型的表面；
向所述储层模型注入流体，至所述储层模型的饱和流体薄层达到饱和；
利用所述叠堆压电陶瓷向所述储层模型发射不同频率的振动信号；
对所述储层模型的检测点进行不同频率的振动信号的反射检测。
进一步的是，在向所述储层模型注入流体之前，还包括：
利用所述叠堆压电陶瓷向所述储层模型发射不同频率的振动信号；
对所述储层模型的检测点进行不同频率的振动信号的反射检测。
优选的是，所述叠堆压电陶瓷的紧贴所述储层模型的表面和远离所述储层模
型的表面，能够同时发射振幅相同、相位相反的振动信号。
进一步的是，该检测方法还包括：
对所述叠堆压电陶瓷的远离所述储层模型的表面进行不同频率的振动信号
的检测。
进一步的是，所述叠堆压电陶瓷发射的振动信号的频率范围为1kHz至
200kHz。
优选的是，所述储层模型的饱和流体薄层分为至少两个相互隔离的分区。
进一步的是，向所述储层模型中注入流体，具体为：
分别向所述储层模型中不同的分区注入水和油。
进一步的是，所述储层模型包括两层脆性材料，以及位于所述两层脆性材料
之间的饱和流体薄层。
优选的是，所述脆性材料为环氧树脂或有机玻璃。
优选的是，所述饱和流体薄层为砂岩或仿砂岩材料。
本发明带来了以下有益效果：本发明提供的饱和流体储层模型的检测方法
中，采用叠堆压电陶瓷作为信号发射装置，向储层模型发射振动信号。因为叠堆
压电陶瓷一般工作在非谐振状态，且具有很大的工作带宽，所以在对饱和流体储
层模型进行检测实验时，能够实现跨频带的振动信号的检测。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书
中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过
在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需
要的附图做简单的介绍：
图1是本发明实施例提供的饱和流体储层模型的检测系统的示意图；
图2是本发明实施例提供的饱和流体储层模型的检测系统的工作原理图；
图3是图1中叠堆压电陶瓷的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何
应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实
施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的
各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
本发明实施例提供一种饱和流体储层模型的检测系统及检测方法，能够在室
内条件下，对流体饱和储层模型进行宽频带测量，从而可以估计饱和储层中的流
体成分。
如图1和图2所示，该检测系统主要包括储层模型1、流体输入装置2、信
号发射装置和信号检测装置。
储层模型1包括两层脆性材料12，以及位于两层脆性材料12之间的饱和流
体薄层11。其中，两层脆性材料12可以采用同一种材料，优选为环氧树脂或有
机玻璃，饱和流体薄层11优选为砂岩或仿砂岩材料。
流体输入装置2用于向储层模型1的饱和流体薄层11中注入流体，由输入
流体选择及流量控制单元控制输入流体的种类、流量和流速。作为一个优选方案，
饱和流体薄层11可分为至少两个相互隔离的分区，流体输入装置2分别向不同
的分区注入水和油。本实施例中，饱和流体薄层11分为三个分区，每个分区都
设置有注入口，第一个分区注入水，第二个分区注入油，第三个分区注入气体(可
以是甲烷等气体)，使三个分区的检测结果能够相互对照。另外，在每个注入口
的对侧都设置有阀门，以便于在需要时将饱和流体薄层11内的流体排出。
信号发射装置设置于储层模型1的表面，信号发射装置为叠堆压电陶瓷3，
用于向储层模型1发射振动信号。叠堆压电陶瓷3作为震源，它将信号发生器经
陶瓷驱动电源输出的电压驱动信号转换成声波或超声波的振动信号向储层模型1
内部发射，其发射的振动信号的频率范围可达到1kHz至200kHz。
如图3所示，叠堆压电陶瓷包括叠置的若干片压电陶瓷11，这些压电陶瓷
11物理串联，电学并联或者串联，而叠堆压电陶瓷的上下两端是绝缘瓷片12，
且叠层型压电陶瓷外表面喷涂绝缘漆。位于中间的每片压电陶瓷11的厚度在
0.1mm左右，叠堆压电陶瓷两侧镀有导电层13，分别为正电极和负电极，与陶瓷
驱动电源相连。叠堆压电陶瓷的效率比单片压电陶瓷高，通过一次受压，所有的
压电陶瓷都会起电。
叠堆压电陶瓷在外加信号驱动下振动时，其上下两个面能够分别产生振幅相
同、相位相反的振动信号。也就是，叠堆压电陶瓷设置于储层模型的表面之后，
其紧贴储层模型的表面和远离储层模型的表面，能够同时发射振幅相同、相位相
反的振动信号。
信号检测装置优选为扫描式激光测振仪，用于对储层模型的检测点进行振动
信号的反射检测。进一步的是，信号检测装置还可以用于对叠堆压电陶瓷的远离
储层模型的表面进行振动信号的检测。
如图1和图2所示，本实施例中，扫描式激光测振仪的扫描激光头4吊装在
储层模型1上方，可以对震源及储层模型1表面设定好的各检测点的振动信号进
行检测。其一次测量的检测点数最多可达512×512个，测量频率范围可从1Hz
到350kHz。炮点和检测点的分布只要符合定位准确、分布均匀和覆盖均匀，就可
以在采集后采用现有控制器、译码器及数据存储、图形显示等地震数据处理程序
进行处理，并最终得到不同频率下的饱和流体储层的反射信号图像。
本发明实施例提供的饱和流体储层模型的检测方法包括以下步骤：
S1：将叠堆压电陶瓷设置于储层模型的表面。
具体的，可以将多个叠堆压电陶瓷设置在储层模型的表面，使叠堆压电陶瓷
的振动信号发射面与储层模型的表面紧贴。
S2：利用叠堆压电陶瓷向储层模型发射不同频率的振动信号，并对储层模型
的检测点进行不同频率的振动信号的反射检测。
信号发生器输出实验需要的各种频率的信号，经陶瓷驱动电源放大后传输至
叠堆压电陶瓷，叠堆压电陶瓷就能够发出相应频率的振动信号。首先在储层模型
未注入流体的状态(干燥状态)下，利用信号检测装置检测储层模型的不同频率
的振动信号的反射信号并记录，可以作为对照数据。
S3：向储层模型注入流体，至储层模型的饱和流体薄层达到饱和。
本实施例中的储层模型分为三个分区，所以由流体输入装置分别向储层模型
中的第一个分区和第二个分区注入水和油，直至第一个分区和第二个分区达到饱
和，而第三个分区不注入流体(或注入气体)。储层模型中不断注入流体至饱和，
即为饱和流体储层模型。
S4：利用叠堆压电陶瓷向储层模型发射不同频率的振动信号，并对储层模型
的检测点进行不同频率的振动信号的反射检测。
叠堆压电陶瓷就向饱和流体储层模型发射各种频率的振动信号，信号检测装
置即可对饱和流体储层模型进行不同频率信号的反射检测。
本发明实施例提供的饱和流体储层模型的检测系统及检测方法中，采用叠堆
压电陶瓷作为信号发射装置，向储层模型发射振动信号。因为叠堆压电陶瓷一般
工作在非谐振状态，具有体积小、重量轻、分辨率高、响应速度快输出力大、换
能效率高不发热驱动电路相对简单等优点。更重要的是，叠堆压电陶瓷具有很大
的工作带宽，所以在对饱和流体储层模型进行检测实验时，能够实现跨频带(1kHz
至200kHz)的振动信号的检测。并且，在上述跨频带范围内，叠堆压电陶瓷发射
的振动信号的频率能够连续变化，使得饱和流体储层模型对频率变化的检测更加
精细。另外，叠堆压电陶瓷还具有输出功率大的优点，其能够带动上千牛顿的负
载，因此可以应用于厚度较大的饱和流体储层模型的检测。
本实施例中，叠堆压电陶瓷的紧贴储层模型的表面和远离储层模型的表面，
能够同时发射振幅相同、相位相反的振动信号，因此本发明实施例提供的检测方
法还包括：
S5：对叠堆压电陶瓷的远离储层模型的表面进行不同频率的振动信号的检
测。
本步骤可以与上述步骤S2同步进行，此时检测得到的数据可用于调节信号
发生器的输出，从而克服误差，使叠堆压电陶瓷发出的振动信号能够达到预定的
振幅。
另外，本步骤还可以与上述步骤S4同步进行，可以将所检测得到的数据与
标准值进行计算，得到一个比例因子，用于后期的数据处理和图形显示的校正。
例如，当放置在储层模型表面的叠堆压电陶瓷将频率不同、驱动电压相同的
电信号分别转换为振动信号时，由于叠堆压电陶瓷对不同频率信号的转换效果不
同，其输出的振动信号的幅值也不同，储层模型的反射信号也会不同。如果忽视
这样的差别，在数据采集后进行处理分析时就会造成误差，即无法知道接收到的
某一频率的振动信号的大小变化是受储层模型衰减的影响，还是由发射源输出大
小引起的。
而本实施例中，步骤S5中得到的数据可以用于后期的处理和解释，从而能
够分辨出振动信号的大小变化的真实原因。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明
而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人
员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节
上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所
界定的范围为准。