一種定量接觸壓力超聲波檢測系統(tǒng)及其檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種定量接觸壓力超聲檢測系統(tǒng)及其檢測方法，該檢測系統(tǒng)包括超聲波探頭、高壓倉、定量接觸壓力調(diào)整單元、環(huán)境模擬單元以及控制單元；定量接觸壓力調(diào)整單元包括步進電機和傳動部件；電機帶動傳動部件與超聲波探頭連接，使待測巖樣和超聲波接收探頭緊密耦合；環(huán)境模擬單元包括加熱模塊和加壓模塊；二者與高壓倉連接；該檢測方法是通過控制單元控制環(huán)境模擬單元以及定量接觸壓力單元，完成對高壓倉的加熱、加壓操作以及超聲波檢測；并獲得最佳接觸點；本發(fā)明可對高溫、高壓下的巖石進行無損傷動態(tài)測試，并獲得最佳超聲波檢測信號，精細反映樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的漸變和突變過程。
【專利說明】一種定量接觸壓力超聲波檢測系統(tǒng)及其檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及巖石的物理特性檢測領域，尤其涉及一種在高溫高壓條件下的定量接觸壓力超聲波檢測系統(tǒng)及其檢測方法。
【背景技術】
[0002]眾所周知，隨著表層油氣田的不斷挖掘開采，淺層油氣資源變得越來越少，人們開始把探索油氣資源的目標瞄向了深層油氣田。而要對深層油氣田進行研究，就需要模擬地下深處的高溫高壓環(huán)境。通過檢測含油巖石在不同壓力和溫度條件下物理特性的變化，可以對儲油層的生成、變化和遷移等進行研究，其數(shù)據(jù)對油、氣田的開發(fā)有著重要的指導意義。
[0003]目前現(xiàn)有技術普遍采用定量接觸壓力超聲波測試裝置或高溫高壓超聲波檢測裝置；
[0004]I)定量接觸壓力超聲波測試裝置是通過用計算機控制超聲波探頭與被測物體的接觸壓力定量化分析的方法，它能對檢測物體施加不同大小的力以取得最佳接觸和最佳觀測效果，并具有可重復性和多次同條件下的一致性。以二維斷層圖像形式，清晰、準確、細致、多層次、直觀地展示被檢測物體內(nèi)部的超聲波傳播特性。但是定量接觸壓力超聲波測試裝置只能檢測常溫、常壓條件下的樣品靜態(tài)物理特性，然而檢測樣品在不同的溫度壓力環(huán)境下會表現(xiàn)出有別于常溫低壓環(huán)境下的物理特性；此外，利用現(xiàn)有技術對樣品進行檢測時，將超聲波發(fā)射、接收晶片粘貼在被測樣品表面，此方法無法取得最佳接觸和最佳信號。
[0005]2)高溫高壓超聲波檢測裝置主體部分是一個密封的高壓倉。在倉內(nèi)，被測樣品被加溫、加壓。然后通過超聲波探頭檢測其在不同條件下物理特性的變化。因此通過該裝置可以測出樣品的各個階段表現(xiàn)出的有別于常溫低壓環(huán)境下的特性。在石油勘探研究部門，要想真正認識煤層氣地層的巖石物理特征，它是一個必不可少的研究手段。
[0006]但是，該裝置同樣無法調(diào)節(jié)超聲波接收探頭和待測巖樣之間的接觸力，即無法取得最佳接觸點和最佳信號。
[0007]綜上所述，現(xiàn)有測量裝置都只在常溫常壓下對待測巖樣進行測試，在高溫高壓下國內(nèi)尚未有相關設備能解決此狀態(tài)下的測試力矩調(diào)整裝置。因此，若想真正認識煤層氣地層的巖石物理特征，清晰、準確地檢測高溫高壓條件下樣品的動態(tài)物理特性是一個必不可少的研究手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決現(xiàn)有技術的定量接觸壓力超聲波測試裝置無法檢測待測巖樣在高溫高壓條件下的變化情況的問題，本發(fā)明提供了一種高溫、高壓下定量接觸壓力超聲檢測系統(tǒng)及其檢測方法，本發(fā)明在采用了增壓、加溫系統(tǒng)模擬地下高溫、高壓環(huán)境的同時，吸收了定量接觸壓力超聲波測試裝置的優(yōu)點，可動態(tài)、精細顯示被測物體可在逐漸增壓、增溫的情況下，內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生的漸變和突變過程。[0009]本發(fā)明提供的檢測系統(tǒng)為:
[0010]一種定量接觸壓力超聲波檢測系統(tǒng)，包括超聲波測試單元、定量接觸壓力調(diào)整單元以及控制單元；所述超聲波測試單元包括超聲波發(fā)射探頭I以及超聲波接收探頭2，二者加載在待測巖樣兩端，所述定量接觸壓力調(diào)整單元與所述超聲波接收探頭2相連接，所述控制單元與所述定量接觸壓力調(diào)整單元相連接；其特征在于:
[0011]所述檢測系統(tǒng)還包括高壓倉3和環(huán)境模擬單元；所述待測巖樣設置在所述高壓倉3中，所述超聲波發(fā)射探頭I以及超聲波接收探頭2分別伸入所述高壓倉3并緊頂在所述待測巖樣兩端；
[0012]所述環(huán)境模擬單元包括加熱模塊和加壓模塊；所述環(huán)境模擬單元與所述高壓倉3連接；
[0013]所述定量接觸壓力調(diào)整單元包括電機和傳動部件；所述電機帶動所述的傳動部件與所述的超聲波接收探頭2連接，用于調(diào)整超聲波接收探頭2，使所述待測巖樣和超聲波接收探頭2之間的緊密耦合。
[0014]調(diào)整接觸壓力是為了使待測巖樣和超聲波接收探頭2之間的耦合緊密，只有耦合緊密才能取得最清晰的超聲波圖像，耦合不緊會衰減超聲波信號，取不到好的超聲波信號就不能得到清晰的二維超聲波斷層圖像。
[0015]所述傳動部件包括傳動齒輪10 ;所述電機為步進電機5或伺服電機；所述傳動齒輪10設置在所述步進電機5的傳動軸上，所述傳動齒輪10通過連接部件與所述超聲波接收探頭2相連接；通過所述步進電機5帶動所述傳動齒輪10進而使所述超聲波接收探頭2在所述高壓倉3內(nèi)沿軸線左右移動，調(diào)整與所述待測巖樣之間的距離，以達到加力、減力和鎖止的作用。
[0016]所述連接部件包括滑道11以及滑塊12 ;所述超聲波接收探頭2滑動設置在所述滑道11中，所述滑塊12兩端分別與所述超聲波接收探頭2以及所述傳動齒輪10硬連接或彈性連接；
[0017]所述步進電機5與所述控制單元相連接，所述步進電機5帶動所述傳動齒輪10共同運轉(zhuǎn)，從而帶動所述超聲波接收探頭2與所述待測巖樣耦合。
[0018]所述高壓倉3中設有彈簧6 ;所述彈簧6兩端分別與所述高壓倉3內(nèi)壁端面以及所述超聲波發(fā)射探頭I尾部相連接。設置彈簧7的目的是緩沖步進電機帶來的硬沖力，使力矩調(diào)節(jié)更柔和也可防止沖力過快損壞被測物體。所述環(huán)境模擬單元中，所述加熱模塊包括溫度傳感器8、加熱電阻絲和溫度控制器；所述溫度傳感器8和加熱電阻絲設置在所述高壓倉3內(nèi)，所述溫度控制器設置在所述高壓倉3外部；所述溫度傳感器8與所述溫度控制器相連接，所述溫度控制器分別與所述加熱電阻絲以及控制單元相連接。所述溫度傳感器8檢測所述高壓倉3中的溫度，并將檢測結(jié)果傳輸至所述溫度控制器，所述控制單元向所述溫度控制器發(fā)送加熱命令，所述加熱電阻絲完成加熱操作。
[0019]所述環(huán)境模擬單元中，所述加壓模塊包括壓力傳感器9、壓力控制器以及液壓裝置；所述壓力傳感器9以及液壓裝置設置在所述高壓倉3內(nèi)，所述壓力控制器設置在所述高壓倉3外部；所述壓力傳感器9與所述壓力控制器相連接，所述壓力控制器分別與所述液壓裝置以及控制單元相連接。所述壓力傳感器9檢測所高壓倉3中的壓力值，并將檢測結(jié)果傳輸至所述壓力控制器，所述控制單元向所述壓力控制器發(fā)送加壓命令，所述液壓裝置向所述高壓倉3內(nèi)輸送高壓流體完成加壓操作。
[0020]所述控制單元與所述高壓倉3，超聲波發(fā)射探頭1，超聲波接收探頭2，環(huán)境模擬單元以及定量接觸壓力調(diào)整單元連接；
[0021 ] 所述控制單元發(fā)出控制信號給所述超聲波發(fā)射探頭I，環(huán)境模擬單元以及定量接觸壓力調(diào)整單元，用于控制所述超聲波發(fā)射探頭I開關，控制溫度控制器和壓力控制器進行溫度和壓力控制，用于調(diào)整超聲波接收探頭2與待測巖心的耦合度；
[0022]所述控制單元接收所述高壓倉3發(fā)出的倉內(nèi)參數(shù)信號，以及接收所述超聲波接收探頭2的測量結(jié)果數(shù)據(jù)信號，并對測量結(jié)果數(shù)據(jù)進行分析和輸出。
[0023]所述溫度控制器以及壓力控制器中均設有報警器。當所述密封腔體中的溫度或壓力不滿足實驗所需條件時，所述報警器被觸發(fā)并帶動所述加熱電阻絲或液壓裝置開始或中
止工作。
[0024]所述高壓倉3的外壁材料為耐高溫、高壓的非金屬材料，優(yōu)選材料為聚四氟乙烯；所述高壓倉3兩端固定在托架7上；所述高壓倉3內(nèi)部的最高溫度為120°C ;所述高壓倉3內(nèi)部的最高壓力為140MPa。
[0025]所述超聲波發(fā)射探頭I與所述超聲波接收探頭2為同一結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)主體包括壓電晶片1-1、導電螺桿1-2以及管殼1-3 ;所述壓電晶片1-1封裝在所述管殼1-3內(nèi)，所述導電螺桿1-2兩端分別與所述壓電晶片1-1以及所述控制單元相連接；
[0026]在具體實施中，超聲波發(fā)射探頭I與超聲波接收探頭2采用常州超聲電子有限公司的蝙蝠牌5P10超聲波換能器。
[0027]封裝在所述管殼1-3中的所述壓電晶片1-1作為所述超聲波發(fā)射探頭I的發(fā)射端以及所述超聲波接收探頭2的接收端，并緊頂在所述待測巖樣兩端。
[0028]所述控制單元包括計算機4 ;所述計算機4的信號控制端口分別與所述超聲波發(fā)射探頭1、步進電機5、加熱模塊以及加壓模塊相連接；所述計算機4的信號接收端口與所述超聲波接收探頭2相連接；控制信號由所述計算機4分別傳輸至所述超聲波發(fā)射探頭1、加熱模塊、加壓模塊以及步進電機5，所述溫度傳感器8、壓力傳感器9以及超聲波接收探頭2的接收數(shù)據(jù)傳輸至所述計算機4的輸入端口。
[0029]利用一種定量接觸壓力超聲檢測系統(tǒng)實現(xiàn)的檢測方法，包括以下步驟:
[0030]步驟I，將所述待測巖樣安裝在所述高壓倉3內(nèi)，將所述超聲波發(fā)射探頭1、超聲波接收探頭2、步進電機5以及傳動齒輪10安裝到預定位置，將所述高壓倉3固定在所述托架7上；
[0031]步驟2，設置參數(shù)步驟:設置測量參數(shù)，包括測量溫度，測量壓力和測量次數(shù)N ;
[0032]步驟3，環(huán)境模擬步驟:開啟所述溫度控制器以及壓力控制器，對所述高壓倉3中的待測巖樣進行加熱、加壓操作，并將所述高壓倉3內(nèi)部的溫度、壓力參數(shù)信息實時采集并反饋至所述控制單元；
[0033]步驟4，判斷步驟:判斷環(huán)境模擬步驟是否結(jié)束；若所述控制單元接收到所述高壓倉3內(nèi)部的溫度值以及壓力值滿足設定參數(shù)條件，暫停加熱、加壓操作；
[0034]步驟5，測量開始:記錄測量次數(shù)i，設i初始值為I ;
[0035]步驟6，耦合度調(diào)整步驟:通過所述控制單元控制所述超聲波接收探頭2與待測巖樣之間的耦合度；[0036]步驟7，超聲波測量步驟:所述超聲波發(fā)射探頭I向所述待測巖樣發(fā)射超聲波信號;
[0037]步驟8，采集測量結(jié)果步驟:所述控制單元將超聲波接收探頭2的測量結(jié)果采集；
[0038]步驟9，判斷采集是否結(jié)束步驟:判斷測量次數(shù)i是否 > 測量次數(shù)N;若否則i=i+l，且轉(zhuǎn)入步驟6 ;若是則繼續(xù)步驟10 ；
[0039]步驟10，所述控制單元采集超聲波二維斷層圖像；將采集到的超聲波傳播特性結(jié)果進行處理分析后，得到所述待測巖樣的物理特性輸出顯示。
[0040]在步驟6的耦合度調(diào)整過程中，開啟所述步進電機5，帶動所述傳動齒輪10運轉(zhuǎn)，從而推動所述超聲波接收探頭2與所述待測巖樣耦合接觸；取得最佳定量接觸壓力；所述最佳接觸力根據(jù)最佳波形顯示，最佳接觸力為Ikg壓力(或者9.SN)。
[0041]本發(fā)明利用增壓、加溫系統(tǒng)來模擬地下高溫、高壓環(huán)境，同時融合了定量接觸壓力超聲波測試裝置的優(yōu)點，可使被測樣品在逐漸增壓、增溫且無損傷的情況下，用超聲波檢測其動態(tài)的物理特性，并以二維超聲波斷層圖像的形式，清晰、準確、細致、多層次、直觀地展示被測樣品內(nèi)部的超聲波傳播特性，精細地反映了待測巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生的漸變和突變過程，例如縫隙、孔洞等結(jié)構(gòu)的漸變和突變過程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1為本發(fā)明的一種定量接觸壓力超聲波檢測系統(tǒng)的模塊連接示意圖；
[0043]圖2為本發(fā)明的一種定量接觸壓力超聲波檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖3為本發(fā)明的一種定量接觸壓力超聲波檢測系統(tǒng)的實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖4為本發(fā)明的超聲波發(fā)射探頭以及超聲波接收探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖5為發(fā)明的測量工藝流程圖。
[0047]附圖編號說明:
[0048]1-超聲波發(fā)射探頭；1_1壓電晶片；1_2導電螺桿；1_3管殼；
[0049]2-超聲波接收探頭；3_高壓倉；4_計算機；5_步進電機；6_彈簧；
[0050]7-托架；8_溫度傳感器；9_壓力傳感器；10-傳動齒輪；10_1主動齒輪；
[0051]10-2 齒條；11-滑道；12-滑塊;
[0052]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細地說明，本發(fā)明的保護范圍不局限于下述的【具體實施方式】。
【具體實施方式】
[0053]如圖1?4所示，一種定量接觸壓力超聲波檢測系統(tǒng)，包括超聲波發(fā)射探頭1、超聲波接收探頭2、高壓倉3、計算機4、定量接觸壓力調(diào)整單元、環(huán)境模擬單元以及彈簧6 ；
[0054]待測巖樣密封設置在高壓倉3中，高壓倉3兩端固定在托架7上，高壓倉3的外壁材料為耐高溫、高壓的聚四氟乙烯材質(zhì)。
[0055]所述定量接觸壓力調(diào)整單元包括電機和傳動部件；所述電機帶動所述的傳動部件與所述的超聲波接收探頭2連接，用于調(diào)整超聲波接收探頭2，使所述待測巖樣和超聲波接收探頭2之間的緊密耦合。
[0056]所述傳動部件包括傳動齒輪10 ;所述電機為步進電機5 ；[0057]所述傳動齒輪10包括主動齒輪10-1和齒條10-2 ;所述主動齒輪10_1設置在所述步進電機5的傳動軸上，所述齒條10-2與所述主動齒輪10-1耦合，且所述齒條10-2通過連接部件與所述超聲波接收探頭2相連接。所述步進電機5與所述計算機4相連接,通過所述步進電機5帶動所述主動齒輪10-1以及齒條10-2，進而使所述超聲波接收探頭2在所述高壓倉3內(nèi)沿軸線左右移動，調(diào)整與所述待測巖樣之間的距離。
[0058]所述連接部件包括滑道11以及滑塊12 ;所述超聲波接收探頭2滑動設置在所述滑道11中，所述滑塊12兩端分別與所述超聲波接收探頭(2)以及所述齒條10-2硬連接或彈性連接。
[0059]所述彈簧6設置在高壓倉3內(nèi)部，其一端固定在所述高壓倉3內(nèi)壁端面上，另一端與所述超聲波發(fā)射探頭I尾部相連接。
[0060]所述環(huán)境模擬單元包括加熱模塊和加壓模塊；
[0061]所述加熱模塊包括溫度傳感器8、加熱電阻絲和溫度控制器；所述溫度傳感器8和加熱電阻絲設置在所述高壓倉3中，所述溫度控制器設置在所述高壓倉3外部；所述溫度傳感器8與所述溫度控制器相連接，所述溫度控制器分別與所述加熱電阻絲以及計算機4相連接。
[0062]所述加壓模塊包括壓力傳感器9、壓力控制器以及電動液壓裝置；所述壓力傳感器9以及電動液壓裝置設置在所述高壓倉3內(nèi)，所述壓力控制器設置在所述高壓倉3外部；所述壓力傳感器9與所述壓力控制器相連接，所述壓力控制器分別與電動液壓裝置以及計算機4相連接。
[0063]在加熱加壓過程中，高壓倉3內(nèi)部的最高溫度可達120°C，高壓倉3內(nèi)部的最高壓力可達140MPa。
[0064]溫度控制器以及壓力控制器中均設有報警器；壓力倉3中的溫度或壓力不滿足實驗所需條件時，報警器會啟動并使加熱電阻絲或電動液壓裝置開始或中止工作。
[0065]如圖4所示，利用一種定量接觸壓力超聲檢測系統(tǒng)的檢測方法，其步驟為，
[0066]步驟I，將所述待測巖樣安裝在所述高壓倉3內(nèi)，將所述超聲波發(fā)射探頭1、超聲波接收探頭2、步進電機5以及傳動齒輪10安裝到預定位置，將所述高壓倉3固定在所述托架7上；
[0067]步驟2，設置參數(shù)步驟:設置測量參數(shù)，包括測量溫度，測量壓力和測量次數(shù)N ;
[0068]步驟3，環(huán)境模擬步驟:開啟所述溫度控制器以及壓力控制器，對所述高壓倉3中的待測巖樣進行加熱、加壓操作，并將所述高壓倉3內(nèi)部的溫度、壓力參數(shù)信息實時采集并反饋至所述控制單元；
[0069]步驟4，判斷步驟:判斷環(huán)境模擬步驟是否結(jié)束；若所述控制單元接收到所述高壓倉3內(nèi)部的溫度值以及壓力值滿足設定參數(shù)條件，暫停加熱、加壓操作；
[0070]步驟5，測量開始:記錄測量次數(shù)i，設i初始值為I ;
[0071]步驟6，耦合度調(diào)整步驟:通過所述控制單元控制所述超聲波接收探頭2與待測巖樣之間的耦合度；
[0072]步驟7，超聲波測量步驟:所述超聲波發(fā)射探頭I向所述待測巖樣發(fā)射超聲波信號;
[0073]步驟8，采集測量結(jié)果步驟:所述控制單元將超聲波接收探頭2的測量結(jié)果采集；[0074]步驟9，判斷采集是否結(jié)束步驟:判斷測量次數(shù)i是否 > 測量次數(shù)N;若否則i=i+l，且轉(zhuǎn)入步驟6 ;若是則繼續(xù)步驟10 ；
[0075]步驟10，所述控制單元采集超聲波二維斷層圖像；將采集到的超聲波傳播特性結(jié)果進行處理分析后，得到所述待測巖樣的物理特性輸出顯示。
[0076]在步驟6的耦合度調(diào)整過程中，開啟所述步進電機5，帶動所述傳動齒輪10運轉(zhuǎn)，從而推動所述超聲波接收探頭2與所述待測巖樣耦合接觸；取得最佳定量接觸壓力；
[0077]上述技術方案只是本發(fā)明的一種實施方式，對于本領域內(nèi)的技術人員而言，在本發(fā)明公開了應用方法和原理的基礎上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限于本發(fā)明上述【具體實施方式】所描述的結(jié)構(gòu)，因此前面描述的方式只是優(yōu)選地，而并不具有限制性的意義。
【權(quán)利要求】
1.一種定量接觸壓力超聲波檢測系統(tǒng)，包括超聲波測試單元、定量接觸壓力調(diào)整單元以及控制單元；所述超聲波測試單元包括超聲波發(fā)射探頭(I)以及超聲波接收探頭(2)，二者加載在待測巖樣兩端，所述定量接觸壓力調(diào)整單元與所述超聲波接收探頭(2)相連接，所述控制單元與所述定量接觸壓力調(diào)整單元相連接；其特征在于: 所述檢測系統(tǒng)還包括高壓倉(3)和環(huán)境模擬單元；所述待測巖樣設置在所述高壓倉(3 )中，所述超聲波發(fā)射探頭(I)以及超聲波接收探頭(2 )分別伸入所述高壓倉(3 )并緊頂在所述待測巖樣兩端； 所述環(huán)境模擬單元包括加熱模塊和加壓模塊；所述環(huán)境模擬單元與所述高壓倉(3)連接; 所述定量接觸壓力調(diào)整單元包括電機和傳動部件；所述電機帶動所述的傳動部件與所述的超聲波接收探頭(2)連接，用于調(diào)整超聲波接收探頭(2)，使所述待測巖樣和超聲波接收探頭(2)之間的緊密耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定量接觸壓力超聲波檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述傳動部件包括傳動齒輪(10);所述電機為步進電機(5)或伺服電機；所述傳動齒輪(10 )設置在所述步進電機(5 )的傳動軸上，所述傳動齒輪(10 )通過連接部件與所述超聲波接收探頭(2)相連接；通過所述步進電機(5)帶動所述傳動齒輪(10)進而使所述超聲波接收探頭(2)在所述高壓倉(3)內(nèi)沿軸線左右移動，調(diào)整與所述待測巖樣之間的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種定量接觸壓力超聲波檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述連接部件包括滑道(11)以及滑塊(12);所述超聲波接收探頭(2)滑動設置在所述滑道(11)中，所述滑塊(12)兩端分別與所述超聲波接收探頭(2)以及所述傳動齒輪(10)硬連接或彈性連接； 所述步進電機(5)與所述控制單元相連接，所述步進電機(5)帶動所述傳動齒輪(10)共同運轉(zhuǎn)，從而帶動所述超聲波接收探頭(2 )與所述待測巖樣耦合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定量接觸壓力超聲波檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述高壓倉(3)中設有彈簧(6);所述彈簧(6)兩端分別與所述高壓倉(3)內(nèi)壁端面以及所述超聲波發(fā)射探頭(I)尾部相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定量接觸壓力超聲波檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述環(huán)境模擬單元中，所述加熱模塊包括溫度傳感器(8)、加熱電阻絲和溫度控制器；所述溫度傳感器(8)和加熱電阻絲設置在所述高壓倉(3)內(nèi)，所述溫度控制器設置在所述高壓倉(3 )外部；所述溫度傳感器(8 )與所述溫度控制器相連接，所述溫度控制器分別與所述加熱電阻絲以及控制單元相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定量接觸壓力超聲波檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述環(huán)境模擬單元中，所述加壓模塊包括壓力傳感器(9)、壓力控制器以及液壓裝置；所述壓力傳感器(9)以及液壓裝置設置在所述高壓倉(3)內(nèi)，所述壓力控制器設置在所述高壓倉(3)外部；所述壓力傳感器(9)與所述壓力控制器相連接，所述壓力控制器分別與所述液壓裝置以及控制單元相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、5、6之一所述的一種定量接觸壓力超聲波檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述控制單元與所述高壓倉(3)，超聲波發(fā)射探頭(1)，超聲波接收探頭(2)，環(huán)境模擬單元以及定量接觸壓力調(diào)整單元連接；所述控制單元發(fā)出控制信號給所述超聲波發(fā)射探頭(I )，環(huán)境模擬單元以及定量接觸壓力調(diào)整單元，用于控制所述超聲波發(fā)射探頭(I)開關，控制溫度控制器和壓力控制器進行溫度和壓力控制，用于調(diào)整超聲波接收探頭(2)與待測巖心的耦合度； 所述控制單元接收所述高壓倉(3)發(fā)出的倉內(nèi)參數(shù)信號，以及接收所述超聲波接收探頭(2)的測量結(jié)果數(shù)據(jù)信號，并對測量結(jié)果數(shù)據(jù)進行分析和輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種定量接觸壓力超聲波檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述溫度控制器以及壓力控制器中均設有報警器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定量接觸壓力超聲波檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述高壓倉(3)的外壁材料為耐高溫、高壓的非金屬材料；所述高壓倉(3)兩端固定在托架(7)上；所述高壓倉(3)內(nèi)部的最高溫度為120°C ;所述高壓倉(3)內(nèi)部的最高壓力為HOMPa0
10.利用權(quán)利要求1~9之一所述的一種定量接觸壓力超聲檢測系統(tǒng)實現(xiàn)的檢測方法，其特征在于: 所述檢測方法的步驟為， 步驟I，將所述待測巖樣安裝在所述高壓倉(3)內(nèi)，將所述超聲波發(fā)射探頭(I)、超聲波接收探頭(2)、步進電機(5)以及傳動齒輪(10)安裝到預定位置，將所述高壓倉(3)固定在所述托架(7)上； 步驟2，設置參數(shù)步驟:設置測量參數(shù)，包括測量溫度，測量壓力和測量次數(shù)N ； 步驟3，環(huán)境模擬步驟:開啟所述溫度控制器以及壓力控制器，對所述高壓倉(3)中的待測巖樣進行加熱、加壓操作，并將所述高壓倉(3)內(nèi)部的溫度、壓力參數(shù)信息實時采集并反饋至所述控制單元； 步驟4，判斷步驟:判斷環(huán)境模擬步驟是否結(jié)束；若所述控制單元接收到所述高壓倉(3)內(nèi)部的溫度值以及壓力值滿足設定參數(shù)條件，暫停加熱、加壓操作； 步驟5，測量開始:記錄測量次數(shù)i，設i初始值為I ; 步驟6，耦合度調(diào)整步驟:通過所述控制單元控制所述超聲波接收探頭(2)與待測巖樣之間的耦合度； 步驟7，超聲波測量步驟:所述超聲波發(fā)射探頭(I)向所述待測巖樣發(fā)射超聲波信號；步驟8，采集測量結(jié)果步驟:所述控制單元將超聲波接收探頭(2)的測量結(jié)果采集；步驟9，判斷采集是否結(jié)束步驟:判斷測量次數(shù)i是否 >測量次數(shù)N ;若否則i=i+l，且轉(zhuǎn)入步驟6 ;若是則繼續(xù)步驟10 ； 步驟10，所述控制單元采集超聲波二維斷層圖像；將采集到的超聲波傳播特性結(jié)果進行處理分析后，得到所述待測巖樣的物理特性輸出顯示。
11.利用權(quán)利要求10所述的一種定量接觸壓力超聲檢測方法，其特征在于: 步驟6，在所述的耦合度調(diào)整步驟中，開啟所述步進電機(5)，帶動所述傳動齒輪(10)運轉(zhuǎn)，從而推動所述超聲波接收探頭(2)與所述待測巖樣耦合接觸；取得定量接觸壓力為Ikg壓力。
【文檔編號】G01N29/04GK103698397SQ201210370175
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月27日
【發(fā)明者】王輝明, 宗遐齡, 劉東方, 薛詩桂, 虞立 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油物探技術研究院