ICS 75.020 E12 备案号：37541-2012
SY
中华人民共和国石油天然气行业标准
SY/T 6351-2012 代替SY/T6351--1998
岩样声波特性的实验室测量规范
Specification for measurement of rock acoustic properties in laboratory
2012—12—01实施
2012-08-23发布
国家能源局 发布 SY/T 6351--2012
目 次
前言
范围 2 规范性引用文件
1
测量原理主要装置及其技术要求岩样的制备与处理
3
5
6 测量步骤
测定结果允许误差测定结果报告内容
7
8
附录A（资料性附录） 岩样声波参数测量报告格式
建筑321---标准查询网 www.jz321.net SY/6351-2012
前言
本标准按照GB/T1.1--2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。
本标准代替SY/T6351—1998《岩石声波特性的实验室测定》。本标准与SY/T6351—1998相比：主要技术变化如下：
-增加了高温高压条件下岩样声波测量的规定（见4.2，4.3和6.2.3）；一增加了岩样加工和尺寸的要求（见5.1）； -增加了岩样体积密度测量的要求（见6.1.1）：增加了纵、横波初至时间选取的规定（见6.2.1）； -增加了判断岩样动态弹性模量适用性的方法（见6.3，6.4.2和6.4.3）；增加了岩样声波参数测试结果封面、说明及数据表格式（见附录A）；修改了主要装置及其技术要求（见第4章，1998年版的第4章）；修改了标准样品法测量零延时的规定（见6.2.1，1998年版的6.2.2）：修改了测定结果允许误差的要求（见第7章，1998年版的第7章）；修改了测定结果报告内容（见第8章，1998年版的第8章）；删除了测定岩样声波衰减系数部分（见1998年版的3.2和6.5）。
本标准由石油工业标准化技术委员会石油测井专业标准化委员会（CPSC/TC11）提出并归口。 本标准起草单位：中国石油集团测井有限公司技术中心。 本标准主要起草人：张永浩、胡启月、李新、杜环虹、李长文、胡秀妮、罗燕颖、李艳婷，本标准代替了SY/T6351-1998。
H SY/T6351-2012
岩样声波特性的实验室测量规范
1范围
本标准规定了岩样的声波速度和超声动态弹性模量的实验室测量及计算方法。 本标准适用于常温常压或高温高压条件下采用超声脉冲透射法进行岩样声波特性的实验室测量。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
SY/T5385岩石电阻率参数实验室测量及计算方法
3测量原理
采用超声脉冲透射法，测量纵波或横波沿岩烊长度方向的传播时间，计算岩样的纵、横波速度。 利用岩样的体积密度和纵、横波速度计算其动态弹性模量。
4主要装置及其技术要求
4.1岩样夹持器
岩样装置固定于夹持器中，岩样轴线平行于声波人射方向。 4.2脉冲发生器
能输出频率为20kHz3MHz的电子脉冲，瀚出电压至少为50V；还应输出一个同步触发脉冲以激发示波器。 4.3换能器
每对换能器包括能将电脉冲转换成机械振动的发射换能器以及能将机械振动转换成电脉冲的接收换能器，二者可互换。要求纵波换能器一对、横波换能器至少一对。换能器中心频率在75kHz～ 3MHz之间。 4.4显示和计时装置
加载到发射换能器上的电脉冲和接收换能器接收到的电信号通过示波器来观察。要求示波器对 5kHz到4倍换能器频率之间的脉冲响应平稳，可测量2μs～5ms之间的时间间隔，测量准确度达到 ±1%。 4.5压系统
包括增压系统和围压测量装置，用于加压。增压系统由压力泵和压力倍增器组成，通过围压流体
1
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岩样夹持器系统
换能器T 换能
轴压
发射超声脉冲发生器
加热
加压
围压
岩 11
示波器
温度控制仪
泵
接收
器
A
图1岩样声波特性测量装置示意图
6.2测量脉冲传播时间 6.2.1测定仪器系统的声波零延时
可采用下述两种方法之一测定仪器系统的声波零延时： a）直接对接法：将发射换能器与接收换能器直接对接，用测量岩样用的耦合剂耦合，将温度和
压力调至测量岩样所需的值，使温度和压力达到稳定状态（具体操作见6.2.3），记录纵波和横波的传播到达时间，即为测量系统的纵波或横波零延时。纵波和横波到达时间为波形的起跳时间，测量岩样时记录的起跳点要和测量零延时保持相位一致。如果经验证，换能器及测量系统零延时不随温度和压力条件的变化而变化，则可用常温常压下的零延时作为高温高压下的声波零延时。要求零延时的重复误差：纵波在土1%之内，横波在土2%之内。
b) 标准样品法：用三块以上直径和材质相同、长度不同的标准样品，在与待测样品相同的耦
合和温度、压力条件下，分别测量并记录纵波和横波的首波到达时间。测量系统的声波零延时的计算见公式（2）：
n.l·t)-Zi.Zt
(2)
to=1
n:2-()
式中： ta 一测量系统的纵波或横波零延时，单位为微秒（μus）：
一标准样品的块数； t，t-n块标准样品的首波到达时间及其平均值，单位为微秒（us）； l，Z-n块标准样品的长度及其平均值，单位为厘米（cm）。
6.2.2常温常压条件下岩样的声波传播时间测定 6.2.2.1将待测岩样装人岩样夹持器中，使岩样与换能器端面充分耦合，调节脉冲发生器和示波器，能在示波器上清晰地观测到波形首波。 6.2.2.2调节示波器，使计数器达到最大分辨率且能分辨纵波和横波的首波：测量并记录各波传播到达时间。 6.2.3高温高压条件下岩样的声波传播时间测定 6.2.3.1检查保证胶套完好后，装人岩样，使之与换能器端面充分耦合，然后密闭连接，使岩样与围压流体隔离。检查连线和波形，确认无误后将岩样装置放人围压腔中，施加一小于预期压力1%的轴压使各承接部件充分接触。
3
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6.2.3.2 将样品腔中充满围压流体，升围压至预设值。 6.2.3.3 以不超过每分钟2℃的速度升温至预设值。 6.2.3.14达到预设值后，压力和温度在至少连续三个不少于10min（室温实验3mir）的时间间隔内应能保持稳定：围压测量值变化不超过设定值的土1%，温度测量值变化不超过设定值的±3%，即可认为压力和温度达到稳定状态。 6.2.3.15按6.2.2.2的规定执行。 6.3 动态弹性模量测量
将岩样绕轴线依次转动120°，测量三个方向的纵波传播时间，用来计算纵波速度分散系数（见 6.4.2。 6.4计算 6.4.1计算岩样的声波速度
在给定温度和压力条件下，岩样的声波速度的计算见公式（3）：
=[L/(T-th)]×104
(3)
式中：
岩样的纵波速度或横波速度，单位为米每秒（m/s）； T一岩样的纵波传播时间或横波传播时间，即记录的纵、横波首波到达时间，单位为微秒
(μs).
6.4.2计算岩样的纵波速度分散系数
按6.3测量的纵波传播时间计算的三个纵波速度，偏离它们平均值的最大百分比，定义为岩样的纵波速度分散系数（6），计算方法见公式（4）：
b=maxl(um-)/u.×100%
(4)
式中： b— 岩样的纵波速度分散系数，以百分数表示；
一将岩样绕轴线依次转120°测得的三个方向的纵波速度（n=1，2，3），单位为米每秒 (m/s);
Up
一将岩样绕轴线依次转120°测得的三个方向的纵波速度的平均值，单位为米每秒（m/s）。 6.4.3，计算岩样的动态弹性模量
计算岩样的动态弹性模量应满足纵波速度分散系数6不大于2%。岩样的动态弹性模量的计算如下：
a) 岩样的杨氏弹性模量E（Young'sModulus）的计算见公式（5）：
E=Ep- 2(30.2- 402)/(z -02X10-
(5)
b)）岩样的剪切模量u（ShearModulus）的计算见公式（6）：
±=0-2×10-6
(6)
c）岩样的泊松比u（Poisson"sRatio）的计算见公式（7）： SY/T 6351--2012
(2-202)/2(2-2)
(7)
d）岩样的拉梅常数at（Lame"sConstant）的计算见公式（8）：
A1 =p(m2 - 20.2) × 10-6
(8)
e）岩样的体积压缩模量K（BulkModulus）的计算见公式（9）：
K=[o(3.2-4u2)/3]×10-6
(9)
式中： E- 岩样的杨氏弹性模量，单位为吉帕（GPa）：
一岩样的剪切模量，单位为吉帕（GPa）岩样的泊松比，以小数或百分数表示；
H
A1. 岩样的拉梅常数，单位为吉帕（GIPa）；
岩样的体积压缩模量，单位为吉帕（GPa）；
K
Up 岩样的纵波速度（如果测得多个纵波速度。取平均值作为岩样的纵波速度），单位为米每
秒（m/s); 岩样的横波速度（如果测得多个横波速度，取最快的作为岩样的横波速度），单位为米每秒（m/s)。
U
测定结果允许误差
T
7.1 测试前应检测零延时或标准样品，相对误差应在土1%之内。 7.2对所测岩样抽样重复测量进行检测，抽样率为10%，最小抽检岩样数为两块。复测值与测量值相比，纵波速度相对误差应在土3%之内，横波速度相对误差应在土5%之内。！
8测定结果报告内容
岩样声波参数测试报告格式参见附录A。主要内容如下： a）：岩样的地理位置和岩性信息。 b）·岩样的体积密度。 c) 岩样测试时的含水状态，如烘干、风干，饱和或饱和度，以及饱和溶液类型。 d 测试压力和温度。 e) 岩样的纵，横波速度。 f) 纵波速度分散系数和弹性模量。 g) 备注，如岩样端面不平整、有裂缝、缺损等异常信息。
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