Opracowanie procedury pomiarowej, testowanie i walidacja pomiarów prędkości fal sprężystych na próbkach aparaturą ULT-100 P&S Ultrasonic Velocity Measurement System firmy GCTS

Abstract

Celem przeprowadzonych badań było przetestowanie i opracowanie metody postępowania wykonywania pomiarów prędkości fali P i S na aparaturze ULT-100 Ultrasonic Velocity Measurement System takiej, aby wyznaczone wartości prędkości fal oraz dynamiczne moduły sprężystości były poprawne. Autor badał wpływ różnorodnych czynników, takich jak: parametry przetwarzania, sposób ułożenia głowic pomiarowych i próbki oraz rodzaj stosowanego środka sprzęgającego na jakość obrazu falowego wykorzystywanego do wyznaczania czasów pierwszego wstąpienia fal P i S, na podstawie których możliwe jest określenie ich prędkości. Sprawdził też efektywność automatycznych metod wyznaczania czasu pierwszego wstąpienia dostępnych w oprogramowaniu CATS Ultrasonics Software oraz przyjął metodykę „ręcznego” wyznaczania czasów pierwszych wstąpień, która pozwoliła na otrzymanie rozsądnych wartości prędkości fal sprężystych. Pomiary przeprowadzane były na dwóch jednorodnych i cylindrycznych wzorcach aluminiowych różnej wielkości, a także na próbkach węglanowych z synklinorium lubelskiego udostępnionych przez PGNiG SA do prac naukowo-dydaktycznych. Poprawność otrzymanych wyników sprawdzona została poprzez porównanie otrzymanych wartości prędkości fal P i S z wynikami uzyskanymi dla tych próbek przez Instytut Nafty i Gazu - Państwowego Instytutu Badawczego w Krakowie (INiG - PIB).

The purpose of this research was to test and design a method of performing P-wave and S-wave velocity measurements with the use of ULT-100 Ultrasonic Velocity Measurement System that provides a correct determination of wave velocities, as well as elastic moduli values. The author was studying the influence of various factors, such as waveform processing parameters, placement of the sample between the transmitting and receiving transducer or the type of acoustic couplant, on the quality of the waveforms received in measurements, on the basis of which the first arrival times of P-wave and S-wave (and hence their velocities) are being determined. The effectiveness of automatic methods of first arrival time determination available in the CATS Ultrasonics Software was also evaluated and the strategy for the manual first arrival time determination was set, which allows to receive correct values of elastic waves velocities. The measurements were performed on two cylindrical, homogeneous aluminium test samples of different sizes and also on carbonate samples obtained from Polish Oil and Gas Company for educational and research purposes. Validation of received results was done by comparing them with the values provided by Oil and Gas Institute - National Research Institute in Cracow.