[發(fā)明專利]水力壓裂震電聯(lián)合探測系統(tǒng)、探測方法及野外工作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610256685.5
• 申請(qǐng)日: 2016-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN105785475B
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林君;賓康成;許琳琳;朱金寶;李振峰;商行;田入運(yùn);張曉普
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01V11/00
• 分類號(hào): G01V11/00
• 代理公司: 沈陽銘揚(yáng)聯(lián)創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

1.一種水力壓裂的有效檢測系統(tǒng)，其特征在于：包括發(fā)射系統(tǒng)，接收系統(tǒng)以及移動(dòng)終端構(gòu)成，

所述發(fā)射系統(tǒng)通過一對(duì)發(fā)射電極布置在壓裂井以及回流井位置用來發(fā)射電信號(hào)，

所述接收系統(tǒng)包括采集站以及與采集站連接的采集電極以及三分量檢波器，通過采集電極用來采集壓裂過程中的電信號(hào)以及震電信號(hào)；通過三分量檢波器將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸入至采集站；

所述移動(dòng)終端與接收系統(tǒng)之間通訊，通過獲取接收系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)接收系統(tǒng)中的采集站的狀態(tài)查詢、參數(shù)設(shè)置以及數(shù)據(jù)監(jiān)測功能；

所述采集站包括：

檢波器輸入端，與三分量檢波器連接；

多組信號(hào)調(diào)理電路，每組信號(hào)調(diào)理電路包括與檢波器輸入端連接的濾波網(wǎng)絡(luò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波處理、負(fù)責(zé)設(shè)置工作狀態(tài)的模擬開關(guān)、對(duì)信號(hào)放大的前置放大器、以及將放大的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制器；

電極輸入端，與采集電極連接后，依次通過連接前端隔離電路、自然電位補(bǔ)償電路、濾波網(wǎng)絡(luò)、模擬開關(guān)、前置放大器以及調(diào)制器對(duì)信號(hào)處理；

DSP，與多個(gè)調(diào)制器的輸出端連接，對(duì)接收的信號(hào)經(jīng)過數(shù)字濾波；

FPGA，對(duì)經(jīng)過DSP數(shù)字濾波的信號(hào)進(jìn)行采集、測試、控制以及緩存處理；

ARM，通過數(shù)據(jù)總線與FPGA連接，讀取FPGA中緩存的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)存到CF卡中；并通過SPI接口與Wi-Fi模塊連接實(shí)現(xiàn)采集站的近距離傳輸功能；通過UART與GPS模塊連接，實(shí)現(xiàn)采集站的高精度授時(shí)與定位功能，通過以太網(wǎng)口與電腦終端連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的回收。

2.按照權(quán)利要求1所述的水力壓裂的有效檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述發(fā)射系統(tǒng)包括：

DSP控制單元，產(chǎn)生控制信號(hào)；

發(fā)射橋路，通過驅(qū)動(dòng)電路與DSP控制單元連接接收控制信號(hào)；

發(fā)射電極，設(shè)置為兩個(gè)，分別與發(fā)射橋路連接，用于發(fā)射電流；

恒流電源，通過與連接有直流電源的穩(wěn)流電路連接后給發(fā)射橋路提供恒流電源；

穩(wěn)流電路，通過直流電源提供電能，與所述DSP控制單元連接，通過接收DSP控制單元的信號(hào)確定恒流電源的電流值；

電流采樣電路，通過連接發(fā)射橋路采集發(fā)射系統(tǒng)的實(shí)際發(fā)射電流。

3.按照權(quán)利要求1所述的水力壓裂的有效檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述接收系統(tǒng)包括多個(gè)接收單元，每個(gè)接收單元包括一臺(tái)采集站以及與采集站連接的一對(duì)采集電極，通過所述采集電極采集兩點(diǎn)的電位差值；

所述接收系統(tǒng)還包括一三分量檢波器。

4.一種水力壓裂震電聯(lián)合監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-3所述的水力壓裂的有效檢測系統(tǒng)，包括以下步驟：

a、布設(shè)發(fā)射系統(tǒng)，將壓裂井布設(shè)一發(fā)射電極，回流井位置布設(shè)另一發(fā)射電極，連接好接收系統(tǒng)；

b、布設(shè)接收系統(tǒng)，按壓裂要求和勘探計(jì)劃排布圖，排布好多個(gè)采集站，連接三分量檢波器和采集電極，采集站開機(jī)；

c、數(shù)據(jù)測試，接收系統(tǒng)布設(shè)完畢后，發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射方波或偽隨機(jī)信號(hào)，接收系統(tǒng)同步接收，利用手持移動(dòng)終端顯示接收信號(hào)，完成采集站接收數(shù)據(jù)的測試；

d、背景場測量，發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射方波或偽隨機(jī)信號(hào)，接收系統(tǒng)記錄壓裂前的背景場；

e、微震事件和震電信號(hào)測量，關(guān)閉系統(tǒng)的發(fā)射系統(tǒng)，接收系統(tǒng)測量微地震數(shù)據(jù)和微地震產(chǎn)生的電信號(hào)；

f、異常電場測量，打開發(fā)射系統(tǒng)，發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射方波或偽隨機(jī)信號(hào)，接收系統(tǒng)測量壓裂后的異常電場；

g、數(shù)據(jù)回收，利用電腦對(duì)采集站中的數(shù)據(jù)進(jìn)行回收；

h、數(shù)據(jù)處理，利用所測量的電法數(shù)據(jù)、微地震數(shù)據(jù)、震電數(shù)據(jù)分別反演解釋裂縫結(jié)果，對(duì)得到的結(jié)果綜合考慮，去掉多解性結(jié)果，并根據(jù)每種方法的勘探特點(diǎn)全面的裂縫參數(shù)信息，得到最終結(jié)果，結(jié)束。

5.一種水力壓裂震電聯(lián)合監(jiān)測系統(tǒng)的野外工作方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-3所述的水力壓裂的有效檢測系統(tǒng)，包括以下步驟：

A、根據(jù)壓裂要求以及壓裂現(xiàn)場情況，確定壓裂方案，設(shè)計(jì)儀器排布計(jì)劃圖；

B、布設(shè)發(fā)射系統(tǒng)，在壓裂井處布設(shè)一發(fā)射電極，在回流井處布設(shè)另一發(fā)射電極；

C、布設(shè)接收系統(tǒng)，按照事先設(shè)計(jì)儀器分布圖進(jìn)行布設(shè)，連接三分量檢波器和采集電極；將三分量檢波器埋深、調(diào)平，采集電極埋深后澆入飽和食鹽水，保證電極和大地的完好連接；并記錄采集站的站號(hào)以及所在測線位置；

D、在布設(shè)完成后，開啟接收機(jī)，并發(fā)射測試波形；

E、測試接收儀器，利用手持設(shè)備查看采集站的參數(shù)設(shè)置情況，觀察采集站所測量信號(hào)情況，如能觀測到發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)，證明電信號(hào)測量通路正常，然后跺腳檢查振動(dòng)信號(hào)是否測量正常；如果測量信號(hào)有問題，檢查接收系統(tǒng)的連接情況，直至采集站能夠正確測量到電、動(dòng)信號(hào)；

F、預(yù)采集，在完成儀器測試后，發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射方波或偽隨機(jī)波形，接收系統(tǒng)同步采集，記錄壓裂現(xiàn)場噪聲水平，等待壓裂開始；

G、壓裂開始，發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射要求測量信號(hào)，接收系統(tǒng)同步采集，測量壓裂前的背景場；

H、壓裂開始后關(guān)閉發(fā)射系統(tǒng)，接收系統(tǒng)采集壓裂過程中的微震信號(hào)和震電信號(hào)；

I、壓裂過程中，要保證采集電極和大地的完好連接，向所有采集電極位置澆飽和食鹽水；

J、壓裂結(jié)束后，發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射方波或偽隨波，接收系統(tǒng)同步采集壓裂后的異常電場；

K、關(guān)閉儀器，回收設(shè)備；

L、結(jié)束。