[發明專利]地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測系統及方法

有效

• 申請號: 202011142431.3
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN113153280B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 劉文崗;王寧;齊慶杰;王安虎;王海燕;趙尤信;劉英杰
• 申請（專利權）人: 煤炭科學研究總院;陜西煤業股份有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/00
• 代理公司: 西安啟誠專利知識產權代理事務所(普通合伙) 61240
• 代理人: 李艷春

1.一種地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測系統，其特征在于：包括以鉆孔(5)開孔位置為中心布設在開孔側巷道煤壁(6)上的第一組微振傳感器和布設在未開孔側巷道煤壁(7)的第二組微振傳感器，以及用于數據采集的井下數據采集儀(9)和用于數據處理的地面監測主機(12)，所述第一組微振傳感器和第二組微振傳感器均包括呈矩形布置的四個微振傳感器(1)，所述第一組微振傳感器中四個微振傳感器(1)的水平間距小于所述第二組微振傳感器中四個微振傳感器(1)的水平間距，所述第一組微振傳感器中四個微振傳感器(1)的垂直間距小于所述第二組微振傳感器中四個微振傳感器(1)的垂直間距，所述第一組微振傳感器中四個微振傳感器(1)的輸出端和所述第二組微振傳感器中四個微振傳感器(1)的輸出端均通過信號線(8)與井下數據采集儀(9)連接，所述井下數據采集儀(9)通過井下光纜(10)與地面監測主機(12)連接，所述地面監測主機(12)中設置有用于進行地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測的目標區域空間的網格劃分計算模型。

2.按照權利要求1所述的地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測系統，其特征在于：所述第一組微振傳感器中四個微振傳感器(1)的水平間距為4m，所述第一組微振傳感器中四個微振傳感器(1)的垂直間距為3m；所述第二組微振傳感器中四個微振傳感器(1)的水平間距為10m，所述第二組微振傳感器中四個微振傳感器(1)的垂直間距為4m。

3.按照權利要求1所述的地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測系統，其特征在于：所述網格劃分計算模型包括以用于進行地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測的目標區域空間建立的立方體塊以及設置在立方體塊三個面上的三維坐標系和多個網格。

4.一種采用如權利要求3所述檢測系統進行地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、根據水力壓裂鉆孔的布置參數，設計對應的微振傳感器(1)的安裝位置，并根據設計的安裝位置安裝好微振傳感器(1)；

步驟二、將微振傳感器(1)通過信號線(8)與井下數據采集儀(9)連接，將井下數據采集儀(9)通過井下光纜(10)與地面監測主機(12)連接；

步驟三、在水力壓裂鉆孔(5)施工前15天，檢測系統啟動，檢測用于進行地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測的目標區域內沒有鉆孔施工時15天內的微振事件發生情況；井下數據采集儀(9)采集微振傳感器(1)檢測到的數據并傳輸給地面監測主機(12)進行記錄；

步驟四、水力壓裂鉆孔(5)施工，在施工過程中保持檢測系統的正常運行，收集并記錄用于進行地下煤層水力壓裂鉆孔卸壓增透效果檢測的目標區域內的微振事件信號，在水力壓裂施工完成后，仍然保持檢測系統的正常運行至15天后；井下數據采集儀(9)采集微振傳感器(1)檢測到的數據并傳輸給地面監測主機(12)進行記錄；

步驟五、地面監測主機(12)采用網格劃分的思想，對目標區域空間進行三維的網格劃分，以鉆孔開孔位置(3)為中心，以單位距離S進行三維網格劃分，分別統計每個網格(4)中微振事件在時間、能量、空間上的變化量及累積量；

步驟六：通過計算結果，分析水力壓裂鉆孔(5)施工前15天目標區域中的微振事件發生情況，以此結果為基準值，為后續檢測結果提供矯正；

步驟七：通過計算結果，分析水力壓裂鉆孔(5)施工開始至完成后15天內目標區域中各個網格(4)內的微振事件發生情況，從鉆孔坐標中心向外，網格內的能量、事件個數賦值逐漸降低，根據數據的空間分布狀態選取恰當的閾值作為網格的臨界影響事件個數/能量值；

步驟八：以選取好的閾值為臨界值，對空間網格內的計算結果繪制等高線圖，閾值邊界(13)即為水力壓裂鉆孔的影響范圍。

5.按照權利要求4所述的方法，其特征在于：步驟八之后還包括步驟九：分別分析鉆孔影響范圍與自然時間、壓裂時間、壓裂壓力參數之間的關系，為水力壓裂工藝的優化升級提供支撐。

6.按照權利要求4或5所述的方法，其特征在于：步驟一中所述水力壓裂鉆孔的布置參數包括孔深、孔徑、方位角和傾角。

7.按照權利要求4或5所述的方法，其特征在于：步驟一中所述根據設計的安裝位置安裝好微振傳感器(1)時，所述第一組微振傳感器中四個微振傳感器(1)的水平間距為4m，所述第一組微振傳感器中四個微振傳感器(1)的垂直間距為3m；所述第二組微振傳感器中四個微振傳感器(1)的水平間距為10m，所述第二組微振傳感器中四個微振傳感器(1)的垂直間距為4m。