[发明专利]一种基于光纤光栅传感的水压裂微地震模拟实验系统

权利要求书

1.一种基于光纤光栅传感的水压裂微地震模拟实验系统，其特征在于：所述基于光纤光栅传感的水压裂微地震模拟实验系统包括：三轴压力装置、水压裂装置和光纤光栅检测装置；

被测模型安装在三轴压力装置上，在被测模型内部封装有导流管，导流管伸出被测模型外的一端与所述水压裂装置连接；

所述光纤光栅检测装置上的光纤光栅传感器设置在所述被测模型的表面上。

2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感的水压裂微地震模拟实验系统，其特征在于：所述三轴压力装置包括：X轴、Y轴、Z轴以及用于分别驱动X轴、Y轴、Z轴的X轴液压驱动装置、Y轴液压驱动装置和Z轴液压驱动装置，在X轴、Y轴、Z轴上分别装有X轴压板、Y轴压板、Z轴压板，在X轴压板、Y轴压板和Z轴压板上均开有细槽。

3.根据权利要求2所述的基于光纤光栅传感的水压裂微地震模拟实验系统，其特征在于：所述三轴压力装置包括铲车、后定梁和顶出气缸；

被测模型被铲车装入三轴压力装置的压力仓中，通过控制X轴、Y轴、Z轴将被测模型推入压紧并加压直到压力达到预定值；

导流管从后定梁上开的流体注入孔中伸出，与水压裂装置的流体输出管相接以便输入高压流体；

所述顶出气缸用于将被测模型从压力仓中顶出。

4.根据权利要求3所述的基于光纤光栅传感的水压裂微地震模拟实验系统，其特征在于：所述水压裂装置采用恒速恒压泵；

恒速恒压泵将水加压经过导流管加注到被测模型内部并最终使其破裂。

5.根据权利要求4所述的基于光纤光栅传感的水压裂微地震模拟实验系统，其特征在于：所述光纤光栅检测装置包括：FP激光器，环形器，密集波分复用器，光电探测器,A/D转换器、光纤光栅传感器和计算机；

所述FP激光器与所述环形器的第一端口连接，所述环形器的第二端口与所述光纤光栅传感器的一端连接；所述环形器的第三端口与所述密集波分复用器连接；

所密集波分复用器与所述光电探测器连接，所述光电探测器与A/D转换器连接，所述A/D转换器与计算机连接。

6.根据权利要求5所述的基于光纤光栅传感的水压裂微地震模拟实验系统，其特征在于：所述光纤光栅传感器采用在一根光纤上雕刻多个光纤光栅而制成，或者利用光纤将多个光纤光栅依次串联而制成。

7.根据权利要求6所述的基于光纤光栅传感的水压裂微地震模拟实验系统，其特征在于：所述光纤光栅传感器粘贴在被测模型的表面上，粘贴光纤光栅传感器的位置与X轴压板、Y轴压板或Z轴压板上的细槽对应，当X轴压板、Y轴压板或Z轴压板压紧被测模型时，所述光纤光栅传感器位于细槽中。

8.根据权利要求7所述的基于光纤光栅传感的水压裂微地震模拟实验系统，其特征在于：所述FP激光器输出多波长激光。

9.根据权利要求8所述的基于光纤光栅传感的水压裂微地震模拟实验系统，其特征在于：每只光纤光栅的设计中心波长与FP激光器的输出波长相匹配，即一个光纤光栅对应FP激光器的一个输出波长；

每个输出波长对应一个光电探测器，A/D转换及数据采集卡的每个通道连接一路信号。

10.根据权利要求9所述的基于光纤光栅传感的水压裂微地震模拟实验系统，其特征在于：所述FP激光器输出的激光通过环形器的第一端口进入环形器，然后从环形器的第二端口进入光纤光栅传感器，光纤光栅传感器反射的信号经过环形器的第二端口进入环形器，再从环形器的第三端口输出，进入密集波分复用器，密集波分复用器将光纤光栅传感器反射的波分复用信号分离后输入到光电探测器，光电探测器将解调后的光信号转换成电信号，通过A/D转换进行数据采集后，送至计算机进行处理及显示。