[发明专利]一种标准煤岩样品压裂过程震电磁效应同步监测装置及方法

权利要求书

1.一种标准煤岩样品压裂过程震电磁效应同步监测装置，包括设置在压力机底盘（3）上并将标准煤岩样品（4）完全包裹住的监测夹具骨架（14）和高频数据采集监控主机（7）两大部分组成，其特征在于：所述监测装置夹具（5）包括设置在标准煤岩样品（4）上下的标准煤岩样品底座（2），标准煤岩样品底座（2）通过压力机底盘（3）将标准煤岩样品（4）夹住，标准煤岩样品底座（2）侧面设置有监测夹具底座（1），监测夹具底座（1）上设置有监测夹具骨架（14），监测夹具骨架（14）内侧上设有多个与标准煤岩样品侧壁面紧贴的震动传感器（8）、电法电极（9）和磁法线圈（10），所述震动传感器（8）、电法电极（9）和磁法线圈（10）分别通过通讯线缆（6）与监控主机（7）相连接，标准煤岩样品（4）上还设有多个可控源变频激震器，开启可控源变频激震器后利用震动传感器（8）捕捉煤岩变形破坏产生的震动信号，电法电极（9）捕捉煤岩变形破坏产生的自然电场电位差，磁法线圈（10）捕捉煤岩变形破坏产生的瞬变磁场强度，并向监控主机（7）发送采集到的信息。

2.根据权利要求1所述的标准煤岩样品压裂过程震电磁效应同步监测装置，其特征在于：所述设置在监测夹具骨架（14）上与标准煤岩样品（4）接触的多个震动传感器（8）为12个，按每层4个共3层的正交对称方式布置，相邻两层震动传感器的间距相同，震动传感器采用单分量或三分量，速度型或加速度型，每组震动传感器（8）的间距相等，分别在柱状的标准煤岩样品（4）侧面的四周分组设置，每组震动传感器（8）从标准煤岩样品（4）侧面的顶部开始设置，直至设置到标准煤岩样品（4）的底部。

3.根据权利要求1所述的标准煤岩样品压裂过程震电磁效应同步监测装置，其特征在于：所述监测夹具骨架（14）上的可控源变频激震器有12个，按每层4个共3层的正交对称方式布置，与震动传感器位置紧邻，与标准煤岩样品外壁的弹性预留空间不大于1.5mm。

4.根据权利要求1所述的标准煤岩样品压裂过程震电磁效应同步监测装置，其特征在于：所述监测夹具骨架（14）上的电法电极（9）数量共32个，按每层4个共8层的正交对称方式布置，相邻两层电法电极（9）的间距相同，电法电极（9）采用优质铜棒，端头直径不大于3mm，其中两个最远距离的电法电极（9）作为B/N电极使用。

5.根据权利要求1所述的标准煤岩样品压裂过程震电磁效应同步监测装置，其特征在于：所述监测夹具内的磁法线圈（10）分为轴向线圈（10）和环向线圈（11）两种类型；其中轴向线圈（10）数量为4个，每个轴向线圈（10）以柱面形式绕线，对应圆心角为90°，四个轴向线圈（10）搭接可组成一个内部直径为50mm的正圆柱筒；环向线圈（11）数量为6个，正圆形绕线，以标准煤岩样品（2）的中心点在轴向上对称分布，每侧设置3个，环向磁法线圈（11）直径不小于68mm，两种磁法线圈（11）的有效监测面积均不小于3m²，其中环向磁法线圈完全嵌入监测夹具骨架（14）种，由于轴向磁法线圈需要随煤岩样品环向变形而滑动，每个磁法线圈均依靠两个顶杆支撑在监测夹具骨架（14）内进，从而确保轴向磁法线圈能在装置骨架环内沿径向平稳滑动。

6.根据权利要求3或4所述的标准煤岩样品压裂过程震电磁效应同步监测装置，其特征在于：所述监测夹具内的震动传感器（8）和电法电极（9）均使用顶杆进行支撑，并实现与标准煤岩样品直接接触的效果；环向磁法线圈嵌于骨架内部。

7.根据权利要求1所述的标准煤岩样品压裂过程震电磁效应同步监测装置，其特征在于：所述监控主机（7）为高性能的台式电脑或手提式电脑，监控主机（7）与监测夹具之间通过无线或有线方式进行数据传输。