[发明专利]井地联合的煤层坚硬顶板分段水力压裂用综合监测方法

权利要求书

1.一种井地联合的煤层坚硬顶板分段水力压裂用综合监测方法，其特征在于包含如下步骤：

步骤一：压裂前监测，包含音频电透视和孔内瞬变电磁及井下孔内电视，所述井下孔内电视包含将孔内电视探测装置输送至压裂钻孔内，孔口通过防爆电脑供电和信号，利用光缆传输信号至孔内电视探测装置内的探头，使探头进行全景录像且通过孔外的孔外数据采集和视频图片记录系统储存录像结果，并在视频发现裂隙处进行局部拍照，当完成拍照和视频录像后，采取均速抽拉方式进行孔内壁视频扫描，整个压裂段扫描完成后，完成孔外数据采集和视频图片记录系统对监测视频、照片及数据的实时记录和储存，以掌握原始条件下钻孔内裂隙发育情况，所述音频电透视和孔内瞬变电磁包含在工作面的两顺槽内同时作业，在两侧设置音频电透视信号接收点和音频电透视信号供电点，所述音频电透视信号接收点容置移动的测量电极，所述音频电透视信号供电点容置供电的发射电极，单个发射电极发射信号穿过采煤工作面，传输到移动的测量电极内，其中移动的测量电极具有存储电信号值的功能，数据中对应储存有X、Y、Z三维坐标值，对工作面进行以发射点为中心的扇形扫描，覆盖整个工作面，探测并划分周围原始低阻区域；

步骤二：压裂过程中监测，包含微震系统和压力及流量数据采集，当监测区进行压裂施工时，煤岩体发生起裂，并形成新的规模性裂缝，在裂缝形成过程中会出现微震或大的震动，微地震信号传感器将信号拾取，并将这种物理量转换为电压量或电荷量，通过多点同步数据采集测定各传感器接收到该信号的时刻，连同各传感器坐标及所测定波速，就可以确定微震震源即破裂发生的时空参数，包括发生破裂点的X、Y、Z空间坐标值和能量J的大小值，通过数据转换和处理将发生破裂位置点在三维空间上显示出来，达到精确定位的目的，其中在井下两顺槽布置多个微地震信号监测点，采集工作面平面位置的微震时空参数信息，进行工作面平面微震即压裂过程中岩层破裂位置监测，辅以监测垂向30m范围内微震发生位置；在地面对应压裂区域位置布置多个微地震信号监测点，进行工作面剖面位置微震即压裂过程中岩层破裂位置监测，辅以监测平面压裂区域内微震发生位置，实现工作面平、剖面压裂裂缝发育情况实时、精确监测和分析；

步骤三：压裂后，获取压裂裂缝起裂位置、方向；获取压裂区域电阻率分布特征，结合压裂前探测结果，对比分析压裂裂缝发育规模及展布形态，综合地面和井下微震实时监测结果，判识压裂裂缝的起裂位置、方向、裂隙发育规模及展布形态，微地震测试结果中单个压裂段和钻孔的能量散点集中分布和延伸的方向与音频电透视测试的最终结果显示的低电阻率方向耦合，判识压裂裂缝的起裂方向；将音频电透视和微地震的三维测试结果进行数据综合处理，以两种方法中最小揭露的压裂影响范围作为边界，绘制压裂影响方位三维图像，揭示压裂裂隙发育规模及展布形态；

步骤四：压裂裂缝监测和揭示完成后，监测裂缝发育影响区域回采过程中矿压显现特征、顺槽及工作面变形情况，与未压裂区域对比分析，精确评价压裂效果，为类似地质条件下治理区域，提供更优、精准设计依据。

2.如权利要求1所述的井地联合的煤层坚硬顶板分段水力压裂用综合监测方法，其特征在于：各发射电极间隔20m，各音频电透视信号接收点间隔5m。

3.如权利要求1所述的井地联合的煤层坚硬顶板分段水力压裂用综合监测方法，其特征在于：步骤一中发射电极持续发射，移动的测量电极间隔5m进行移动，直至移动20m到达下一个发射电极的位置，如此循环，直至覆盖整个工作面。

4.如权利要求1所述的井地联合的煤层坚硬顶板分段水力压裂用综合监测方法，其特征在于：步骤二中在井下两顺槽布置1～15号微地震信号监测点，在地面对应压裂区域位置布置16～28号微地震信号监测点。

5.如权利要求1所述的井地联合的煤层坚硬顶板分段水力压裂用综合监测方法，其特征在于：步骤三中依据压裂完成过程中监测到的所有地面和井下微震信号实时监测和记录数据结果，绘制三维的能量动态变化散点图，通过观察震源点位置，结合孔内电视探测的视频和图像，确定各个压裂段和压裂钻孔的裂缝起裂位置。