[发明专利]一种利用微震信号的煤岩体压裂裂缝实时快速监测评价方法

说明书

一种利用微震信号的煤岩体压裂裂缝实时快速监测评价方法，首先计算得到任意时间窗口中的通道平均波形数、时窗最大幅值和、通道平均脉冲数、时窗波形平均持续时间、时窗波形平均主频等微震波形特征参数；在此基础上，分别得到曲线、曲线、曲线、曲线和曲线，再根据上述曲线纵坐标值的大小和曲线变化趋势对煤岩体压裂主裂缝起裂、扩展、贯通以及分支裂缝起裂进行监测评价，不需要进行复杂的微震定位和震源机制反演计算，方法操作简单、计算量小，能够做到煤岩体压裂裂缝起裂扩展贯通的实时快速监测与评价，极大地降低了传统煤岩体压裂微震监测的复杂程度、时间和经济成本，对煤岩体压裂方案设计和实施过程中的压裂参数实时调整具有重要意义。

技术领域

本发明属于压裂裂缝监测技术领域，涉及煤岩体压裂裂缝的监测，具体涉及一种利用微震信号的煤岩体压裂裂缝实时快速监测评价方法。

背景技术

近年来，压裂技术在油气和干热岩开发、矿井动力灾害防治等方面得到了广泛应用。压裂技术通过压裂钻井或钻孔向煤岩体内部持续注入高压流体，使煤岩破裂并产生压裂裂缝；继续注入高压流体，裂缝就会向煤岩体内部扩展，形成以主裂缝和翼型分支裂缝为主的裂缝网络系统。其中压裂裂缝起裂、扩展及扩展的快速实时监测和评价对提高压裂效果、优化压裂方案设计、防治压裂诱发动力灾害等都具有重要意义。

现场最常用的煤岩体压裂监测方法是通过观测压力曲线进行压裂裂缝监测评价，然而现场煤岩层复杂多变，压力曲线仅仅能表明压裂管路中的压力大小，无法真实反映压裂过程中裂缝中及裂缝尖端的压力；且与压裂裂缝及裂缝尖端的压力存在较大差异，当压裂区域存在潜伏断层、孔洞、采空区等特殊结构时，压力曲线可能出现急剧降低，然而此时压裂裂缝并未起裂或扩展，在实际操作中易造成误判。现场煤岩体压裂前后还常采用在压裂钻井或钻孔周边布置检验孔，通过对比压裂前后检验孔的钻屑量、煤岩体含水率和应力等方法对压裂过程进行监测。首先上述方法只能集中在压裂潜在影响范围中的某一点，不能对整个压裂区域所有点位进行连续监测，在时间上也不能做到实时连续监测；其次，上述方法主要通过应力和含水率变化对压裂影响区域进行点评价，不能对压裂裂缝起裂扩展进行实时连续监测。还有人通过监测压裂后油气产量的变化对压裂效果进行评价，由于压裂后通常要经过一定时间的排水排气才能进行油气抽采，因此此类方法不能对压裂过程进行实时连续监测；而且此类方法只能通过压裂后油气产量变化对压裂效果好坏进行间接评价，不能对压裂裂缝起裂扩展过程进行实时连续监测评价。

近年来，国内外开始采用微震技术进行煤岩体压裂监测。目前微震监测技术主要通过震源定位方法对煤岩体压裂过程进行定位监测。然而由于微震定位计算量大，对监测计算系统以及从业人员的理论和技术要求都很高，监测效率低、监测成本高，也很难做到实时监测；更重要的是煤岩体压裂的微震震源定位结果只能反映压裂裂缝的形态，很难对压裂裂缝主裂缝、分支裂缝的起裂和扩展过程进行快速实时监测。

综上所述，目前急需一种煤岩体压裂裂缝起裂扩展快速监测方法，从而为压裂实施过程中压裂参数的实时调整提供依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用微震信号的煤岩体压裂裂缝实时快速监测评价方法，步骤简单、实时快速。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种利用微震信号的煤岩体压裂裂缝实时快速监测评价方法，具体步骤如下：

(1)煤岩体压裂环境的微震信号背景噪声及诱发的原始微震信号采集

在煤岩体压裂井或压裂钻孔周边布置N个微震传感器，并依次记作第 1,2,3,…,i,…,N号微震传感器(通道)。在压裂作业开始前，采集一段时间的压裂环境的微震信号的背景噪声，计算得到背景噪声的幅值绝对值的平均值和频率分布规律，为压裂诱发有效微震信号检测提供输入数据；启动煤岩体压裂，并实时连续采集煤岩体压裂全过程诱发的原始微震信号。

(2)煤岩体压裂诱发有效微震波形检测及其特征参数提取