CN113625367A - 一种基于电致伸缩材料的电震一体化监测方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基于电致伸缩材料的电震一体化监测方法和系统，该方法包括：发送电流信号，其中，所述电流信号包括以下至少之一：多频电流信号、单频电流信号，所述电流信号的频率是根据支撑剂确定的，所述支撑剂在预定频率的电流信号激发下做伸缩震动；获取通过地震传感器接收到的声波信号，其中，所述声波信号为所述电流信号激发所述支撑剂做伸缩震动而产生的声波信号；根据所述声波信号确定所述支撑剂在压裂层的震动位置，其中，所述震动位置用于确定支撑裂缝特征的依据。通过本申请解决了现有水力压裂监测技术中对支撑剂的监测难度大的问题，采用了电致伸缩材料作支撑剂从而能够通过微地震监测支撑剂位置。

Description

一种基于电致伸缩材料的电震一体化监测方法和系统
技术领域
本申请涉及到油田开发领域，具体而言，涉及一种基于电致伸缩材料的电震一体化监测方法和系统。
背景技术
当前的水力压力监测技术中，以微地震和电磁法最为普遍，微地震的物理机制明确，可以识别岩石破裂，但不能判断液体波及范围，也无法识别有效支撑裂缝。电磁法的物理机制也是明确的，可以识别液体波及范围，但不能识别缝网延展规律，也无法准确判断有效支撑裂缝。微地震和电磁法都无法识别有效支撑裂缝的关键在于对支撑剂的监测难度大。
微地震监测压裂过程中应力场变化而引起的微地震事件，定位事件位置液体不一定到达，液体到达位置支撑剂不一定到达，因此，微震改造体积远远大于有效支撑体积。电磁法很难识别低含量的支撑剂。
综上，传统地球物理方法无法准确探测支撑剂分布，更不能监测有效支撑裂缝。
发明内容
本申请实施例提供了一种基于电致伸缩材料的电震一体化监测方法和系统，以至少解决现有水力压裂监测技术中对支撑剂的监测难度大问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种基于电致伸缩材料的电震一体化监测方法，包括：发送电流信号，其中，所述电流信号包括以下至少之一：多频电流信号、单频电流信号，所述电流信号的频率是根据支撑剂确定的，所述支撑剂在预定频率的电流信号的激发下做伸缩震动；获取通过地震传感器接收到的声波信号，其中，所述声波信号为所述电流信号激发所述支撑剂做伸缩震动而产生的声波信号；根据所述声波信号确定所述支撑剂在压裂层的震动位置，其中，所述震动位置用于确定支撑裂缝特征的依据。
进一步地，发送所述电流信号包括：在信号控制器产生所述电流信号之后，将所述电流信号发送至供电电极，其中，所述供电电极中的第一电极连结压裂井，所述供电电极中的第二电极在预定距离之外。
进一步地，所述地震传感器为在所述压裂井的井场周围地面埋置的多个地震传感器。
进一步地，所述支撑剂包括至少一种支撑剂，每种不同的支撑剂在不同频率的电流信号的激发下做伸缩震动。
进一步地，还包括：对多个微震事件的能量进行统计，其中，所述微震事件为所述电流信号激发所述支撑剂做伸缩震动产生的震动事件；根据统计结果获取所述支撑剂的三维空间展布形态。
根据本实施例的另一个方面，还提供了一种基于电致伸缩材料的电震一体化监测系统，包括：信号控制器，用于发送电流信号，其中，所述电流信号包括以下至少之一：多频电流信号、单频电流信号，所述电流信号的频率是根据支撑剂确定的，所述支撑剂在预定频率的电流信号的激发下做伸缩震动；处理器，用于获取通过地震传感器接收到的声波信号，并根据所述声波信号确定所述支撑剂在压裂层的震动位置，其中，所述声波信号为所述电流信号激发所述支撑剂做伸缩震动而产生的声波信号，所述震动位置用于确定支撑裂缝特征的依据。
进一步地，还包括：供电电极，其中，在信号控制器产生所述电流信号之后，将所述电流信号发送至供电电极，所述供电电极中的第一电极连结压裂井，所述供电电极中的第二电极在预定距离之外。
进一步地，所述地震传感器为在所述压裂井的井场周围地面埋置的多个地震传感器。
进一步地，所述支撑剂包括至少一种支撑剂，其中，每种不同的支撑剂在不同频率的电流信号的激发下做伸缩震动。
进一步地，所述处理器还用于：对多个微震事件的能量进行统计，其中，所述微震事件为所述电流信号激发所述支撑剂做伸缩震动产生的震动事件；根据统计结果获取所述支撑剂的三维空间展布形态。
在本申请实施例中，采用了发送电流信号，其中，所述电流信号包括以下至少之一：多频电流信号、单频电流信号，所述电流信号的频率是根据支撑剂确定的，所述支撑剂在预定频率的电流信号的激发下做伸缩震动；获取通过地震传感器接收到的声波信号，其中，所述声波信号为所述电流信号激发所述支撑剂做伸缩震动而产生的声波信号；根据所述声波信号确定所述支撑剂在压裂层的震动位置，其中，所述震动位置用于确定支撑裂缝特征的依据。本申请综合了电信号频率特性与微地震定位事件的优势，将传统微地震监测方法的被动震源发展为可控的人工震源信号，能够准确识别有效支撑裂缝；通过电信号激发具有不同频率特性的支撑剂做伸缩震动，可以对重复改造效果进行评估；针对同一口井的不同压裂层位，可注入不同频率特性的导电支撑剂，通过供入多频电流信号，能够实现多层位同时监测。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的基于电致伸缩材料的电震一体化监测直井/斜井的装置示意图；
图2是根据本申请实施例的基于电致伸缩材料的电震一体化监测水平井的装置示意图；
图3是根据本申请实施例的基于电致伸缩材料的电震一体化监测技术的实现流程示意图；
图4是根据本申请实施例的基于电致伸缩材料的电震一体化监测方法流程图；
其中，附图标记1为发电机，2为信号控制器，3为地震传感器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在本实施例中提供了一种基于电致伸缩材料的电震一体化监测方法，图4是根据本申请实施例的基于电致伸缩材料的电震一体化监测方法的流程图，如图4所示，该流程包括如下步骤：
步骤S402，发送电流信号，其中，所述电流信号包括以下至少之一：多频电流信号、单频电流信号，所述电流信号的频率是根据支撑剂确定的，所述支撑剂在预定频率的电流信号的激发下做伸缩震动；
在该步骤中，可选地，所述支撑剂可以包括至少一种支撑剂，其中，每种不同的支撑剂在不同频率的电流信号的激发下做伸缩震动。
支撑剂的组成成分有很多种，支撑剂颗粒包含陶瓷基体和功能组分，如压电材料、碳纳米颗粒、磁性材料、热解碳、导电石墨或它们的任意组合。其中，在可选的实施方式中，所述功能组分基本上分布在整个所述陶瓷基体中。
步骤S404，获取通过地震传感器接收到的声波信号，其中，所述声波信号为所述电流信号激发所述支撑剂做伸缩震动而产生的声波信号；
在该步骤中，所述地震传感器可以为在所述压裂井的井场周围地面埋置的多个地震传感器。
步骤S406，根据所述声波信号确定所述支撑剂在压裂层的震动位置，其中，所述震动位置用于确定支撑裂缝特征的依据。
通过上述步骤解决了现有水力压裂监测技术中对支撑剂的监测难度大的问题，采用了电致伸缩材料作支撑剂从而能够通过微地震监测支撑剂位置。
电流信号可以通过电极传达到相应的位置，在本可选实施方式中，发送所述电流信号的步骤可以包括：在信号控制器产生所述电流信号之后，将所述电流信号发送至供电电极，其中，所述供电电极中的第一电极连结压裂井，所述供电电极中的第二电极在预定距离之外。
在一个可选的实施方式中，还可以对多个微震事件的能量进行统计，其中，所述微震事件为所述电流信号激发所述支撑剂做伸缩震动产生的震动事件；根据统计结果获取所述支撑剂的三维空间展布形态。
在本实施例中还提供了一种基于电致伸缩材料的电震一体化监测系统，包括：信号控制器，用于发送电流信号，其中，所述电流信号包括以下至少之一：多频电流信号、单频电流信号，所述电流信号的频率是根据支撑剂确定的，所述支撑剂在预定频率的电流信号的激发下做伸缩震动，例如，所述支撑剂包括至少一种支撑剂，其中，每种不同的支撑剂在不同频率的电流信号的激发下做伸缩震动；处理器，用于获取通过地震传感器接收到的声波信号，并根据所述声波信号确定所述支撑剂在压裂层的震动位置，其中，所述声波信号为所述电流信号激发所述支撑剂做伸缩震动而产生的声波信号，所述震动位置用于确定支撑裂缝特征的依据。
电流信号可以通过电极传达到相应的位置，即在本系统中还可以包括：供电电极，其中，在信号控制器产生所述电流信号之后，将所述电流信号发送至供电电极，所述供电电极中的第一电极连结压裂井，所述供电电极中的第二电极在预定距离之外。
作为一个可选的实施方式，所述处理器还用于：对多个微震事件的能量进行统计，其中，所述微震事件为所述电流信号激发所述支撑剂做伸缩震动产生的震动事件，根据统计结果获取所述支撑剂的三维空间展布形态。
下面结合附图对一个可选实施例进行说明，本可选实施例提供一种基于电致伸缩材料的电震一体化监测技术，采用电致伸缩材料作支撑剂，用多频或单频电流信号激发，通过微地震监测支撑剂位置。
本实施例可以用在直井和/或斜井中，图1是根据本申请实施例的基于电致伸缩材料的电震一体化监测直井/斜井的装置示意图，如图1所示，发电机1为信号控制器2以及供电电极提供电源，电极A在井口，电极B距离电极A有预定距离，然后可以按照实际情况布置地震传感器3。
本实施例可以用在水平井中，图2是根据本申请实施例的基于电致伸缩材料的电震一体化监测水平井的装置示意图，如图2所示，发电机1为信号控制器2以及供电电极提供电源，电极A在井口，电极B距离电极A有预定距离，还设置有两个靶点，这两个靶点分别为靶点1和靶点2，在图2中，可以按照实际情况布置地震传感器3。
在本实施例中提供了一种基于电致伸缩材料的电震一体化监测技术，图3是根据本申请实施例的基于电致伸缩材料的电震一体化监测技术的实现流程示意图，该监测技术包括以下步骤：
步骤S1、布设场源：包括发电机1、信号控制器2、两个供电电极A和B，所述发电机1提供电源，所述信号控制器2发送多频或单频电流信号，所述多频或单频电流信号激励压裂过程中注入导电支撑剂，所述供电电极A连结压裂井，所述供电电极B远离所述压裂井；
步骤S2、观测系统：在井场周围地面监测点埋置地震传感器3，测试处理装置，保证通讯设备正常运行；
步骤S3、使所述观测系统正常工作，所述地震传感器3接收压裂过程中电流引起支撑剂震动而产生的声波信号，并通过通讯系统发送给处理装置；
步骤S4、所述处理装置根据所述不同监测点的声波信号，通过微震事件准确定位支撑剂在压裂层的震动位置，进而有效识别支撑裂缝特征；同时，基于海量的微震事件的能量大小做统计分析，获取支撑剂三维空间展布形态。
在上述步骤中，综合了电信号频率特性与微地震定位事件的优势，将传统微地震监测方法的被动震源发展为可控的人工震源信号，能够准确识别有效支撑裂缝。
本监测技术通过电信号激发具有不同频率特性的支撑剂做伸缩震动，可以对重复改造效果进行评估；应用本监测技术可针对同一口井的不同压裂层位，注入不同频率特性的导电支撑剂，通过供入多频电流信号，能够实现多层位同时监测。
综上，本实施例为解决压裂过程中的套变预警、压窜识别以及油气注采过程中底水和边水的监测难题提供了一种技术思路和技术可能。
在本实施例中，提供一种电子装置，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为运行计算机程序以执行以上实施例中的方法。
上述程序可以运行在处理器中，或者也可以存储在存储器中(或称为计算机可读介质)，计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
这些计算机程序也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤，对应与不同的步骤可以通过不同的模块来实现。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于电致伸缩材料的电震一体化监测方法，其特征在于，包括：
发送电流信号，其中，所述电流信号包括以下至少之一：多频电流信号、单频电流信号，所述电流信号的频率是根据支撑剂确定的，所述支撑剂在预定频率的电流信号的激发下做伸缩震动；
获取通过地震传感器接收到的声波信号，其中，所述声波信号为所述电流信号引起所述支撑剂做伸缩震动而产生的声波信号；
根据所述声波信号确定所述支撑剂在压裂层的震动位置，其中，所述震动位置用于确定支撑裂缝特征的依据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发送所述电流信号包括：
在信号控制器产生所述电流信号之后，将所述电流信号发送至供电电极，其中，所述供电电极中的第一电极连结压裂井，所述供电电极中的第二电极在预定距离之外。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述地震传感器为在所述压裂井的井场周围地面埋置的多个地震传感器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述支撑剂包括至少一种支撑剂，其中，每种不同的支撑剂在不同频率的电流信号的激发下做伸缩震动。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
对多个微震事件的能量进行统计，其中，所述微震事件为所述电流信号激发所述支撑剂做伸缩震动产生的震动事件；
根据统计结果获取所述支撑剂的三维空间展布形态。
6.一种基于电致伸缩材料的电震一体化监测系统，其特征在于，包括：
信号控制器，用于发送电流信号，其中，所述电流信号包括以下至少之一：多频电流信号、单频电流信号，所述电流信号的频率是根据支撑剂确定的，所述支撑剂在预定频率的电流信号的激发下做伸缩震动；
处理器，用于获取通过地震传感器接收到的声波信号，并根据所述声波信号确定所述支撑剂在压裂层的震动位置，其中，所述声波信号为所述电流信号激发所述支撑剂做伸缩震动而产生的声波信号，所述震动位置用于确定支撑裂缝特征的依据。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：
供电电极，其中，在信号控制器产生所述电流信号之后，将所述电流信号发送至供电电极，所述供电电极中的第一电极连结压裂井，所述供电电极中的第二电极在预定距离之外。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述地震传感器为在所述压裂井的井场周围地面埋置的多个地震传感器。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述支撑剂包括至少一种支撑剂，其中，每种不同的支撑剂在不同频率的电流信号的激发下做伸缩震动。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述处理器还用于：对多个微震事件的能量进行统计，其中，所述微震事件为所述电流信号激发所述支撑剂做伸缩震动产生的震动事件；根据统计结果获取所述支撑剂的三维空间展布形态。
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