基于鉆孔瞬變電磁技術的水力壓裂裂隙擴展規(guī)律的探測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于鉆孔瞬變電磁技術的水力壓裂裂隙擴展規(guī)律的探測方法，以水力壓裂技術為基礎，在壓裂前根據(jù)測點間距，將得到的所有視電阻率進行均值或單個處理，得出背景場條件下的鉆孔周邊視電阻率值并插值成圖；水力壓裂后，將鉆孔瞬變電磁裝置再次放入鉆孔，根據(jù)壓裂前相同的測量方法，得出此狀態(tài)下的視電阻率值并成圖；對后者計算的值減去前者計算的值得到的新值進行視電阻率成圖顯示，此圖一定程度上能反映出含水構造的相應位置、大小及主要延伸方向，并最終為瓦斯有效抽采提供數(shù)據(jù)及理論依據(jù)。本發(fā)明為瓦斯通道—裂隙的有效判斷提供了一條新的途徑。
【專利說明】
基于鉆孔瞬變電磁技術的水力壓裂裂隙擴展規(guī)律的探測方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及地球物理勘探方法領域，特別是一種基于鉆孔瞬變電磁技術的水力壓裂裂隙擴展規(guī)律的探測方法。
【背景技術】
[0002]目前，為了提高井下本煤層瓦斯抽采效果，井下本煤層(水力壓裂鉆孔與被壓裂煤層在同一煤層)水力壓裂技術得到廣泛應用。水力壓裂技術核心是將大量含砂的高壓水(或其他液體)注入煤層，迫使煤層破裂，產(chǎn)生裂隙后把砂子作為支撐劑停留在縫隙內(nèi)，阻止它們的重新閉合，從而提高煤層的透氣性，為抽采瓦斯提供條件。但水力壓裂技術的應用也存在一定的問題:如受煤層地應力分布復雜影響，通過鉆孔實施壓裂時裂縫的起裂位置及延伸方向不明確；水力壓裂后，相鄰兩鉆孔周邊裂隙是否連通判斷不準確；準確評價水力壓裂施工的效果較困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決上述【背景技術】存在的不足，提出一種在水力壓裂技術基礎上，用鉆孔內(nèi)瞬變電磁裝置對壓裂前后裂隙情況及壓裂施工效果進行有效評價的方法。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:通過以下步驟實現(xiàn):
(1)在水力壓裂裝置對被測煤層注水前，此時的狀態(tài)視為原始背景場。將鉆孔瞬變電磁裝置放入鉆孔(干孔)中，測點間距視該鉆孔深度而定，將得到的所有視電阻率進行均值或單個處理，得出背景場條件下的鉆孔周邊視電阻率值并插值成圖；
(2)水力壓裂裝置注水后，將鉆孔瞬變電磁裝置再次放入鉆孔，測量方法同上述干孔測量，得出此狀態(tài)下的視電阻率值并成圖；
(3)對(2)步驟計算的均值或單個值減去(I)步驟計算的相應值得到的新值進行視電阻率成圖；
(4)由(3)步驟得到的均值剖面圖或η個單個剖面圖在一定程度上能反映出含水構造的相應位置、大小及主要延伸方向，并最終為瓦斯有效抽采提供數(shù)據(jù)及理論依據(jù)。
[0005]進一步，在被測煤層中布置三個鉆孔，位于兩側的鉆孔為水力壓裂鉆孔，位于兩個水力壓裂鉆孔之間的鉆孔用于放入鉆孔瞬變電磁裝置進行觀測。探測方法按上述步驟實現(xiàn)。
[0006]由上述技術方案可知:
成煤過程中，在自然界各種應力作用下煤層內(nèi)部富含原生裂隙和構造裂隙，在水力壓裂前，將鉆孔瞬變電磁接收裝置放入鉆孔，測量并計算出當前狀態(tài)下被測煤層的視電阻率值，并將其作為背景值。水力壓裂裝置注水后，煤層裂隙增多、增大，且部分含水，將鉆孔瞬變電磁裝置再次放入鉆孔，測量并計算出此狀態(tài)下的視電阻率值。對后者計算的值減去前者計算的值得到的新值進行視電阻率成圖顯示，此圖一定程度上能反映出含水構造的相應位置、大小及主要延伸方向，并最終為瓦斯有效抽采提供數(shù)據(jù)及理論依據(jù)。這是在單一鉆孔內(nèi)通過瞬變電磁裝置反映此鉆孔周圍含水構造(或主要裂隙)的發(fā)育情況。若在相鄰的兩個水力壓裂鉆孔中間位置打觀測鉆孔，并放入瞬變電磁裝置采集兩個水力壓裂鉆孔注水前后數(shù)據(jù)，得到視電阻率圖能對水力壓裂后裂隙間是否連通進行有效評價。
[0007]瞬變電磁法是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場，在一次脈沖磁場的間隙期間，利用線圈或接地電極采集二次電磁場數(shù)據(jù)的方法。鉆孔瞬變電磁裝置(CN102353996B)通過加大發(fā)射線圈的匝數(shù)、邊長提高發(fā)射磁矩，由于發(fā)射線圈與接收線圈法線方向相互垂直，因此互感系數(shù)幾乎為零。多分量接收線圈可以大大提高判別異常體方向的精度；其線圈形式多樣，如采用PCB接收線圈，可增大有效接收面積，提高探測半徑，從而能有效獲得鉆孔周圍一定范圍內(nèi)的地質(zhì)體信息，大大提高異常體判別的精度，并能準確判斷出異常體相對于鉆孔的方位。因此，以水力壓裂技術為基礎，用鉆孔內(nèi)瞬變電磁裝置對壓裂前裂隙發(fā)育情況，壓裂后相鄰鉆孔周邊裂隙連通情況及壓裂施工效果進行評價是一個值得研究的問題。這也為煤礦安全生產(chǎn)，不可再生資源的利用提供了有力保障。
[0008]本發(fā)明的有益效果:第一，以水力壓裂技術為基礎，運用鉆孔瞬變電磁裝置進行瓦斯通道一裂隙的有效判斷，本身就是一個新的理論研究方法；第二，將注水前后測量的視電阻率值進行差值并成圖，能反映出鉆孔周邊含水構造的相應位置、大小及主要延伸方向；第三，將瞬變電磁測量鉆孔位置布置于間隔一定距離水力壓裂鉆孔中進行測量時，可進行水力壓裂后，裂隙間是否連通進行有效評價；第四，基于鉆孔瞬變電磁技術的觀測孔可節(jié)省常規(guī)觀測孔數(shù)量，提高效率，節(jié)省成本。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明原理框圖；
圖2是本發(fā)明實施例一單孔探測及裂隙發(fā)育結構示意圖。
[0010]圖3是本發(fā)明實施例二三孔探測及裂隙發(fā)育結構示意圖。
[0011]圖中，1.煤層，2.裂隙，3.鉆孔，4.鉆孔瞬變電磁裝置，5.導通裂隙。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0013]實施例一:
如圖1、2所示，本發(fā)明以水力壓裂技術為基礎，在水力壓裂前，此時的狀態(tài)視為原始背景場，將鉆孔瞬變電磁裝置4放入鉆孔3中，測點間距視該鉆孔深度而定，將得到的所有視電阻率進行均值或單個處理，如8米深鉆孔，以測點間距為I米進行8次測量，得出背景場條件下的鉆孔周邊視電阻率值A1并差值成圖。
[0014]水力壓裂裝置注水后，煤層裂隙增多、增大，且部分含水，將鉆孔瞬變電磁裝置4再次放入鉆孔3，測量方法同上述干孔測量，得出此狀態(tài)下的視電阻率值&并成圖。對后者計算的均值或單個值減去前者計算的相應值(即B1-A1)得到的新值進行視電阻率成圖顯示，此均值剖面圖或η個單個剖面圖在一定程度上能反映出含水構造的相應位置、大小及主要延伸方向，并最終為瓦斯有效抽采提供數(shù)據(jù)及理論依據(jù)。
[0015]實施二: 如圖3所示，與實施例一不同之處在于，實施例一是在同一個鉆孔3內(nèi)進行測量，通過鉆孔瞬變電磁裝置4反映含水構造(或主要裂隙)的相應發(fā)育情況。若在間隔一定范圍內(nèi)在被測煤層布置三個鉆孔3，位于兩側的鉆孔為水力壓裂鉆孔，位于兩個水力壓裂鉆孔之間的鉆孔用于放入鉆孔瞬變電磁裝置，探測方法可通過實施例一步驟實現(xiàn)。
[0016](I)在水力壓裂裝置對被測煤層注水前，此時的狀態(tài)視為原始背景場。將鉆孔瞬變電磁裝置放入鉆孔(干孔)中，測點間距視該鉆孔深度而定，將得到的所有視電阻率進行均值或單個處理，得出背景場條件下的鉆孔周邊視電阻率值并插值成圖；
(2)水力壓裂裝置注水后，將鉆孔瞬變電磁裝置再次放入鉆孔，測量方法同上述干孔測量，得出此狀態(tài)下的視電阻率值并成圖；
(3)對(2)步驟計算的均值或單個值減去(I)步驟計算的相應值得到的新值進行視電阻率成圖；
(4)由(3)步驟得到的均值剖面圖或η個單個剖面圖在一定程度上能反映出含水構造的相應位置、大小及主要延伸方向，并最終為瓦斯有效抽采提供數(shù)據(jù)及理論依據(jù)。
[0017]本例中的視電阻率圖能對水力壓裂后裂隙間是否連通，即導通裂隙5進行有效評價。
[0018]上述僅為本發(fā)明的實施例而已，對本領域的技術人員來說，本發(fā)明有多種更改和變化。凡在本發(fā)明的發(fā)明思想和原則之內(nèi)，作出任何修改，等同替換，改進等，均應包括在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.基于鉆孔瞬變電磁技術的水力壓裂裂隙擴展規(guī)律的探測方法，其特征在于:通過以下步驟實現(xiàn): (1)在水力壓裂裝置對被測煤層注水前，此時的狀態(tài)視為原始背景場；將鉆孔瞬變電磁裝置放入鉆孔，即干孔中，測點間距視該鉆孔深度而定，將得到的所有視電阻率進行均值或單個處理，得出背景場條件下的鉆孔周邊視電阻率值并插值成圖； (2)水力壓裂裝置注水后，將鉆孔瞬變電磁裝置再次放入鉆孔，測量方法同步驟(I)干孔測量相同，得出此狀態(tài)下的視電阻率值并成圖； (3)對步驟(2)計算的均值或單個值減去步驟(I)計算的相應值得到的新值進行視電阻率成圖； (4)由步驟(3)得到的均值剖面圖或η個單個剖面圖反映出含水構造的相應位置、大小及主要延伸方向，并最終為瓦斯有效抽采提供數(shù)據(jù)及理論依據(jù)。
【文檔編號】E21B43/26GK106032748SQ201510117345
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月18日
【發(fā)明人】周官群, 曹煜, 李準, 楊勝倫, 胡斌, 陳興海, 李繼偉, 陳浩國
【申請人】安徽惠洲地質(zhì)安全研究院股份有限公司