一种水力压裂微震监测装置及监测方法
【专利摘要】本发明公开了一种水力压裂微震监测装置及监测方法，该监测装置包括多个微震监测传感器和微震监测系统；多个微震监测传感器分别布设在多个监测井内所安装的井筒上，井筒由地面外露段和地下埋入段组成；微震监测传感器布设在地面外露段外侧壁上，微震监测传感器内端安装有连接件，连接件外端紧贴在地面外露段的外侧壁上且其通过锚固剂固定在地面外露段上；该监测方法包括步骤：一、监测井选择；二、微震监测传感器安装；三、微震监测传感器接线；四、水力压裂及微震监测。本发明设计合理、实现方便且使用效果好、监测精度高，能有效解决微震监测传感器安装方式复杂、安装成本高、灵活性不强、信号传输衰减大、传感器易脱落、监测效果较差等问题。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明属于微震监测【技术领域】，尤其是涉及一种水力压裂微震监测装置及监测方 法。 一种水力压裂微震监测装置及监测方法
【背景技术】
[0002] 水力压裂技术最早使用在油、气田的开发中，以提高油、气井的产量。水力压裂是 一项有广泛应用前景的油气井增产措施，水力压裂是利用地面高压泵且通过井筒向油层挤 注具有较高粘度的压裂液，当注入压裂液的速度超过油层的吸收能力时，则在井底油层上 形成很高的压力，当这种压力超过井底附近油层岩石的破裂压力时，油层将被压开并产生 裂缝。20世纪60年代，前苏联将该技术作为一种煤层卸压增透手段引入煤矿，开始进行煤 矿井下水力压裂试验研究。1965年煤炭科学研究总院沈阳研究院（原煤炭科学研究总院抚 顺分院）在全国首次将水力压裂技术应用在煤层强化抽放瓦斯领域，通过地面钻孔对煤层 实施水力压裂，并进行了现场试验，取得了显著效果。随后，我国先后在阳泉一矿、白沙红卫 矿、抚顺北龙凤矿及焦作中马矿等进行了水力压裂试验，并取得了一些经验。受技术及装备 等条件的限制，该技术在随后若干年一直没有被大规模推广使用。随着科技地不断发展， 近几年，水力压裂作为一种煤层卸压增透措施被许多矿井采用，并取得了较好的应用效果。
[0003] 现如今，对油、油气藏、煤层气藏等进行水力压裂时，采用地面水力压裂法，具体是 利用地面高压泵且通过地面钻孔向岩层（包括油层、煤层等）内注入压裂液，直至岩层被压 开并产生裂缝。实际进行水力压裂过程中，岩层的微震监测非常重要，直接关系到水力压裂 的压裂效果。
[0004] 微震监测技术是一种高科技信息化的地下工程动力监测技术，随着设备硬件技 术、信号处理技术和数字化技术的快速发展，微震监测技术的应用在国际上也越来越多。随 着微震监测技术应用的逐步成熟，微震监测装置也越来越受到人们的关注。从微破裂发生 机理研究和弹性波传播扩散规律到系统软硬件随着电子技术、电器技术以及网络技术等方 面逐渐的发展，已经成为地下地质构造探测的首选监测技术手段，在油气田勘探开发、煤炭 资源地质勘探、水电站边坡、露天采矿以及工程灾害探测等多个领域，均已得到广泛的应 用。加拿大、澳大利亚、美国、英国、南非以及波兰都进行了微地震监测技术的研究，国内的 研究开始的也比较早，50年代末期，北京门头沟矿用当时中科院地球物理所研制的微震仪 哈林地震仪改装，监测冲击地压活动，记录器采用熏烟走纸笔绘记录，直到今天，经过不断 地对系统改进和发展，各个类型的微震监测系统已经在国内30多个矿陆续使用，为冲击地 压、煤与瓦斯突出以及突水等动力灾害的防治提供了新的治理手段和技术。
[0005] 但由于现有微震监测系统所采用的微震监测传感器都安装在井下，实际使用过程 中存在以下问题：第一、微震监测传感器安装难度大，安装方式复杂，费时费力且安装成本 较高；第二、安装质量难以保证，所安装的传感器易脱落，影响微震监测系统的正常监测过 程；第三、灵活性较差，一旦传感器安装完成，安装位置便很难进行调整，存在使用操作不灵 活、传感器安装位置调整不便等问题；第四、微震监测传感器位于地面以下，需采用长距离 信号传输系统进行信号传输，而信号传输衰减大，因而影响监测精度。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种水力压裂 微震监测装置，其设计合理、接线方便且使用效果好、监测精度高，所采用微震传感器安装 简便且固定牢靠。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种水力压裂微震监测装置，其 特征在于：包括多个微震监测传感器和与多个所述微震监测传感器相接的微震监测系统； 多个所述微震监测传感器分别布设在多个监测井内所安装的井筒上，多个所述监测井均布 设在当前状态下进行水力压裂的压裂孔的四周外侧，所述监测井与所述压裂孔之间的间距 小于300m ;每个所述监测井内所安装的井筒均由位于地面以上的地面外露段和位于地面 以下的地下埋入段组成；所述微震监测传感器布设在地面外露段的外侧壁上，所述微震监 测传感器内端安装有连接件，所述连接件的外端紧贴在地面外露段的外侧壁上且其通过锚 固剂固定在地面外露段上。
[0008] 上述一种水力压裂微震监测装置，其特征是：多个所述监测井沿圆周方向布设在 所述压裂孔的四周外侧，且多个所述监测井与所述压裂孔之间的间距均相同；所述压裂孔 为压裂井，所述压裂井为报废井或者暂停作业的作业井，所述监测井为报废井或者暂停作 业的作业井。
[0009] 上述一种水力压裂微震监测装置，其特征是：所述连接件为连接螺栓；所述连接 螺栓包括螺纹杆和安装在螺纹杆外端的螺帽，所述螺纹杆的内端安装在微震监测传感器的 壳体上，所述壳体上开有供所述螺纹杆安装的第一螺纹安装孔，所述螺帽支顶在地面外露 段的外侧壁上且其与地面外露段的外侧壁紧贴。
[0010] 上述一种水力压裂微震监测装置，其特征是：所述螺帽中部开有供所述螺纹杆安 装的第二螺纹安装孔，所述螺帽的外侧壁为弧形面，所述螺帽的外侧壁紧贴在地面外露段 的外侧壁上。
[0011] 上述一种水力压裂微震监测装置，其特征是：所述锚固剂装于锚固剂成型罩内，所 述连接件伸入至锚固剂成型罩内，所述锚固剂成型罩为顶部开口的罩体且其顶部扣装在地 面外露段的外侧壁上，所述锚固剂成型罩的底部开有供所述连接件安装的安装孔。
[0012] 上述一种水力压裂微震监测装置，其特征是：所述锚固剂成型罩为对微震监测传 感器进行承托的卡托，所述锚固剂成型罩底部设置有凹槽，所述微震监测传感器内端卡装 在所述凹槽内。
[0013] 上述一种水力压裂微震监测装置，其特征是：所述连接件与井筒呈垂直布设，所述 锚固剂成型罩为纸杯或弹性罩体；所述锚固剂成型罩下方设置有对其进行支撑的支撑架， 所述支撑架布设在地面上。
[0014] 上述一种水力压裂微震监测装置，其特征是：所述微震监测传感器为加速度计，所 述连接件为安装在所述加速度计的壳体上的安装螺栓，所述加速度计为单轴加速度计或三 轴加速度计。
[0015] 同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理且实现方便、监测效果好的水 力压裂微震监测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
[0016] 步骤一、监测井选择：水力压裂之前，在需进行微震监测的压裂孔周侧选择多个监 测井，所述监测井与所述压裂孔之间的间距小于300m ;
[0017] 步骤二、微震监测传感器安装：在步骤一中所选择监测井的井筒上分别安装一个 微震监测传感器，所述微震监测传感器通过通过锚固剂固定在所述井筒的地面外露段上；
[0018] 步骤三、微震监测传感器接线：将步骤二中所安装的所有微震监测传感器，均通过 连接电缆与微震监测系统连接；
[0019] 步骤四、水力压裂及微震监测：开始水力压裂且水力压裂过程中，步骤二中所安装 的多个微震监测传感器分别对所布设位置处的微震信号进行实时检测，并将所检测信号同 步传送至微震监测系统，通过微震监测系统对各微震监测传感器所布设位置处的微震情况 进行同步监测。
[0020] 上述方法，其特征在于：步骤四中进行水力压裂时，采用布设在地面上的地面泵向 所述压裂孔内持续注入压裂液；
[0021] 步骤二中对微震监测传感器进行安装时，过程如下：
[0022] 步骤201、连接件安装：将微震监测传感器上所装的连接件穿入锚固剂成型罩内； 所述锚固剂成型罩为顶部开口的罩体且其底部开有供所述连接件安装的安装孔，所述锚固 剂成型罩为纸杯或弹性罩体；
[0023] 步骤202、锚固剂装入：将锚固剂装入锚固剂成型罩内，此时锚固剂成型罩的顶部 朝上，且所述连接件的内端朝上；
[0024] 步骤203、成型罩扣放：将微震监测传感器和装有锚固剂的锚固剂成型罩同步翻 转后，再将锚固剂成型罩顶部扣放在地面外露段的外侧壁上；
[0025] 步骤204、微震监测传感器推移：将微震监测传感器向内推移，直至所述连接件的 内端与地面外露段的外侧壁紧贴；微震监测传感器向内推移到位后，所述锚固剂成型罩底 部在微震监测传感器的挤压作用下向内凹陷并形成凹槽，所述微震监测传感器内端卡装在 所述凹槽内；
[0026] 步骤205、静置：步骤204中所述微震监测传感器向内推移到位后，微震监测传感 器的位置维持不变且待锚固剂凝固后，所述微震监测传感器安装完成。
[0027] 本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0028] 1、所采用的水力压裂微震监测装置设计合理、接线方便且使用效果好、监测精度 商。
[0029] 2、微震监测传感器安装在井筒上部露出地面的地面外露段上，因而安装简便且安 装成本较低。
[0030] 3、由于微震监测传感器安装在地面以上，微震监测传感器与微震监测系统之间的 传输距离较短，因而微震监测传感器所检测信号衰减少，监测精度高。
[0031] 4、微震监测传感器安装方式简单且固定牢靠，能够保证微震监测传感器与井筒外 侧壁之间耦合良好，接触紧密，实现微震信号的有效监测，确保监测效果良好。并且，所安装 的微震监测传感器能多次重复利用。
[0032] 5、由于微震监测传感器上所装的连接件采用锚固剂固定在地面外露段上，并且锚 固剂由锚固剂成型罩托住，因而微震监测传感器为悬空式固定，既能对所安装井筒发生的 微震情况进行有效监测，也能有效保证微震监测传感器不受监测井周围生产活动产生的噪 音影响，因而能进一步保证微震监测精度。
[0033] 6、微震监测方法简单、施工方便且监测过程不受环境因素影响，并且与放射性测 试相比，所采用的监测方法对环境危害较小
[0034] 7、所采用的监测方法步骤简单、设计合理且实现方便、监测效果好，能实时监测压 裂孔后侧多个位置处的微震情况，从而能实时地反映水力压裂所产生裂缝的延伸方向、裂 缝长度、裂缝宽度和裂缝高度，能够更全面地反映裂缝信息。同时，微震监测传感器的安装 方式能够保证传感器与井筒侧壁之间耦合良好，实现信号传输正常且操作方便，成本低，安 装方式灵活，并且所采用的传感器方法利用卡托支撑在井筒侧壁上，不仅能保证所安装的 微震监测传感器能永久地被固定，不容易脱落，并且避免了传感器前端锚杆树脂因时间效 应而失效或粘结不牢等原因造成传感器与井筒侧壁耦合不好影响正常监测的问题。
[0035] 8、实用价值高且推广应用前景广泛，本发明改变了传统微震监测传感器安装方式 操作复杂、安装成本高、灵活性不强、信号传输衰减大、传感器易脱落等不能从根本上解决 的问题，因而能实时24小时连续微震监测，并能获取大量微震事件的时空坐标、误差、震级 以及能量等多项震源参数，并对采集的数据进行滤波处理，提供用户震源信息的完整波形 与波谱分析图，自动识别微震事件类型，通过滤波处理、设定阈值、带宽检波排除噪声事件。 因而，本发明能用于监测岩体在变形和断裂破坏过程中以微弱地震波的形式发生的微震事 件，利用现代计算技术、通讯技术、GPS授时精确定位技术，在三维空间中实时地确定岩体中 微震事件发生的位置和量级，从而对岩体的变形活动范围及其稳定性做出安全评价。通过 监测由压裂引起岩体中应力重分布过程中伴生煤层和岩石破裂时发出的地震波，对地震波 信息进行处理获取微震活动事件发生的位置、大小、能量、非弹性微震体应变和震源机制等 并由此计算出所伴生的岩体中应力场、位移及流变等参数的改变，从而达到判断岩体稳定 性和裂缝扩展的目的。
[0036] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0037] 图1为本发明所采用微震监测装置的电路原理框图。
[0038] 图2为本发明监测井与压裂井的布设位置示意图。
[0039] 图3为本发明将成型罩扣放在井筒壁上时的安装状态示意图。
[0040] 图4为本发明微震监测传感器安装完成后的结构示意图。
[0041] 图5为本发明所采用微震监测方法的流程框图。
[0042] 附图标记说明：
[0043] 1 一微震监测系统；2-微震监测传感器；3-监测井；
[0044] 3-1-地面外露段；3-2-地下埋入段； 4 一压裂井；
[0045] 5-锚固剂； 6-连接螺栓； 7-锚固剂成型罩；
[0046] 8-支撑架。
【具体实施方式】
[0047] 如图1所示的一种水力压裂微震监测装置，包括多个微震监测传感器2和与多个 所述微震监测传感器2相接的微震监测系统1。多个所述微震监测传感器2分别布设在多 个监测井3内所安装的井筒上，多个所述监测井3均布设在当前状态下进行水力压裂的压 裂孔的四周外侧，所述监测井3与所述压裂孔之间的间距小于300m。每个所述监测井3内 所安装的井筒均由位于地面以上的地面外露段3-1和位于地面以下的地下埋入段3-2组 成。所述微震监测传感器2布设在地面外露段3-1的外侧壁上，所述微震监测传感器2内 端安装有连接件，所述连接件的外端紧贴在地面外露段3-1的外侧壁上且其通过锚固剂5 固定在地面外露段3-1上。
[0048] 本实施例中，所述锚固剂5为树脂锚固剂。
[0049] 如图2所示，本实施例中，多个所述监测井3沿圆周方向布设在所述压裂孔的四周 外侧，且多个所述监测井3与所述压裂孔之间的间距均相同。
[0050] 本实施例中，所述压裂孔为压裂井4,所述压裂井4为报废井或者暂停作业的作业 井，所述监测井3为报废井或者暂停作业的作业井。
[0051] 实际施工时，所述压裂孔也可以为通过钻孔设备钻成的，且用于向需压裂岩层内 注入压裂液的钻孔。
[0052] 本实施例中，所述连接件为连接螺栓6。所述连接螺栓6包括螺纹杆和安装在螺纹 杆外端的螺帽，所述螺纹杆的内端安装在微震监测传感器2的壳体上，所述壳体上开有供 所述螺纹杆安装的第一螺纹安装孔，所述螺帽安装在所述螺纹杆外端，所述螺帽支顶在地 面外露段3-1的外侧壁上且其与地面外露段3-1的外侧壁紧贴。
[0053] 实际加工时，所述螺帽中部开有供所述螺纹杆安装的第二螺纹安装孔，所述螺帽 的外侧壁为弧形面，所述螺帽的外侧壁紧贴在地面外露段3-1的外侧壁上。
[0054] 如图4所示，所述锚固剂5装于锚固剂成型罩7内，所述连接件伸入至锚固剂成型 罩7内，所述锚固剂成型罩7为顶部开口的罩体且其顶部扣装在地面外露段3-1的外侧壁 上，所述锚固剂成型罩7的底部开有供所述连接件安装的安装孔。
[0055] 本实施例中，所述锚固剂成型罩7为对微震监测传感器2进行承托的卡托，所述锚 固剂成型罩7底部设置有凹槽，所述微震监测传感器2内端卡装在所述凹槽内。
[0056] 本实施例中，所述连接件与井筒3-1呈垂直布设。
[0057] 实际使用时，所述锚固剂成型罩7为纸杯或弹性罩体。本实施例中，所述锚固剂成 型罩7为纸杯。
[0058] 本实施例中，所述锚固剂5充填满锚固剂成型罩7的内部空腔。因而，能有效保证 微震监测传感器2的固定可靠性。
[0059] 本实施例中，所述锚固剂成型罩7下方设置有对其进行支撑的支撑架8,所述支撑 架8布设在地面上。
[0060] 实际使用时，所述微震监测传感器2为加速度计，所述连接件为安装在所述加速 度计的壳体上的安装螺栓，所述加速度计为单轴加速度计或三轴加速度计。本实施例中，所 述加速度计为单轴加速度计。
[0061] 实际使用时，所述微震监测系统1包括信号采集系统和与所述信号采集系统相接 的信号处理系统，并且所采用的微震监测系统1为常规使用的微震监测系统1，如加拿大 ESG公司研制的ESG微震监测系统、波兰矿山研究总院研制的S0S微震监测系统等。多个所 述微震监测传感器2均通过连接电缆与所述信号采集系统相接。
[0062] 本实施例中，所述信号采集系统为Paladin数字信号采集系统，所述信号处理系 统为PC机，所述PC机内装有Hyperion地面数字信号处理系统和MMVTS三维可视化软件。 [0063] 实际使用过程中，由于微震监测传感器2上所装的连接件采用锚固剂5固定在地 面外露段3-1上，并且锚固剂5由锚固剂成型罩7托住，因而微震监测传感器2为悬空式固 定，既能对所安装井筒发生的微震情况进行有效监测，也能有效保证微震监测传感器2不 受监测井3周围生产活动产生的噪音影响。另外，实际使用时，通过所述信号处理系统能实 时了解各微震监测传感器2的工作状态，以确保各微震监测传感器2均正常工作。
[0064] 如图5所示的一种水力压裂微震监测方法，包括以下步骤：
[0065] 步骤一、监测井选择：水力压裂之前，在需进行微震监测的压裂孔周侧选择多个监 测井3,所述监测井3与所述压裂孔之间的间距小于300m。
[0066] 步骤二、微震监测传感器安装：在步骤一中所选择监测井3的井筒上分别安装一 个微震监测传感器2,所述微震监测传感器2通过通过锚固剂5固定在所述井筒的地面外露 段3_1上。
[0067] 步骤三、微震监测传感器接线：将步骤二中所安装的所有微震监测传感器2,均通 过连接电缆与微震监测系统1连接。
[0068] 步骤四、水力压裂及微震监测：开始水力压裂且水力压裂过程中，步骤二中所安装 的多个微震监测传感器2分别对所布设位置处的微震信号进行实时检测，并将所检测信号 同步传送至微震监测系统1，通过微震监测系统1对各微震监测传感器2所布设位置处的微 震情况进行同步监测。
[0069] 本实施例中，采用ESG微震监测系统对各微震监测传感器2所布设位置处的微震 情况进行同步监测，所采用的监测方法为ESG微震监测系统所采用的常规监测方法。
[0070] 本实施例中，步骤四中进行水力压裂时，采用布设在地面上的地面泵向所述压裂 孔内持续注入压裂液。
[0071] 本实施例中，步骤二中对微震监测传感器2进行安装时，过程如下：
[0072] 步骤201、连接件安装：将微震监测传感器2上所装的连接件穿入锚固剂成型罩7 内；所述锚固剂成型罩7为顶部开口的罩体且其底部开有供所述连接件安装的安装孔，所 述锚固剂成型罩7为纸杯或弹性罩体。
[0073] 步骤202、锚固剂装入：将锚固剂5装入锚固剂成型罩7内，此时锚固剂成型罩7的 顶部朝上，且所述连接件的内端朝上。
[0074] 本实施例中，所述锚固剂成型罩7内应装满锚固剂5。
[0075] 步骤203、成型罩扣放：将微震监测传感器2和装有锚固剂5的锚固剂成型罩7同 步翻转后，再将锚固剂成型罩7顶部扣放在地面外露段3-1的外侧壁上，详见图3。
[0076] 步骤204、微震监测传感器推移：将微震监测传感器2向内推移，直至所述连接件 的内端与地面外露段3-1的外侧壁紧贴；微震监测传感器2向内推移到位后，所述锚固剂成 型罩7底部在微震监测传感器2的挤压作用下向内凹陷并形成凹槽，所述微震监测传感器 2内端卡装在所述凹槽内。
[0077] 步骤205、静置：步骤204中所述微震监测传感器2向内推移到位后，微震监测传 感器2的位置维持不变且待锚固剂5凝固后，所述微震监测传感器2安装完成，详见图4。
[0078] 本实施例中，步骤203中将锚固剂成型罩7顶部扣放在地面外露段3-1的外侧壁 上后，还需在所述锚固剂成型罩7下方布设支撑架8,防止锚固剂5凝固之前微震监测传感 器2滑落。
[0079] 实际使用过程中，所述信号采集系统对多个微震监测传感器2所检测得到的微震 信号进行采集并上传至PC机，所述PC机调用Hyperion地面数字信号处理系统和MMVTS三 维可视化软件对采集的微震信号进行处理，并进行P波和S波的全波形显示，使得对微震信 号的频谱分析和事件的判别直观方便。同时，还需将当前状态下进行水力压裂区域的三维 地理模型输入至PC机，并将所输入的三维地理模型导入三维可视化软件SeisVis，并进行 HNAS信号实时采集与记录，再通过WaveVis波形查看与处理波形信号，最终通过Eidtor数 据过滤并生成报告。
[0080] 其中，三维地理模型导入的具体操作步骤如下：
[0081] 第一步、输入坐标：点击坐标修改（N、E与X、Y对应）一OK -SeisVis内显示。
[0082] 第二步、导入模型：0ptions - View - Addview。
[0083] 第三步、HANS数据实时采集软件进行数据采集：需要注意两通，一是网络通，则系 统会显示Paladin绿灯亮，采集数据窗口呈绿色；二是信号通，则系统可触发蓝色条带，代 表采集到的数据。
[0084] 第四步、SeisVis三维可视化：Events是否随着信号触发增加，这时可通过将鼠标 放在蓝色条带上，显示出波形符号和N、E、D数值。若N、E、D数值不是全为零，则系统自动 定位；若N、E、D数值全为零，则进行人工定位。
[0085] 第五步、WaveVis波形可视化：1、P波定位，按F2键一Process - 0K -保存 -Events数值增加；2、S波定位，按F3键一Process - 0K -保存一Events数值增加。
[0086] 电脑（即PC机）的HNAS数据实时采集软件上显示红色，表明网络不通，核实能 否PING通井下电脑及访问局域网，检查网线连接是否良好，重新拔插网线，检查调度室交 换机，收发器工作是否正常；HNAS数据实时采集软件上的黄色区域不能处理，检查是否在 HNAS数据实时采集软件设置了自动处理事件；HNAS数据实时采集软件上出现橙色区域，表 明数据传输不同步，检查Paladin数字信号采集系统的time选项下及电脑的IP及子网掩 码，数据端口的设置是否正确；按住Paladin约10秒钟，待指示灯全部闪烁5下，即表明已 经重启，随后重新设置各参数及时间同步选项，重启HNAS,点击set station time to PC。 等待20?30分钟，待Diagnostics选项下的NTP显示ok，并且HNAS中有绿色区域出现，即 表明时间同步Paladin设置成功。
[0087] 在系统设备硬件安装完之后，PC机上安装一套数据采集记录分析软件，该软 件的操作流程如下：把模型导入三维可视化软件SeisVis - HNAS信号实时采集与记录 -WaveVis波形查看与处理一事件时间范围查看一事件人工处理一Spectr波谱分析 -DB-Eidtor数据过滤及报告生成。
[0088] 其中，上述所描述的操作过程为ESG微震监测系统的常规操作过程，因而操作简 便且实现方便。
[〇〇89] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种水力压裂微震监测装置，其特征在于：包括多个微震监测传感器（2)和与多个 所述微震监测传感器（2)相接的微震监测系统（1);多个所述微震监测传感器（2)分别布 设在多个监测井（3)内所安装的井筒上，多个所述监测井（3)均布设在当前状态下进行水 力压裂的压裂孔的四周外侧，所述监测井（3)与所述压裂孔之间的间距小于300m;每个所 述监测井（3)内所安装的井筒均由位于地面以上的地面外露段（3-1)和位于地面以下的地 下埋入段（3-2)组成；所述微震监测传感器（2)布设在地面外露段（3-1)的外侧壁上，所述 微震监测传感器（2)内端安装有连接件，所述连接件的外端紧贴在地面外露段（3-1)的外 侧壁上且其通过锚固剂（5)固定在地面外露段（3-1)上。
2. 按照权利要求1所述的一种水力压裂微震监测装置，其特征在于：多个所述监测井 (3)沿圆周方向布设在所述压裂孔的四周外侧，且多个所述监测井（3)与所述压裂孔之间 的间距均相同；所述压裂孔为压裂井（4)，所述压裂井（4)为报废井或者暂停作业的作业 井，所述监测井（3)为报废井或者暂停作业的作业井。
3. 按照权利要求1或2所述的一种水力压裂微震监测装置，其特征在于：所述连接件 为连接螺栓￠);所述连接螺栓（6)包括螺纹杆和安装在螺纹杆外端的螺帽，所述螺纹杆的 内端安装在微震监测传感器（2)的壳体上，所述壳体上开有供所述螺纹杆安装的第一螺纹 安装孔，所述螺帽支顶在地面外露段（3-1)的外侧壁上且其与地面外露段（3-1)的外侧壁 紧贴。
4. 按照权利要求3所述的一种水力压裂微震监测装置，其特征在于：所述螺帽中部开 有供所述螺纹杆安装的第二螺纹安装孔，所述螺帽的外侧壁为弧形面，所述螺帽的外侧壁 紧贴在地面外露段（3-1)的外侧壁上。
5. 按照权利要求1或2所述的一种水力压裂微震监测装置，其特征在于：所述锚固剂 (5)装于锚固剂成型罩（7)内，所述连接件伸入至锚固剂成型罩（7)内，所述锚固剂成型罩 (7)为顶部开口的罩体且其顶部扣装在地面外露段（3-1)的外侧壁上，所述锚固剂成型罩 (7)的底部开有供所述连接件安装的安装孔。
6. 按照权利要求5所述的一种水力压裂微震监测装置，其特征在于：所述锚固剂成型 罩（7)为对微震监测传感器（2)进行承托的卡托，所述锚固剂成型罩（7)底部设置有凹槽， 所述微震监测传感器（2)内端卡装在所述凹槽内。
7. 按照权利要求5所述的一种水力压裂微震监测装置，其特征在于：所述连接件与井 筒（3-1)呈垂直布设，所述锚固剂成型罩（7)为纸杯或弹性罩体；所述锚固剂成型罩（7)下 方设置有对其进行支撑的支撑架（8)，所述支撑架（8)布设在地面上。
8. 按照权利要求1或2所述的一种水力压裂微震监测装置，其特征在于：所述微震监 测传感器（2)为加速度计，所述连接件为安装在所述加速度计的壳体上的安装螺栓，所述 加速度计为单轴加速度计或三轴加速度计。
9. 一种利用如权利要求1所述水力压裂微震监测装置进行微震监测的方法，其特征在 于该方法包括以下步骤： 步骤一、监测井选择：水力压裂之前，在需进行微震监测的压裂孔周侧选择多个监测井 (3)，所述监测井（3)与所述压裂孔之间的间距小于300m; 步骤二、微震监测传感器安装：在步骤一中所选择监测井（3)的井筒上分别安装一个 微震监测传感器（2)，所述微震监测传感器（2)通过通过锚固剂（5)固定在所述井筒的地面 外露段（3-1)上； 步骤三、微震监测传感器接线：将步骤二中所安装的所有微震监测传感器（2)，均通过 连接电缆与微震监测系统（1)连接； 步骤四、水力压裂及微震监测：开始水力压裂且水力压裂过程中，步骤二中所安装的多 个微震监测传感器（2)分别对所布设位置处的微震信号进行实时检测，并将所检测信号同 步传送至微震监测系统（1)，通过微震监测系统（1)对各微震监测传感器（2)所布设位置处 的微震情况进行同步监测。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于：步骤四中进行水力压裂时，采用布设在 地面上的地面泵向所述压裂孔内持续注入压裂液； 步骤二中对微震监测传感器（2)进行安装时，过程如下： 步骤201、连接件安装：将微震监测传感器（2)上所装的连接件穿入锚固剂成型罩（7) 内；所述锚固剂成型罩（7)为顶部开口的罩体且其底部开有供所述连接件安装的安装孔， 所述锚固剂成型罩（7)为纸杯或弹性罩体； 步骤202、锚固剂装入：将锚固剂（5)装入锚固剂成型罩（7)内，此时锚固剂成型罩（7) 的顶部朝上，且所述连接件的内端朝上； 步骤203、成型罩扣放：将微震监测传感器（2)和装有锚固剂（5)的锚固剂成型罩（7) 同步翻转后，再将锚固剂成型罩（7)顶部扣放在地面外露段（3-1)的外侧壁上； 步骤204、微震监测传感器推移：将微震监测传感器（2)向内推移，直至所述连接件的 内端与地面外露段（3-1)的外侧壁紧贴；微震监测传感器（2)向内推移到位后，所述锚固剂 成型罩（7)底部在微震监测传感器（2)的挤压作用下向内凹陷并形成凹槽，所述微震监测 传感器（2)内端卡装在所述凹槽内； 步骤205、静置：步骤204中所述微震监测传感器（2)向内推移到位后，微震监测传感 器（2)的位置维持不变且待锚固剂（5)凝固后，所述微震监测传感器（2)安装完成。
【文档编号】E21B47/12GK104100258SQ201410381514
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年8月5日 优先权日:2014年8月5日
【发明者】刘保金, 张天军, 冯培文, 刘超, 冯绪兴, 王宁, 郝少伟, 宋建利, 李会玲, 秦安国, 宋爽, 王韶伟, 孙盛涛, 吴垚垒, 范宏宇 申请人:山西潞安环保能源开发股份有限公司, 西安科技大学