一种水力压裂裂缝声波‑声发射主被动联合检测系统的制作方法

本实用新型属于煤矿安全生产及采矿工程技术领域，具体涉及一种水力压裂裂缝声波-声发射主被动联合检测系统。

背景技术：

水力压裂在煤炭安全开采中的增透消突、坚硬顶板致裂弱化及煤层气开发工程中有着广泛的应用。水力压裂效果的监测与评估是重点和难点问题。实验室常用声发射实验来模拟压裂引起的声发射/微地震事件，检测水力压裂裂缝的扩展规律。但由于煤岩体含有大量的孔洞和裂缝的天然缺陷，力学非均匀性强，所以监测得到的声发射事件离散性强。超声测试则可以探测和定位试样内部孔洞和缝隙等缺陷，将声发射和超声成像结合的检测可以更精确地获取压裂过程中试样内部变化的信息，为水力压裂工程设计与效果评价提供更为合理的依据。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种水力压裂裂缝声波-声发射主被动联合检测系统，该系统组装简单、抗干扰性强、可靠性高，主动与被动数据源的综合解译能够更及时、准确地提高水力压裂裂缝的空间和时间分辨率。

本实用新型的技术方案：

一种水力压裂裂缝声波-声发射主被动联合检测系统，所述的水力压裂裂缝声波-声发射主被动联合检测系统包括三分量检波器、超声波成像数据处理主机、三分量声发射传感器、声发射监测数据处理主机和主被动源数据综合处理解译模块；

三分量检波器和三分量声发射传感器安装在待压裂试样或压裂区岩体上，超声波成像数据处理主机分别与三分量检波器、三分量声发射传感器连接；超声波成像数据处理主机激发主动超声源，通过三分量检波器作用在岩体上；通过三分量声发射传感器将声波传递给声发射监测数据处理主机，被动接收待压裂试样或压裂区岩体压裂过程中的微破裂信号；主被动源数据综合处理解译模块分别与超声波成像数据处理主机、声发射监测数据处理主机连接，主被动源数据综合处理解译模块接收超声波成像数据处理主机传递的超声成像信息和声发射监测数据处理主机传递的声发射信息，综合分析，得到待压裂试样或压裂区岩体的天然孔隙与裂隙特征、压裂过程中的裂隙域特征，将其作为声发射定位的先验信息提高定位精度；声发射事件反馈进一步提高超声层析成像的空间和时间分辨率。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种水力压裂裂缝声波-声发射主被动联合检测系统，组装简单、抗干扰性强、可靠性高，联合超声主动式测试数据和被动式声发射监测数据，能够更及时、准确地提高水力压裂裂缝的空间和时间分辨率，为水力压裂工程设计与效果评价提供更为合理的依据。

附图说明

图1是本实用新型的系统构成图。

图2是本实用新型声波主动源安装与检测布置图。

图3是本实用新型声发射被动源安装与检测布置图。

图4是本实用新型声发射传感器平面布置图。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本实用新型的具体实施方式。

参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：一种水力压裂裂缝声波-声发射主被动联合检测系统，系统由由三分量检波器10、超声波成像数据处理主机30、三分量声发射传感器20、声发射监测数据处理主机40、主被动源数据综合处理解译模块50构成。

参照图2，在待压裂试样或压裂区岩体，选择空间对称的自由面安装三分量检波器，如果只有一个自由面的，则采用单孔法进行检波测试。

参照图3，在待压裂试样或压裂区岩体，选择空间对称的两个自由面或在正交的轴上布置三分量声发射传感器，如果只有一个自由面的，则按图4布置传感器。

工作时，声波成像数据处理主机30，激发主动超声源，激发源的位置和激发方式不同，波传播的路径和接收则不同，超声层析成像可测得超声波传播速度等特征参数，评估裂纹形貌、空间分布等对超声波走时、衰减等传播特性的影响，超声衰减可描述岩石试样的裂隙域特征，超声衰减对裂纹密度很灵敏，超声波衰减可以定性地给出与裂隙大小有关的信息。

另外，声发射监测数据处理主机40，被动监测压裂裂缝扩展过程中的声发射事件数、声发射事件时间顺序、声发射事件空间位置、声发射事件能量密度，可实时显示压裂裂缝的萌生及扩展方向。主被动源数据综合处理解译模块50，综合超声成像与声发射信息，对水力压裂裂缝的空间和时间演化过程给出实时显示。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。凡是依据本实用新型的技术实质所作的任何简单修改，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。