[发明专利]水力压裂震电联合探测系统、探测方法及野外工作方法

权利要求书

1.一种水力压裂的有效检测系统，其特征在于：包括发射系统，接收系统以及移动终端构成，

所述发射系统通过一对发射电极布置在压裂井以及回流井位置用来发射电信号，

所述接收系统包括采集站以及与采集站连接的采集电极以及三分量检波器，通过采集电极用来采集压裂过程中的电信号以及震电信号；通过三分量检波器将振动信号转换为电信号输入至采集站；

所述移动终端与接收系统之间通讯，通过获取接收系统的数据，实现对接收系统中的采集站的状态查询、参数设置以及数据监测功能；

所述采集站包括：

检波器输入端，与三分量检波器连接；

多组信号调理电路，每组信号调理电路包括与检波器输入端连接的滤波网络对信号进行滤波处理、负责设置工作状态的模拟开关、对信号放大的前置放大器、以及将放大的信号进行调制的调制器；

电极输入端，与采集电极连接后，依次通过连接前端隔离电路、自然电位补偿电路、滤波网络、模拟开关、前置放大器以及调制器对信号处理；

DSP，与多个调制器的输出端连接，对接收的信号经过数字滤波；

FPGA，对经过DSP数字滤波的信号进行采集、测试、控制以及缓存处理；

ARM，通过数据总线与FPGA连接，读取FPGA中缓存的数据，并转存到CF卡中；并通过SPI接口与Wi-Fi模块连接实现采集站的近距离传输功能；通过UART与GPS模块连接，实现采集站的高精度授时与定位功能，通过以太网口与电脑终端连接，实现数据的回收。

2.按照权利要求1所述的水力压裂的有效检测系统，其特征在于：所述发射系统包括：

DSP控制单元，产生控制信号；

发射桥路，通过驱动电路与DSP控制单元连接接收控制信号；

发射电极，设置为两个，分别与发射桥路连接，用于发射电流；

恒流电源，通过与连接有直流电源的稳流电路连接后给发射桥路提供恒流电源；

稳流电路，通过直流电源提供电能，与所述DSP控制单元连接，通过接收DSP控制单元的信号确定恒流电源的电流值；

电流采样电路，通过连接发射桥路采集发射系统的实际发射电流。

3.按照权利要求1所述的水力压裂的有效检测系统，其特征在于：所述接收系统包括多个接收单元，每个接收单元包括一台采集站以及与采集站连接的一对采集电极，通过所述采集电极采集两点的电位差值；

所述接收系统还包括一三分量检波器。

4.一种水力压裂震电联合监测系统的监测方法，其特征在于，采用权利要求1-3所述的水力压裂的有效检测系统，包括以下步骤：

a、布设发射系统，将压裂井布设一发射电极，回流井位置布设另一发射电极，连接好接收系统；

b、布设接收系统，按压裂要求和勘探计划排布图，排布好多个采集站，连接三分量检波器和采集电极，采集站开机；

c、数据测试，接收系统布设完毕后，发射系统发射方波或伪随机信号，接收系统同步接收，利用手持移动终端显示接收信号，完成采集站接收数据的测试；

d、背景场测量，发射系统发射方波或伪随机信号，接收系统记录压裂前的背景场；

e、微震事件和震电信号测量，关闭系统的发射系统，接收系统测量微地震数据和微地震产生的电信号；

f、异常电场测量，打开发射系统，发射系统发射方波或伪随机信号，接收系统测量压裂后的异常电场；

g、数据回收，利用电脑对采集站中的数据进行回收；

h、数据处理，利用所测量的电法数据、微地震数据、震电数据分别反演解释裂缝结果，对得到的结果综合考虑，去掉多解性结果，并根据每种方法的勘探特点全面的裂缝参数信息，得到最终结果，结束。

5.一种水力压裂震电联合监测系统的野外工作方法，其特征在于，采用权利要求1-3所述的水力压裂的有效检测系统，包括以下步骤：

A、根据压裂要求以及压裂现场情况，确定压裂方案，设计仪器排布计划图；

B、布设发射系统，在压裂井处布设一发射电极，在回流井处布设另一发射电极；

C、布设接收系统，按照事先设计仪器分布图进行布设，连接三分量检波器和采集电极；将三分量检波器埋深、调平，采集电极埋深后浇入饱和食盐水，保证电极和大地的完好连接；并记录采集站的站号以及所在测线位置；

D、在布设完成后，开启接收机，并发射测试波形；

E、测试接收仪器，利用手持设备查看采集站的参数设置情况，观察采集站所测量信号情况，如能观测到发射系统发射信号，证明电信号测量通路正常，然后跺脚检查振动信号是否测量正常；如果测量信号有问题，检查接收系统的连接情况，直至采集站能够正确测量到电、动信号；

F、预采集，在完成仪器测试后，发射系统发射方波或伪随机波形，接收系统同步采集，记录压裂现场噪声水平，等待压裂开始；

G、压裂开始，发射系统发射要求测量信号，接收系统同步采集，测量压裂前的背景场；

H、压裂开始后关闭发射系统，接收系统采集压裂过程中的微震信号和震电信号；

I、压裂过程中，要保证采集电极和大地的完好连接，向所有采集电极位置浇饱和食盐水；

J、压裂结束后，发射系统发射方波或伪随波，接收系统同步采集压裂后的异常电场；

K、关闭仪器，回收设备；

L、结束。