【摘 要】
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页岩气开采时需要使用水力压裂的方法将致密的页岩层打开.监测水力压裂过程中压裂液的注入,返排和滞留信息随时间的变化情况,可以为压裂工艺提供参考.压裂液中常添加有微量元素和盐类,使得压裂液呈现低阻异常,这种电性异常可能被地面电磁法监测到.研究人员开发了使用场区大量存在的钢套管放大压裂液异常的地面电磁探测技术.该方法在井口附近进行发射,并在井口附近布设密集的微弱电场监测装置,接收水平井段压裂液注入、流动
【机 构】
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中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京,100083 南方科技大学地球与空间科学系,深圳
【出 处】
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中国地球物理学会地球物理技术委员会第九届学术会议——全域地球物理探测与智能感知学术研讨会
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页岩气开采时需要使用水力压裂的方法将致密的页岩层打开.监测水力压裂过程中压裂液的注入,返排和滞留信息随时间的变化情况,可以为压裂工艺提供参考.压裂液中常添加有微量元素和盐类,使得压裂液呈现低阻异常,这种电性异常可能被地面电磁法监测到.研究人员开发了使用场区大量存在的钢套管放大压裂液异常的地面电磁探测技术.该方法在井口附近进行发射,并在井口附近布设密集的微弱电场监测装置,接收水平井段压裂液注入、流动等变化而引发的电场变化.为了满足压裂现场实时监测的需要,需开发具备分布性的节点式电场接收装置,在较大的范围内同时采集变化的电场,并将数据以无线方式传回数据中心.开发的电场监测系统监测x和y两个方向的电场变化,兼容直流和交流发射方案,具有低功耗,低成本,小体积等特点,方便携带和阵列布设.监测系统主要包括电极、硬件采集、供电、机械封装和上位机监控软硬件等部分.电极采用普通的不锈钢不极化电极.硬件采集电路集成有模拟多路复用器,第一级运算放大电路,第二级程控放大电路,MCU,通信模块以及电源转换模块等.机械封装采用专门定制的铝合金外壳,外部留有接口,电源开关,内部锂电池组充电接口和Wi-Fi天线接口,无需拆卸可以控制内部电路通断,给锂电池组充电.上位机软件和硬件设备通过Wi-Fi实现无线连接.经过一系列的实验室测试,该压裂电场监测系统性能稳定,实现了放大倍数从到1到105可调,V到V级信号的实时采集处理和无线上传,功耗100mW以下,低噪声水平.上位机实时显示波形和设备动态云图.机械封装体积小至0.512cm3,重量轻达0.5kg,可实现IP65级防水,密封性好,可在压裂场地条件下长时间工作.
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