本發(fā)明涉及壓裂技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種礦井下煤巖層壓裂測(cè)控方法、裝置和測(cè)控設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前，我國(guó)煤礦現(xiàn)有的煤巖層高壓注水監(jiān)測(cè)設(shè)備只能滿(mǎn)足壓力、流量的單一性監(jiān)測(cè)，無(wú)法根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)高壓注水過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)性和監(jiān)測(cè)效果并不理想。一般是以表盤(pán)指針的形式顯示或間隔一定時(shí)間后再以數(shù)據(jù)的形式顯示，不能以曲線(xiàn)的形式在屏幕上實(shí)時(shí)顯示，無(wú)法直觀的觀察水壓力及排量的變化趨勢(shì)，并且現(xiàn)有的高壓注水監(jiān)測(cè)設(shè)備大多是通過(guò)人工讀取壓力、流量數(shù)據(jù)和人工進(jìn)行數(shù)據(jù)參數(shù)的調(diào)節(jié)，當(dāng)對(duì)高壓注水的數(shù)據(jù)參數(shù)分析要求較高時(shí)，人工讀取數(shù)據(jù)和調(diào)節(jié)注水參數(shù)顯然無(wú)法滿(mǎn)足要求。因此，國(guó)內(nèi)煤礦現(xiàn)有的水力壓裂監(jiān)控設(shè)備無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)時(shí)顯示多路數(shù)據(jù)參數(shù)曲線(xiàn)的要求，無(wú)法以較高的頻率記錄存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，更無(wú)法根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)對(duì)高壓注水過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)化控制，從而導(dǎo)致許多的工程效果只能是通過(guò)后期的采掘工程和數(shù)據(jù)分析才能判斷，以至于在工程施工中具有很大的盲目性，給監(jiān)測(cè)、控制水力壓裂施工造成很多困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種礦井下煤巖層壓裂測(cè)控方法、裝置和測(cè)控設(shè)備，以力圖解決或者至少緩解上面存在的問(wèn)題。

第一方面，本申請(qǐng)的方案提供一種礦井下煤巖層壓裂測(cè)控方法，包括：

接收關(guān)于對(duì)煤巖層進(jìn)行壓裂的控制參數(shù)的設(shè)置，所述控制參數(shù)包括流體壓力范圍、流體排量范圍和砂比范圍；

確定通過(guò)壓力傳感器獲取流體管路的第一壓力信號(hào)值是否在所述流體壓力范圍內(nèi)；

在確定所述第一壓力信號(hào)值不在所述流體壓力范圍內(nèi)時(shí)，通過(guò)調(diào)整所述控制參數(shù)中所述流體排量范圍和所述砂比范圍對(duì)所述流體管路的壓力進(jìn)行調(diào)整，直至壓裂結(jié)束。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，所述流體壓力范圍包括流體壓力最大值，所述在確定所述第一壓力信號(hào)值不在所述流體壓力范圍內(nèi)時(shí)，通過(guò)調(diào)整所述控制參數(shù)中所述流體排量范圍和所述砂比范圍對(duì)所述流體管路的壓力進(jìn)行調(diào)整，直至壓裂結(jié)束，包括：

在確定所述第一壓力信號(hào)值不在所述流體壓力范圍內(nèi)，且所述第一壓力信號(hào)值大于所述流體壓力最大值時(shí)，通過(guò)調(diào)整所述控制參數(shù)中所述流體排量范圍調(diào)整高壓泵控制柜的流體排量，通過(guò)調(diào)整所述砂比范圍調(diào)整加砂裝置的砂比值，直至所述壓裂結(jié)束。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，所述通過(guò)調(diào)整所述控制參數(shù)中所述流體排量范圍調(diào)整高壓泵控制柜的流體排量，通過(guò)調(diào)整所述砂比范圍調(diào)整加砂裝置的砂比值，直至所述壓裂結(jié)束，包括：

在調(diào)整完所述高壓泵控制柜的流體排量和所述加砂裝置的砂比值后，確定所述流體管路的第二壓力信號(hào)值是否在所述流體壓力范圍內(nèi)；

在確定所述流體管路的所述第二壓力信號(hào)值不在所述流體壓力范圍內(nèi)后，向所述高壓泵控制柜發(fā)送急停信號(hào)，重新啟動(dòng)所述高壓泵控制柜，直至所述壓裂結(jié)束。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在所述確定通過(guò)壓力傳感器獲取流體管路的第一壓力信號(hào)值是否在所述流體壓力范圍內(nèi)時(shí)，還包括：

在確定所述第一壓力信號(hào)值在所述流體壓力范圍內(nèi)時(shí)，確定所述流體管路是否發(fā)生異常情況；

在確定所述流體管路發(fā)生所述異常情況后，向高壓泵控制柜發(fā)送急停信號(hào)，對(duì)所述高壓泵控制柜進(jìn)行檢修，重新啟動(dòng)所述高壓泵控制柜，直至壓裂結(jié)束。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在所述接收關(guān)于對(duì)煤巖層進(jìn)行水力壓裂的控制參數(shù)的設(shè)置之后，還包括：

向高壓泵控制柜發(fā)送軟啟動(dòng)信號(hào)啟動(dòng)所述高壓泵控制柜，所述高壓泵控制柜用于輸出恒排量的流體。

第二方面，本申請(qǐng)的方案提供一種礦井下煤巖層壓裂測(cè)控裝置，包括：

設(shè)置單元，用于接收關(guān)于對(duì)煤巖層進(jìn)行壓裂的控制參數(shù)的設(shè)置，所述控制參數(shù)包括流體壓力范圍、流體排量范圍和砂比范圍；

測(cè)控單元，用于確定通過(guò)壓力傳感器獲取流體管路的第一壓力信號(hào)值是否在所述流體壓力范圍內(nèi)；

處理單元，用于在確定所述第一壓力信號(hào)值不在所述流體壓力范圍內(nèi)時(shí)，通過(guò)調(diào)整所述控制參數(shù)中所述流體排量范圍和所述砂比范圍對(duì)所述流體管路的壓力進(jìn)行調(diào)整，直至壓裂結(jié)束。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，所述流體壓力范圍包括流體壓力最大值，所述處理單元還用于：

在確定所述第一壓力信號(hào)值不在所述流體壓力范圍內(nèi)，且所述第一壓力信號(hào)值大于所述流體壓力最大值時(shí)，通過(guò)調(diào)整所述控制參數(shù)中所述流體排量范圍調(diào)整高壓泵控制柜的流體排量，通過(guò)調(diào)整所述砂比范圍調(diào)整加砂裝置的砂比值，直至所述壓裂結(jié)束。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，所述處理單元還用于：

在調(diào)整完所述高壓泵控制柜的流體排量和所述加砂裝置的砂比值后，確定所述流體管路的第二壓力信號(hào)值是否在所述流體壓力范圍內(nèi)；

在確定所述流體管路的所述第二壓力信號(hào)值不在所述流體壓力范圍內(nèi)后，向所述高壓泵控制柜發(fā)送急停信號(hào)，重新啟動(dòng)所述高壓泵控制柜，直至所述壓裂結(jié)束。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，所述處理單元還用于：

在確定所述第一壓力信號(hào)值在所述流體壓力范圍內(nèi)時(shí)，確定所述流體管路是否發(fā)生異常情況；

在確定所述流體管路發(fā)生所述異常情況后，向高壓泵控制柜發(fā)送急停信號(hào)，對(duì)所述高壓泵控制柜進(jìn)行檢修，重新啟動(dòng)所述高壓泵控制柜，直至壓裂結(jié)束。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，還包括：?jiǎn)?dòng)單元，所述啟動(dòng)單元，用于向高壓泵控制柜發(fā)送軟啟動(dòng)信號(hào)啟動(dòng)所述高壓泵控制柜，所述高壓泵控制柜用于輸出恒排量的流體。

第三方面，本申請(qǐng)的方案提供一種測(cè)控設(shè)備，包括如上的煤巖層壓裂測(cè)控裝置。

根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓裂過(guò)程中各項(xiàng)壓力信號(hào)值，根據(jù)控制參數(shù)對(duì)高壓泵控制柜進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的測(cè)控儀工作原理的示意圖；

圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的煤巖層水力壓裂的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)框架的示意圖；

圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種煤巖層壓裂測(cè)控方法的流程圖；

圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種煤巖層壓裂測(cè)控裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖標(biāo)：1-煤巖層；2-鉆孔；3-封孔材料；4-注水管路；5-測(cè)控儀主機(jī)；6-壓力傳感器；7-流量傳感器；8-濃度傳感器；9-監(jiān)測(cè)信號(hào)線(xiàn)；10-控制線(xiàn)；11-管路截止閥；12-高壓泵；13-高壓泵控制柜；14-綜保開(kāi)關(guān)；15-移動(dòng)變電站。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提出了一種壓裂測(cè)控方法可通過(guò)測(cè)控儀實(shí)現(xiàn)，測(cè)控儀的工作原理圖如圖1所示，煤巖層水力壓裂的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)框架參考圖2。如圖1所示，原理圖中包括煤巖層1、鉆孔2、封孔材料3、注水管路4、測(cè)控儀主機(jī)5、壓力傳感器6、流量傳感器7、濃度傳感器8、監(jiān)測(cè)信號(hào)線(xiàn)9、控制線(xiàn)10、管路截止閥11、高壓泵12、高壓泵控制柜13、綜保開(kāi)關(guān)14、移動(dòng)變電站15，本發(fā)明中的煤巖層一般指位于礦井中的煤巖層。壓裂開(kāi)始前，通過(guò)測(cè)控儀主機(jī)5控制面板上的輸入按鍵設(shè)定好系統(tǒng)參數(shù)(測(cè)控參數(shù))與注水參數(shù)，并將控制命令發(fā)送至高壓泵控制柜13的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓泵的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制。壓裂過(guò)程中，通過(guò)連接在管路中的壓力傳感器6、流量傳感器7及濃度傳感器8將監(jiān)測(cè)到的壓力、流量、濃度信號(hào)傳送至測(cè)控儀主機(jī)5的內(nèi)部電路控制系統(tǒng)，內(nèi)部電路控制系統(tǒng)將接收到的壓力、流量、濃度信號(hào)經(jīng)過(guò)處理，通過(guò)測(cè)控儀主機(jī)5的顯示屏實(shí)時(shí)顯示壓裂過(guò)程中的水壓力、排量、總流量、砂比曲線(xiàn)，同時(shí)以數(shù)字的形式同步顯示壓力、排量、總流量及砂比的大小。通過(guò)觀測(cè)壓力、排量、總流量、砂比曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)實(shí)時(shí)掌握煤巖層的壓裂情況，對(duì)煤巖層1中的裂縫擴(kuò)展情況進(jìn)行判斷，根據(jù)曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)對(duì)注水參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，并將控制信息反饋至高壓泵控制系統(tǒng)，從而使高壓泵做出相應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓裂過(guò)程的測(cè)控。另外，對(duì)監(jiān)測(cè)到的壓力、排量、總流量以及砂比信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄并存儲(chǔ)在測(cè)控儀主機(jī)5的SD卡中，通過(guò)電腦對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次處理。該儀器也可以用于煤巖層注水的監(jiān)測(cè)與控制。具體過(guò)程如下。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種煤巖層壓裂測(cè)控方法的流程圖。如圖3所示，該方法始于步驟S310。

在步驟S310中，接收關(guān)于對(duì)煤巖層進(jìn)行壓裂的控制參數(shù)的設(shè)置。其中，控制參數(shù)包括流體壓力范圍、流體排量范圍和砂比范圍。

在壓裂開(kāi)始前，調(diào)試好設(shè)備，連接好管路及監(jiān)控系統(tǒng)的通訊線(xiàn)路，拉好警戒，設(shè)置好相應(yīng)的控制參數(shù)之后，向高壓泵控制柜發(fā)送軟啟動(dòng)信號(hào)啟動(dòng)高壓泵控制柜。高壓泵控制柜可用于控制高壓泵輸出恒排量的流體，如，可輸出高壓液體(如水、液態(tài)二氧化碳、液氮等)、高壓氣體(如空氣、二氧化碳、氮?dú)獾?及水砂混合液等。不過(guò)應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不受流體的限制，所有可用于進(jìn)行壓裂的流體都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

流體壓力范圍是壓裂過(guò)程中最重要的一項(xiàng)控制參數(shù)，在壓裂過(guò)程中需根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的壓力信號(hào)值得變化判斷壓裂狀況，并對(duì)壓裂控制參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

現(xiàn)場(chǎng)壓裂都是以流體排量控制壓裂，即通過(guò)向煤巖層中恒排量的注入流體，達(dá)到對(duì)煤巖層壓裂的目的。因此，對(duì)壓裂過(guò)程中流體排量的監(jiān)測(cè)也是至關(guān)重要的。通過(guò)在壓裂管路中接入流量傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)管路流體排量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的排量信號(hào)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)流體排量的控制。如，通過(guò)管路中的流量傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤巖層中注入的流體總量，通過(guò)總流量可以推算出裂縫在煤巖層中擴(kuò)展的范圍。在煤巖層壓裂抽采煤層氣及天然氣時(shí)，為了提高裂縫的導(dǎo)流能力，需要在壓裂液中加入支撐劑(多為石英砂)，用于支撐在煤巖層中壓開(kāi)的裂縫。通過(guò)在管路中接入濃度傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓裂液中的砂比(即水砂混合液中的砂子濃度)。

另外，控制參數(shù)中還包括溫度范圍，在注入一些低溫液體如液態(tài)CO₂、液氮等進(jìn)行煤巖層壓裂時(shí)，需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管路及孔壁煤巖層的溫度變化，通過(guò)接入溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

在步驟S320中，確定通過(guò)壓力傳感器獲取流體管路的第一壓力信號(hào)值是否在流體壓力范圍內(nèi)。

在步驟S330中，在確定第一壓力信號(hào)值不在流體壓力范圍內(nèi)時(shí)，通過(guò)調(diào)整控制參數(shù)中流體排量范圍和砂比范圍對(duì)流體管路的壓力進(jìn)行調(diào)整，直至壓裂結(jié)束。其中，第一壓力信號(hào)值一般指流體壓力信號(hào)值，優(yōu)選地為水力壓力信號(hào)值，本發(fā)明對(duì)此不做任何限制。

流體壓力范圍包括流體壓力最大值和流體壓力最小值，在確定第一壓力信號(hào)值不在流體壓力范圍內(nèi)時(shí)，可能是第一壓力信號(hào)值大于流體壓力最大值的情況，也可能是第一壓力信號(hào)值小于流體壓力最小值得情況，以下分情況進(jìn)行敘述。

在第一壓力信號(hào)值大于流體壓力最大值時(shí)，通過(guò)調(diào)整控制參數(shù)中流體排量范圍調(diào)整高壓泵控制柜的流體排量，通過(guò)調(diào)整砂比范圍調(diào)整加砂裝置的砂比值，直至壓裂結(jié)束。

如果在調(diào)整完高壓泵控制柜的流體排量和加砂裝置的砂比值后，確定流體管路的第二壓力信號(hào)值是否在流體壓力范圍內(nèi)。在確定流體管路的第二壓力信號(hào)值不在流體壓力范圍內(nèi)后，向高壓泵控制柜發(fā)送急停信號(hào)，通過(guò)人工等方式對(duì)高壓泵控制柜進(jìn)行處理，重新啟動(dòng)高壓泵控制柜，直至壓裂結(jié)束。其中，第二壓力信號(hào)值一般指流體壓力信號(hào)值，優(yōu)選地為水力壓力信號(hào)值，本發(fā)明對(duì)此不做任何限制。

例如，通過(guò)設(shè)置在流體管路中的壓力傳感器將獲取到的壓力信號(hào)值傳輸給測(cè)控儀主機(jī)。如果壓裂過(guò)程中監(jiān)測(cè)到的第一壓力信號(hào)值高于設(shè)置的流體壓力最大值，則通過(guò)測(cè)控儀主機(jī)向高壓泵控制柜及加砂裝置發(fā)出控制信號(hào)，以降低泵注排量或砂比值，從而降低流體管路壓力。高壓泵控制柜的泵注排量是通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定的，給高壓泵電機(jī)配備變頻控制器，通過(guò)調(diào)節(jié)變頻控制器的頻率控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。同時(shí)，在測(cè)控儀主機(jī)中加入相應(yīng)的控制程序，可以遠(yuǎn)程調(diào)控變頻器的頻率，從而達(dá)到對(duì)高壓泵電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)泵注排量的控制。砂比值則通過(guò)在加砂罐出口安裝電磁閥，通過(guò)測(cè)控儀主機(jī)遠(yuǎn)程控制電磁閥的開(kāi)口大小，控制加砂速度，從而達(dá)到控制砂比的目的。

如果降低泵注排量及砂比值后流體管路壓力仍高于流體壓力最大值，則通過(guò)測(cè)控儀主機(jī)向高壓泵發(fā)出緊急停泵信號(hào)，通過(guò)人工等方式分析原因并采取相應(yīng)的處理措施，處理完后重新啟動(dòng)高壓泵，直到壓裂結(jié)束。

在第一壓力信號(hào)值小于流體壓力最小值時(shí)，可能是流體管路漏水等原因?qū)е?，此時(shí)認(rèn)為壓裂無(wú)效，向高壓泵控制柜發(fā)送停泵信號(hào)，由工作人員進(jìn)行檢查，處理完畢后重新啟動(dòng)高壓泵控制柜，直到壓裂結(jié)束。

在一種實(shí)施方式中，在確定第一壓力信號(hào)值在流體壓力范圍內(nèi)時(shí)，確定流體管路是否發(fā)生異常情況；在確定流體管路發(fā)生異常情況后，向高壓泵控制柜發(fā)送急停信號(hào)，對(duì)高壓泵控制柜進(jìn)行檢修，重新啟動(dòng)高壓泵控制柜，直至壓裂結(jié)束。

例如，如果管路壓力在正常范圍內(nèi)，高壓泵會(huì)持續(xù)工作，直至壓裂完成后，測(cè)控儀主機(jī)向高壓泵控制柜發(fā)出軟停信號(hào)，控制高壓泵控制柜的軟?？刂瓢粹o開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓泵的遠(yuǎn)程軟停，使管路中的壓力實(shí)現(xiàn)緩慢平穩(wěn)降低，避免因突然停泵降壓導(dǎo)致的壓裂管路沖出孔外。如果壓裂過(guò)程中出現(xiàn)緊急情況如管道漏水等，通過(guò)測(cè)控儀主機(jī)向高壓泵控制柜發(fā)出急停信號(hào)，緊急停泵，仔細(xì)檢查確認(rèn)正常后，重新開(kāi)泵施工。

在一個(gè)實(shí)施例中，在實(shí)際應(yīng)用中，在壓測(cè)開(kāi)始時(shí)，通過(guò)測(cè)試儀主機(jī)的顯示界面點(diǎn)擊創(chuàng)建工程按鈕，測(cè)試儀主機(jī)將自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)以工作面名稱(chēng)命名的工程文件夾，用以存放此工程的資料及數(shù)據(jù)信息。在設(shè)置完控制參數(shù)、工程背景后，點(diǎn)擊“煤巖層參數(shù)”選項(xiàng)卡，出現(xiàn)煤巖層參數(shù)錄入界面。煤巖層參數(shù)的錄入依據(jù)礦井的綜合柱狀圖，從上至下依次錄入。首先，錄入頂板參數(shù)，點(diǎn)擊“增加層”按鈕，將會(huì)自動(dòng)識(shí)別錄入的是頂板、煤層還是底板的參數(shù)；隨后，填入相應(yīng)的表格中，并清空參數(shù)錄入文本框中的內(nèi)容，以便錄入新數(shù)據(jù)。其中，“刪除層”按鈕，將對(duì)表格中選中的層進(jìn)行刪除。錄入完成后，若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有誤，可直接點(diǎn)擊表格中相應(yīng)的單元格進(jìn)行修改。參數(shù)準(zhǔn)確錄入完成后，點(diǎn)擊“保存”按鈕，將煤巖層參數(shù)保存至工程文件夾中。

在設(shè)置完煤巖層參數(shù)后，點(diǎn)擊“泵站、鉆孔及管路布置”選項(xiàng)卡，對(duì)水力致裂施工的外部條件進(jìn)行設(shè)置。

在進(jìn)行鉆孔布置時(shí)，依據(jù)煤礦井下水力致裂的經(jīng)驗(yàn)，兩種鉆孔類(lèi)型即可滿(mǎn)足需要。例如，在用戶(hù)使用過(guò)程中，需選擇“S1鉆孔”復(fù)選框，“S2”鉆孔復(fù)選框依據(jù)需要確定是否選擇?！伴_(kāi)槽”和“水力割縫”的設(shè)置，依據(jù)水力致裂的具體工藝進(jìn)行選擇，如不需要，亦可兩個(gè)都不使用。“管路布置”中“高壓管”、“安裝桿”、“防沖桿”參數(shù)中的長(zhǎng)度為該鉆孔進(jìn)行水力致裂過(guò)程中的整體長(zhǎng)度?！肮苈凡贾谩敝械摹叭▊€(gè)數(shù)”項(xiàng)，可依據(jù)高壓水注入的管路數(shù)目確定，例如，注入管路為2個(gè)，則三通個(gè)數(shù)為1個(gè)，此處局部摩阻計(jì)算按照三通的局部摩阻進(jìn)行計(jì)算，注入管路為1個(gè)，則三通個(gè)數(shù)為0個(gè)，此時(shí)此處局部摩阻計(jì)算按照普通管路連接處的局部摩阻進(jìn)行計(jì)算。

數(shù)據(jù)輸入完成后點(diǎn)擊“保存”按鈕，進(jìn)行計(jì)算，得出沿程摩阻與排量之間的關(guān)系式，并保存所輸入的數(shù)據(jù)以及摩阻與排量關(guān)系式至工程文件夾中。點(diǎn)擊“運(yùn)行”進(jìn)行模擬計(jì)算。計(jì)算完成后點(diǎn)擊“保存”按鈕，將輸入數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果保存至工程文件夾。

本發(fā)明中還包括有分析系統(tǒng)，分析系統(tǒng)中設(shè)置有地應(yīng)力估算模塊，該模塊可根據(jù)施工水壓力曲線(xiàn)能自動(dòng)分析出水力致裂過(guò)程中的巖石破裂壓力、重張壓力以及閉合壓力，結(jié)合破裂壓力與重張壓力進(jìn)一步分析出地應(yīng)力的大小。其中判斷關(guān)閉壓力的方法有單切線(xiàn)法、馬斯卡特法、dp/dt法、dt/dp法等，分析系統(tǒng)可以根據(jù)每次水壓力曲線(xiàn)的特點(diǎn)選擇合適的關(guān)閉壓力判定方法判讀出關(guān)閉壓力，確保關(guān)閉壓力識(shí)別的準(zhǔn)確可靠。施工結(jié)束后，點(diǎn)擊“開(kāi)始識(shí)別”按鈕，進(jìn)行破裂壓力的識(shí)別、關(guān)閉(閉合)壓力的識(shí)別以及地應(yīng)力的計(jì)算，將數(shù)據(jù)保存至工程文件夾中。

在對(duì)具有煤與瓦斯突出或沖擊傾向性的煤層進(jìn)行壓裂時(shí)，有卸壓的地方，相應(yīng)的就會(huì)有應(yīng)力增高區(qū)，要防止出現(xiàn)局部應(yīng)力集中，而引發(fā)動(dòng)力災(zāi)害的發(fā)生。根據(jù)煤巖層巖性、突出或沖擊傾向性程度等，及水壓致裂泵注排量、致裂時(shí)間等參數(shù)對(duì)煤巖層應(yīng)力擾動(dòng)程度的影響規(guī)律，設(shè)計(jì)合理的泵注排量及泵注時(shí)間等參數(shù)，并在致裂期間，根據(jù)監(jiān)測(cè)到的煤巖層微震信號(hào)，實(shí)時(shí)調(diào)整泵注排量及時(shí)間，達(dá)到有效防治煤與瓦斯突出、沖擊礦壓等動(dòng)力災(zāi)害的目的。

監(jiān)測(cè)到的壓力信號(hào)值、流體排量信號(hào)值會(huì)以曲線(xiàn)的形式實(shí)時(shí)顯示在顯示屏上。在顯示屏的上部實(shí)時(shí)顯示壓力、排量、累計(jì)流量的數(shù)據(jù)，并按照先設(shè)定的時(shí)間間隔與曲線(xiàn)同步刷新至顯示屏上。顯示屏中央為實(shí)時(shí)曲線(xiàn)顯示區(qū)域，橫軸為時(shí)間，橫軸顯示的監(jiān)測(cè)時(shí)間范圍可以根據(jù)需要通過(guò)按鍵面板進(jìn)行調(diào)整，共有三種顯示區(qū)間：0～120s、0～10min、0～30min，便于對(duì)監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)進(jìn)行局部放大以及觀測(cè)曲線(xiàn)的整體變化趨勢(shì)；主縱軸顯示的是壓力監(jiān)測(cè)值，壓力的監(jiān)測(cè)量程為：0～60MPa；次縱軸顯示的是瞬時(shí)排量，排量的監(jiān)測(cè)量程為：0～300L/min。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的曲線(xiàn)實(shí)時(shí)顯示功能可以使操作人員直觀的觀察高壓注水過(guò)程中注水參數(shù)的變化趨勢(shì)，便于根據(jù)監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)對(duì)注水參數(shù)做出及時(shí)調(diào)整。實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示壓力、流量的多路曲線(xiàn)，并且在工作期間，可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入、更改相對(duì)應(yīng)的參數(shù)設(shè)置，從而滿(mǎn)足在高壓注水過(guò)程中將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)按照相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行分析處理。

另外，本發(fā)明還公開(kāi)了一種測(cè)控設(shè)備，該測(cè)控設(shè)備的主機(jī)殼體外形設(shè)計(jì)美觀，質(zhì)量輕、體積小、便于攜帶，可以在煤礦等惡劣環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。同時(shí)該測(cè)控設(shè)備具有自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和控制、超限保護(hù)及報(bào)警功能。能夠基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)壓裂過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，確保施工的安全有效完成。

根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓裂過(guò)程中各項(xiàng)壓力信號(hào)值，根據(jù)控制參數(shù)對(duì)高壓泵控制柜進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種煤巖層壓裂測(cè)控裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，該裝置包括：設(shè)置單元410、測(cè)控單元420、處理單元430和啟動(dòng)單元440。

設(shè)置單元410用于接收關(guān)于對(duì)煤巖層進(jìn)行壓裂的控制參數(shù)的設(shè)置，所述控制參數(shù)包括流體壓力范圍、流體排量范圍和砂比范圍。

在設(shè)置完上述控制參數(shù)后，啟動(dòng)單元440用于向高壓泵控制柜發(fā)送軟啟動(dòng)信號(hào)啟動(dòng)所述高壓泵控制柜，高壓泵控制柜用于輸出恒排量的流體。

測(cè)控單元420用于確定通過(guò)壓力傳感器獲取流體管路的第一壓力信號(hào)值是否在所述流體壓力范圍內(nèi)。

處理單元430用于在確定所述第一壓力信號(hào)值不在所述流體壓力范圍內(nèi)時(shí)，通過(guò)調(diào)整所述控制參數(shù)中所述流體排量范圍和所述砂比范圍對(duì)所述流體管路的壓力進(jìn)行調(diào)整，直至壓裂結(jié)束。

可選地，所述流體壓力范圍包括流體壓力最大值，所述處理單元430還用于在確定所述第一壓力信號(hào)值不在所述流體壓力范圍內(nèi)，且所述第一壓力信號(hào)值大于所述流體壓力最大值時(shí)，通過(guò)調(diào)整所述控制參數(shù)中所述流體排量范圍調(diào)整高壓泵控制柜的流體排量，通過(guò)調(diào)整所述砂比范圍調(diào)整加砂裝置的砂比值，直至所述壓裂結(jié)束。

可選地，處理單元430還用于在調(diào)整完所述高壓泵控制柜的流體排量和所述加砂裝置的砂比值后，確定所述流體管路的第二壓力信號(hào)值是否在所述流體壓力范圍內(nèi)；在確定所述流體管路的所述第二壓力信號(hào)值不在所述流體壓力范圍內(nèi)后，向所述高壓泵控制柜發(fā)送急停信號(hào)，重新啟動(dòng)所述高壓泵控制柜，直至所述壓裂結(jié)束。

可選地，處理單元430還用于在確定所述第一壓力信號(hào)值在所述流體壓力范圍內(nèi)時(shí)，確定所述流體管路是否發(fā)生異常情況；在確定所述流體管路發(fā)生所述異常情況后，向高壓泵控制柜發(fā)送急停信號(hào)，對(duì)所述高壓泵控制柜進(jìn)行檢修，重新啟動(dòng)所述高壓泵控制柜，直至壓裂結(jié)束。

在此處所提供的說(shuō)明書(shū)中，說(shuō)明了大量具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下被實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對(duì)本說(shuō)明書(shū)的理解。

類(lèi)似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡(jiǎn)本公開(kāi)并幫助理解各個(gè)發(fā)明方面中的一個(gè)或多個(gè)，在上面對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的各個(gè)特征有時(shí)被一起分組到單個(gè)實(shí)施例、圖、或者對(duì)其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開(kāi)的方法解釋成反映如下意圖：即所要求保護(hù)的本發(fā)明要求比在每個(gè)權(quán)利要求中所明確記載的特征更多特征。更確切地說(shuō)，如下面的權(quán)利要求書(shū)所反映的那樣，發(fā)明方面在于少于前面公開(kāi)的單個(gè)實(shí)施例的所有特征。因此，遵循具體實(shí)施方式的權(quán)利要求書(shū)由此明確地并入該具體實(shí)施方式，其中每個(gè)權(quán)利要求本身都作為本發(fā)明的單獨(dú)實(shí)施例。

本領(lǐng)域那些技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在本文所公開(kāi)的示例中的設(shè)備的模塊或單元或組件可以布置在如該實(shí)施例中所描述的設(shè)備中，或者可替換地可以定位在與該示例中的設(shè)備不同的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備中。前述示例中的模塊可以組合為一個(gè)模塊或者此外可以分成多個(gè)子模塊。

本領(lǐng)域那些技術(shù)人員可以理解，可以對(duì)實(shí)施例中的設(shè)備中的模塊進(jìn)行自適應(yīng)性地改變并且把它們?cè)O(shè)置在與該實(shí)施例不同的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備中?？梢园褜?shí)施例中的模塊或單元或組件組合成一個(gè)模塊或單元或組件，以及此外可以把它們分成多個(gè)子模塊或子單元或子組件。除了這樣的特征和/或過(guò)程或者單元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何組合對(duì)本說(shuō)明書(shū)(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的所有特征以及如此公開(kāi)的任何方法或者設(shè)備的所有過(guò)程或單元進(jìn)行組合。除非另外明確陳述，本說(shuō)明書(shū)(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的每個(gè)特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征來(lái)代替。

此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此所述的一些實(shí)施例包括其它實(shí)施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實(shí)施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并且形成不同的實(shí)施例。例如，在下面的權(quán)利要求書(shū)中，所要求保護(hù)的實(shí)施例的任意之一都可以以任意的組合方式來(lái)使用。

此外，所述實(shí)施例中的一些在此被描述成可以由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器或者由執(zhí)行所述功能的其它裝置實(shí)施的方法或方法元素的組合。因此，具有用于實(shí)施所述方法或方法元素的必要指令的處理器形成用于實(shí)施該方法或方法元素的裝置。此外，裝置實(shí)施例的在此所述的元素是如下裝置的例子：該裝置用于實(shí)施由為了實(shí)施該發(fā)明的目的的元素所執(zhí)行的功能。

如在此所使用的那樣，除非另行規(guī)定，使用序數(shù)詞“第一”、“第二”、“第三”等等來(lái)描述普通對(duì)象僅僅表示涉及類(lèi)似對(duì)象的不同實(shí)例，并且并不意圖暗示這樣被描述的對(duì)象必須具有時(shí)間上、空間上、排序方面或者以任意其它方式的給定順序。

盡管根據(jù)有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是受益于上面的描述，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員明白，在由此描述的本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以設(shè)想其它實(shí)施例。此外，應(yīng)當(dāng)注意，本說(shuō)明書(shū)中使用的語(yǔ)言主要是為了可讀性和教導(dǎo)的目的而選擇的，而不是為了解釋或者限定本發(fā)明的主題而選擇的。因此，在不偏離所附權(quán)利要求書(shū)的范圍和精神的情況下，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)許多修改和變更都是顯而易見(jiàn)的。對(duì)于本發(fā)明的范圍，對(duì)本發(fā)明所做的公開(kāi)是說(shuō)明性的，而非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書(shū)限定。