技術(shù)特征：

1.一種頁巖儲層地應(yīng)力預(yù)測建模系統(tǒng)，包括單片機(jī)控制器和綜合數(shù)據(jù)采集器，其特征在于，所述單片機(jī)控制器分別與綜合數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理器、RAM存儲器、ROM存儲器、數(shù)據(jù)庫、計時器和無線射頻收發(fā)器電性連接；

所述單片機(jī)控制器的輸入端與供電電源的輸出端電性連接，所述單片機(jī)控制器的輸出端與應(yīng)力模擬器的輸入端電性連接；

所述綜合數(shù)據(jù)采集器的輸入端分別與第一數(shù)據(jù)采集器、第二數(shù)據(jù)采集器、第三數(shù)據(jù)采集器和第四數(shù)據(jù)采集器的輸出端電性連接；

所述無線射頻收發(fā)器通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與外部設(shè)備連接，所述第一數(shù)據(jù)采集器的輸入端與距離傳感器的輸出端電性連接；

所述第二數(shù)據(jù)采集器的輸入端與孔隙壓力傳感器的輸出端電性連接，所述第三數(shù)據(jù)采集器的輸入端與應(yīng)力傳感器的輸出端電性連接；

所述第四數(shù)據(jù)采集器的輸入端與應(yīng)變式傳感器的輸出端電性連接；

所述距離傳感器、孔隙壓力傳感器、應(yīng)力傳感器和應(yīng)變式傳感器均至少為一個，所述單片機(jī)控制器的輸入端與GPS定位器的輸出端電性連接；

所述頁巖儲層地應(yīng)力預(yù)測建模系統(tǒng)的頁巖儲層地應(yīng)力預(yù)測建模方法包括：

步驟一、測量油氣藏的巖石力學(xué)參數(shù)，統(tǒng)計所述油氣藏的巖體力學(xué)性質(zhì)影響參數(shù)；

步驟二、將頁巖試件放在抽真空飽和裝置中，利用飽和液體進(jìn)行飽和；

步驟三、在所述頁巖試件上安裝軸向變形傳感器和徑向變形傳感器，并將所述巖石試件放入巖石三軸試驗機(jī)的三軸室內(nèi)，對所述巖體試樣施加與所述巖體試樣所處地層深度相對應(yīng)的圍壓；

步驟四、按照多個溫度值由高到低的順序，依次將高壓腔內(nèi)的溫度降低到多個溫度值下，按照預(yù)設(shè)加載速率對巖體試樣加載軸壓，得到巖體試樣在各溫度值下的力學(xué)參數(shù)；

步驟五、通過測井復(fù)雜巖性分析程序進(jìn)行測井解釋，獲得礦物體積、巖石孔隙度、流體飽和度、干酪根體積，進(jìn)而求得礦物在巖石中的體積分?jǐn)?shù)，所述礦物包括粘土、石英、方解石；使用交會分析獲得每個礦物的彈性模量和密度，使用已知的經(jīng)驗值作為孔隙中流體的彈性模量和密度，所述彈性模量指體積模量、剪切模量；

步驟六、取2倍洞徑以外典型的原巖巖餅至少3塊，要求各巖餅的孔深相差在1m以內(nèi)，巖餅形態(tài)類似，記錄每個巖餅發(fā)生處的埋深和孔深；

步驟七、確定每個巖餅三個主應(yīng)力的方向，做巖石的巴西圓盤劈裂試驗，確定每個巖餅的巖石抗拉強(qiáng)度St，確定每個巖餅三個主應(yīng)力的大?。?/p>

步驟八、從陣列聲波測井的波形資料中提取縱波時差Δtc和橫波時差Δts；

步驟九、根據(jù)縱波時差Δtc和橫波時差Δts，結(jié)合陣列聲波測井資料中的密度ρ，計算動態(tài)楊氏模量Ed和動態(tài)泊松比PRd；

步驟十、統(tǒng)計所述油氣藏巖體力學(xué)性質(zhì)影響參數(shù)，包括內(nèi)部影響參數(shù)和外部影響參數(shù)，內(nèi)部影響參數(shù)包括巖石成分特征參數(shù)，巖石結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，巖石構(gòu)造特征參數(shù)以及巖石孔隙裂縫特征參數(shù)，外部影響參數(shù)包括溫度特征參數(shù)，圍壓特征參數(shù)，孔隙流體特征參數(shù)以及孔隙壓力特征參數(shù)；

步驟十一、根據(jù)巖石力學(xué)參數(shù)采集的數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計的巖體力學(xué)性質(zhì)影響參數(shù)建立油氣藏的頁巖儲層地應(yīng)力物理模型；

巖體力學(xué)性質(zhì)影響參數(shù)包括內(nèi)部影響參數(shù)和外部影響參數(shù)；所述內(nèi)部影響參數(shù)包括巖石成分特征參數(shù)，巖石結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，巖石構(gòu)造特征參數(shù)以及巖石孔隙裂縫特征參數(shù)；所述外部影響參數(shù)包括溫度特征參數(shù)，圍壓特征參數(shù)，孔隙流體特征參數(shù)以及孔隙壓力特征參數(shù)；

按照如下公式計算巖石摩擦系數(shù)：

其中，σ1為殘余強(qiáng)度；

σ2為圍壓；

p0為孔隙壓力；

σ為裂縫面上的正應(yīng)力；

τ為裂縫面上的剪應(yīng)力；

β為裂縫面和端面的夾角；

μ為巖石摩擦系數(shù)；

巖石力學(xué)參數(shù)包括巖石彈性參數(shù)，所述巖石彈性參數(shù)包括楊氏模量、泊松比和Biot系數(shù)，所述Biot系數(shù)用于表征孔隙彈性參數(shù)；所述巖石力學(xué)參數(shù)的各向異性強(qiáng)度包括楊氏模量各向異性強(qiáng)度、泊松比各向異性強(qiáng)度和Biot系數(shù)各向異性強(qiáng)度；

所述巖石力學(xué)參數(shù)的各向異性強(qiáng)度通過如下公式計算獲得：

其中，E_k為楊氏模量各向異性強(qiáng)度；E_h為水平方向楊氏模量；E_v為垂直方向楊氏模量；μ_k為泊松比各向異性強(qiáng)度；μ_h為水平方向泊松比；μ_v為垂直方向泊松比；

算動態(tài)楊氏模量Ed，按照如下公式進(jìn)行計算：

式中：

Ed—動態(tài)楊氏模量，

Δt_s—橫波時差，

Δt_c—縱波時差，

ρ—密度。

2.如權(quán)利要求1所述的頁巖儲層地應(yīng)力預(yù)測建模系統(tǒng)，其特征在于，所述無線射頻收發(fā)器設(shè)置有信號相位計算模塊，所述相位計算模塊的相位計算方法包括：

第k通道第n路信號S_k.n(t)的表達(dá)式為：

S_k.n(t)＝expj{ω₀(t+τ_k+nT_s)+1/2μ(t+τ_k+nT_s)²},k＝0,1,...；n＝0,1,2,...

其中，ω₀是輸出波形的初始角速度，t是時間，n表示每通道中路數(shù)的序號，μ表示調(diào)頻斜率，T_s是采樣周期，τ_k表示第k通道信號起始相位對應(yīng)的時間差；

第k通道第n路信號的相位作如下變換：

令P_k.n＝μ(τ_k+nT_s)、Q_k.n＝ω₀(τ_k+nT_s)+1/2μ(τ_k+nT_s)²，則上式可化為：

其中為基準(zhǔn)相位，當(dāng)信號屬性參數(shù)固定時，P_k.n、Q_k.n為定值；其他路的波形輸出均看做在基本相位的基礎(chǔ)上增加一個偏移相位得到。

3.如權(quán)利要求1所述的頁巖儲層地應(yīng)力預(yù)測建模系統(tǒng)，其特征在于，所述綜合數(shù)據(jù)采集器設(shè)置有聯(lián)合估計單元，所述聯(lián)合估計單元的聯(lián)合估計方法包括：目標(biāo)信號DOA 估計、波達(dá)信號時延TD估計和多譜勒頻率fd估計三者聯(lián)合估計方法；

首先，對將陣列天線的接收到的能量衰減得非常厲害的非目標(biāo)反射信號，經(jīng)過小波分析的分解、自適應(yīng)閾值選擇以及重構(gòu)從而檢測和提取弱信號，所述小波分析將接收到的弱信號分成高頻部分和低頻部分，通過多層分解，重構(gòu)時將每層的高頻部分按照不同的閾值進(jìn)行取舍，超出閾值的部分取閾值，低于閾值的部分取實(shí)際的值；

第二步，對多普勒頻率進(jìn)行估計：通過前期的弱信號檢測，對接收到的提高了信號的信噪比的目標(biāo)反射信號中，含有的在頻率上有差別的多譜勒頻率信號，通過本地的正弦和余弦信號進(jìn)行同步輸出并經(jīng)過同步檢測電路接收信號進(jìn)行正交運(yùn)算，提取多普勒頻率；

具體為：經(jīng)過正交推導(dǎo)以及電路濾波，多普勒頻率部分公式如(1)，

式中，fd＝(ω-ω0)/2π，包含多普勒頻率成分；

式中m表示信號在整個電路系統(tǒng)傳輸過程中的衰減因子，βj表示在空氣中的傳輸因子，ψ(θj)表示含有目標(biāo)信號方向角的函數(shù)，ω表示接收到的含有多普勒頻率分量的目標(biāo)反射信號的載波信號頻率，ω0表示載波頻率；

第三步，對DOA和時延進(jìn)行聯(lián)合提?。豪靡呀?jīng)提取的多普勒頻率以及ESPRIT算法中多普勒頻率與DOA、信號時延的聯(lián)合性進(jìn)行矩陣變換和計算，從而提取出DOA和波達(dá)信號時延；

具體為：聯(lián)合估計DOA和TD中，利用的ESPRIT算法，最后推導(dǎo)公式如(2)，

Rxx-γRxy＝APAH-γAPφHAH＝AP(I-γφH)AH (2)

公式中Rxx表示陣列自協(xié)方差，Rxy表陣列互協(xié)方差，γ表示陣列信號對應(yīng)的特征值，I表示單位矩陣，A表示方向矩陣，AH表示方向矩陣的希爾伯特矩陣，P表示信源部分的協(xié)方差矩陣，φH表示含有多普勒頻率成分的方向矩陣；

通過得到的多普勒頻率，然后利用ESPRIT算法進(jìn)行參數(shù)配對即可得到DOA和TD。