[发明专利]基于声波的压裂裂缝监测方法及系统

权利要求书

1.一种基于声波的压裂裂缝监测方法，其特征在于，无需在井下布置仪器，所述方法包含以下步骤：

在压裂作业过程中，通过安装在地面压裂液管线上的水听器采集压裂液中携带的由于地层起裂及裂缝延伸所产生的声波信号；

将所述声波信号转化为电信号，并将所述电信号传送至工控机；

接收所述电信号，对所述电信号进行声学分析，基于分析结果实时监测压裂裂缝的变化情况，在压裂过程中实时推算并绘制地下裂缝的起裂和延伸情况，其中，通过以下步骤对所述电信号进行声学分析：

以预设采样率对所述电信号进行采样记录，记录得到的音频振幅信号通过时间窗进行分割，并对时间窗内的信号进行快速傅立叶变换；

对每个时间窗信号经过快速傅里叶变换后所得的频谱，以多个带通滤波器进行滤波，然后对每个滤波器过滤后的信号求平均值，得到该时间窗的多维数的频谱特征向量；

将每个时间窗的频谱特征向量与之前时间窗的频谱特征向量相减，所得的多维向量与该时间窗的频谱特征向量一起，构成分析特征向量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述电信号进行声学分析的步骤中，包含：

对所述电信号进行基础分析，其中所述基础分析包含时域分析、频谱分析以及声功率分析中的任一项或任几项。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述电信号进行基础分析的步骤中，包含：

提取所述电信号中的声学特征参数，对所述声学特征参数进行分析。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，基于分析结果实时监测压裂裂缝的变化情况步骤中，包含：

基于所述声学特征参数的分析结果确定压裂裂缝中裂缝的起裂情况以及延伸情况，实时监测压裂裂缝的变化情况。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在压裂作业前，启动所述工控机。

6.一种基于声波的压裂裂缝监测系统，其特征在于，执行如权利要求1-5中任一项所述的方法，所述系统包含：

水听器，其安装在地面压裂液管线上，用于在压裂作业过程中，采集压裂液中携带的由于地层起裂及裂缝延伸所产生的声波信号，将所述声波信号转化为电信号；

工控机，其与所述水听器通信，用于接收所述电信号，对所述电信号进行声学分析，基于分析结果实时监测压裂裂缝的变化情况。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统包含：

信号传输线缆，其两端分别连接所述水听器以及所述工控机，用于所述水听器向所工控机传输所述电信号。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，工控机，还配置为用以：

对所述电信号进行基础分析，其中所述基础分析包含时域分析、频谱分析以及声功率分析中的任一项或任几项。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，工控机，还配置为用以：

提取所述电信号中的声学特征参数，对所述声学特征参数进行分析。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，工控机，还配置为用以：

基于所述声学特征参数的分析结果确定压裂裂缝中裂缝的起裂情况以及延伸情况，实时监测压裂裂缝的变化情况。