中国矿业大学赵兴龙获国家专利权
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龙图腾网获悉中国矿业大学申请的专利压裂孔窥视—光纤光栅—分布式声学联合监测方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121539269B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610066896.6,技术领域涉及:E21B47/002;该发明授权压裂孔窥视—光纤光栅—分布式声学联合监测方法及系统是由赵兴龙;李炳宏;黄炳香;马敬科;邢岳堃设计研发完成,并于2026-01-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本压裂孔窥视—光纤光栅—分布式声学联合监测方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了压裂孔窥视—光纤光栅—分布式声学联合监测方法及系统,属于矿山开采与岩层控制技术领域。该方法包括:压裂前将无线传输钻孔窥视镜头送入钻孔获取孔壁图像,利用单向阀组和高压泵实施压裂;压裂后再次扫描孔壁图像以定量识别裂缝;随后将集成有分布式声学传感器和光纤光栅传感器的传感缆线布设于钻孔内,利用封孔浆料将钻孔与围岩固结为一体,形成井下原位监测单元;通过光纤光栅监测静态应变响应,利用分布式声学传感器记录微震波场,在相邻区域压裂及采动过程中实现对裂缝发育与顶板破断的长期监测与动态预警。本发明实现了压裂钻孔的二次利用,能够定量评价压裂效果并精准预警顶板灾害。
本发明授权压裂孔窥视—光纤光栅—分布式声学联合监测方法及系统在权利要求书中公布了:1.压裂孔窥视—光纤光栅—分布式声学联合监测方法,包括以下步骤: 步骤S1、压裂前钻孔孔壁窥视:向顶板内钻取形成钻孔1,将集成于钻杆2上的无线传输钻孔窥视镜头3送入所述钻孔1内获取压裂前孔壁图像,利用单向阀组5和高压泵6对所述钻孔1内的目标压裂岩层18实施压裂; 步骤S2、压裂后钻孔孔壁窥视:通过所述钻杆2回退带动所述无线传输钻孔窥视镜头3再次扫描压裂后的岩层图像,对压裂前后图像进行处理以定量识别裂缝扩展轨迹及复杂程度; 步骤S3、形成监测单元:将集成有分布式声学传感器7和光纤光栅传感器8的传感缆线布设于所述钻孔1内,将所述光纤光栅传感器8测点与所述分布式声学传感器7空间通道在深度坐标上精确对齐; 步骤S4、固结光纤与围岩:向所述钻孔1内注入封孔浆料10,使所述传感缆线与围岩11固结耦合,将所述钻孔1转化为井下原位监测单元; 步骤S5、相邻区域压裂效果监测:利用所述光纤光栅传感器8记录相邻压裂引起的静态应变响应以评价应力扰动,利用所述分布式声学传感器7记录微震波场以确定裂缝网络范围; 步骤S6、采动过程中顶板破断长期监测:利用所述光纤光栅传感器8监测应变突变预警顶板失稳,利用所述分布式声学传感器7捕捉声发射与微震信号以描绘顶板破断线; 步骤S7、多种监测手段互相验证:将微破裂事件密集区与应变集中区叠加分析,结合原始裂隙图像圈定压裂裂隙场边界,实现动态预警; 所述步骤S2中,对压裂前后图像进行处理的方法包括图像分割与特征提取,通过骨架化算法追踪裂缝的扩展轨迹,并利用分形维数定量表征裂缝的复杂程度; 所述步骤S3中,所述传感缆线采用玻璃纤维增强塑料GFRP光缆制作,所述GFRP光缆的外部设有包层包裹,内部集成有所述分布式声学传感器7和所述光纤光栅传感器8; 所述步骤S4中,所述传感缆线与所述围岩11的固结采用预制混凝土块方式实现,具体包括:预先制作的圆柱体混凝土块12外表面开设有凹槽,所述传感缆线固定设置于所述凹槽内并通过封装胶13密封;一组传感设备安装在一个所述圆柱体混凝土块12中,前一组光纤传感线在下一组圆柱体混凝土块12的所述凹槽内穿过;多个所述圆柱体混凝土块12间隔布置并存放于套筒14之中,利用所述封孔浆料10进行填充以实现所述套筒14与所述围岩11的紧密贴合; 所述步骤S5和步骤S6中,对所述分布式声学传感器7记录的声学信号进行信号源区分,所述信号源区分基于信号的发生时序、空间定位、波形频谱特征及所述光纤光栅传感器8的应变响应模式,以鉴别信号源自相邻压裂施工或本区域采动破断; 所述步骤S6中,基于所述分布式声学传感器7的监测数据对微震事件进行定位,具体为:利用所述分布式声学传感器7密集的空间采样通道,通过检测纵波和横波到达不同通道的时差,实现微震源定位。
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