【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤层增透，具体涉及一种煤层井下水力压裂多参数实时可视化系统及使用方法。
技术介绍
1、煤炭是我国的基础能源和重要的工业原料，为减少煤炭开采过程中瓦斯造成的危害，常采用煤层水力压裂增透技术实现对瓦斯先抽后采的防治措施。压裂过程中使用的压裂液对压裂效果起着决定性作用。压裂液参数的变化会影响压裂效果、裂隙形成和分布。监测压裂液入井时间、注入压力和粘度等参数有利于优化水力压裂作业方案，提高压裂效果和安全性；压裂液注入煤层后会引起煤体内部应力集中和应力变化，这些应力变化对于裂隙的形成、扩展、连通等过程具有重要影响，对井下地应力分布的准确识别是水力压裂成功的前提和保障；温度的变化会改变压裂液的粘度和流变性等参数，同时压裂液进入井下后也会改变地热分布情况，两者之间互相影响；裂隙网络可以直观的判断压裂效果的好坏。在水力压裂过程中监测压裂液参数变化，煤层井下地应力分布、地热分布、瓦斯分布、裂隙网络等参数的变化情况可以为优化水力压裂作业方案提供重要的数据和参考，进而提高水力压裂效率、保证水力压裂效果，对于提高生产效益，防止事故发生具有重要意义。
2、与其他传统压裂液相比，利用粘弹性表面活性剂配置的清洁压裂液，具备配置工艺简单、粘弹性好、携砂性能好和易破胶等优点。清洁压裂液中的粘弹性表面活性剂分子会在溶液中形成蠕虫状结构，当这种结构达到一定数量后彼此之间相互缠结，形成类似于交联的聚合物网状结构，可包裹液相芯片进入到地层裂隙中，通过液相芯片的压力传感器、温度传感器、瓦斯浓度监测装置、纳米粘度计、定位装置可以实现对地应力、地热、
技术实现思路
1、本专利技术为了解决水力压裂作业时地应力、地热、瓦斯浓度等参数测量和清洁压裂液性能变化、裂隙场演化机理的技术问题，提供一种煤层井下水力压裂多参数实时可视化方法。
2、本专利技术采取以下技术方案：一种煤层井下水力压裂多参数实时可视化系统，包括：清洁压裂液以及液相芯片，清洁压裂液用于注入到目标煤层中；液相芯片设置在清洁压裂液中一起注入到目标煤层中，液相芯片内设置有压力传感器、温度传感器、瓦斯浓度监测装置以及纳米粘度计，所述压力传感器、温度传感器、瓦斯浓度监测装置、纳米粘度计、定位装置与数据传输装置和微型电源连接；数据传输装置与地面监测系统进行数据传输。
3、在一些实施例中，液相芯片的外壳上存在磁性四氧化三铁纳米颗粒。
4、在一些实施例中，液相芯片的尺寸小于100nm。
5、在一些实施例中，压力传感器的表面设置多个压力传感点，每个压力传感点采集的数据通过纳米导线传输到数据传输装置。
6、在一些实施例中，温度传感器外部是一个密封的圆柱形结构，其内部设置热敏材料、纳米弹簧和片状压裂传感器，纳米弹簧设置在热敏材料和片状压裂传感器之间；外界温度升高后热敏材料受热膨胀挤压纳米弹簧，与纳米弹簧连接的片状压力传感器感应到纳米弹簧的变形后，将收集到的数据通过纳米导线传输到数据传输装置。
7、在一些实施例中，瓦斯浓度监测装置包括多壁碳纳米管，片状压力传感器，多壁碳纳米管内表面附着一层对瓦斯气体敏感的纳米涂层，吸附瓦斯后的多壁碳纳米管重量发生变化，底部的片状压力传感器感应到后，将收集到的数据通过纳米导线传输到数据传输装置。
8、在一些实施例中，清洁压裂液包括：0.4wt-1.6wt%十六烷基三甲基氯化铵，0.1wt%-0.4wt%水杨酸钠，1wt%氯化钾，余量为去离子水。
9、一种煤层井下水力压裂多参数实时可视化系统的使用方法，包括：
10、s100：利用水力压裂设备将包括液相芯片的清洁压裂液注入到目标煤层中；
11、s200：水力压力作业初期压裂液还未进入地下煤层时，为避免采集过多无用数据，人为根据现场应用实际情况对数据传输装置开始传输数据的时间点进行设置，监测系统收到信号后开始实时数据采集；
12、s300：压力传感器、温度传感器、瓦斯浓度监测装置、纳米粘度计以及定位装置分别采集对应的参数数据；
13、s400：数据传输至地面监测系统中，通过处理后输出地应力分布图、地热分布图、瓦斯分布图、清洁压裂液参数变化曲线以及裂隙网络图；
14、s500：在水力压裂作业完成后注入二氧化氯溶液作为破胶剂，实现清洁压裂液迅速破胶，清洁压裂液经过返排，通过外加磁场实现对返排液中的液相芯片进行回收。
15、步骤s200中，通过液相芯片上的压力传感器进行实现传输数据的时间点的设置；将液相芯片设置为压力传感器所受压力大于10mpa后，数据传输装置开始向地面上的监测系统实时传输数据。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
17、为了提高水力压裂效率、保证水力压裂效果，提高生产效益，防止事故发生，实现对煤炭资源的高效开采利用和瓦斯灾害防治。本专利技术提供了一种煤层井下水力压裂多参数实时可视化技术，为优化水力压裂作业方案提供重要的数据，对清洁压裂液参数，地应力、地热、瓦斯浓度等参数，位置信息等信息的实时收集、处理并输出清洁压裂液参数变化曲线、地应力分布图、地热分布图、瓦斯分布图、裂隙网络图。
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1.一种煤层井下水力压裂多参数实时可视化系统，其特征在于，包括：清洁压裂液（1）以及液相芯片（2），清洁压裂液（1）用于注入到目标煤层中；液相芯片（2）设置在清洁压裂液（1）中一起注入到目标煤层中，液相芯片（2）内设置有压力传感器（5）、温度传感器（6）、瓦斯浓度监测装置（7）以及纳米粘度计（11），所述压力传感器（5）、温度传感器（6）、瓦斯浓度监测装置（7）、纳米粘度计（11）、定位装置（10）与数据传输装置（9）和微型电源（12）连接；数据传输装置（9）与地面监测系统（4）进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的煤层井下水力压裂多参数实时可视化系统，其特征在于，所述液相芯片（2）的外壳上存在磁性四氧化三铁纳米颗粒（8）。
3.根据权利要求1所述的煤层井下水力压裂多参数实时可视化系统，其特征在于，所述液相芯片（2）的尺寸小于100nm。
4.根据权利要求1所述的煤层井下水力压裂多参数实时可视化系统，其特征在于，所述压力传感器（5）的表面设置多个压力传感点（5.1），每个压力传感点（5.1）采集的数据通过纳米导线传输到数据传输装置（8）。p>
5.根据权利要求1所述的煤层井下水力压裂多参数实时可视化系统，其特征在于，所述温度传感器（6）外部是一个密封的圆柱形结构，其内部设置热敏材料（6.1）、纳米弹簧（6.2）和片状压裂传感器（6.3），纳米弹簧（6.2）设置在热敏材料（6.1）和片状压裂传感器（6.3）之间；外界温度升高后热敏材料（6.1）受热膨胀挤压纳米弹簧（6.2），与纳米弹簧（6.2）连接的片状压力传感器（6.3）感应到纳米弹簧（6.2）的变形后，将收集到的数据通过纳米导线传输到数据传输装置（8）。
6.根据权利要求1所述的煤层井下水力压裂多参数实时可视化系统，其特征在于，所述瓦斯浓度监测装置（7）包括多壁碳纳米管（7.1），片状压力传感器（7.3），多壁碳纳米管（7.1）内表面附着一层对瓦斯气体敏感的纳米涂层（7.2），吸附瓦斯后的多壁碳纳米管（7.1）重量发生变化，底部的片状压力传感器（7.3）感应到后，将收集到的数据通过纳米导线传输到数据传输装置（8）。
7.根据权利要求1所述的煤层井下水力压裂多参数实时可视化系统，其特征在于，所述清洁压裂液（1）包括：0.4wt-1.6wt%十六烷基三甲基氯化铵，0.1wt%-0.4wt%水杨酸钠，1wt%氯化钾，余量为去离子水。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的煤层井下水力压裂多参数实时可视化系统的使用方法，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的煤层井下水力压裂多参数实时可视化系统的使用方法，其特征在于，所述步骤S200中，通过液相芯片（2）上的压力传感器（5）进行实现传输数据的时间点的设置；将液相芯片（2）设置为压力传感器（5）所受压力大于10MPa后，数据传输装置（9）开始向地面上的监测系统（4）实时传输数据。
...【技术特征摘要】
1.一种煤层井下水力压裂多参数实时可视化系统，其特征在于，包括：清洁压裂液（1）以及液相芯片（2），清洁压裂液（1）用于注入到目标煤层中；液相芯片（2）设置在清洁压裂液（1）中一起注入到目标煤层中，液相芯片（2）内设置有压力传感器（5）、温度传感器（6）、瓦斯浓度监测装置（7）以及纳米粘度计（11），所述压力传感器（5）、温度传感器（6）、瓦斯浓度监测装置（7）、纳米粘度计（11）、定位装置（10）与数据传输装置（9）和微型电源（12）连接；数据传输装置（9）与地面监测系统（4）进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的煤层井下水力压裂多参数实时可视化系统，其特征在于，所述液相芯片（2）的外壳上存在磁性四氧化三铁纳米颗粒（8）。
3.根据权利要求1所述的煤层井下水力压裂多参数实时可视化系统，其特征在于，所述液相芯片（2）的尺寸小于100nm。
4.根据权利要求1所述的煤层井下水力压裂多参数实时可视化系统，其特征在于，所述压力传感器（5）的表面设置多个压力传感点（5.1），每个压力传感点（5.1）采集的数据通过纳米导线传输到数据传输装置（8）。
5.根据权利要求1所述的煤层井下水力压裂多参数实时可视化系统，其特征在于，所述温度传感器（6）外部是一个密封的圆柱形结构，其内部设置热敏材料（6.1）、纳米弹簧（6.2）和片状压裂传感器（6.3），纳米弹簧（6.2）设置在热敏材料（6.1）和片状压裂传...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨萌萌，孟想，闫发志，张兴华，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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