【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利涉及，具体涉及一种基于声发射小波分析的煤储层地应力测定方法。
技术介绍
1、煤储层地应力测量方法从原理上可分为直接测量与间接测量两大类。直接测量法是通过煤岩破裂，由测量仪器直接测量和记录各类应力，并由这些应力值和煤储层应力的相互关系，通过计算确定煤储层应力值；间接测量法是通过测量煤岩变形来确定介质的受力状态，借助某些传感元件或某些介质测量和记录煤岩中某些与应力有关的间接物理量的变化，如煤岩的变形、密度、渗透性、吸水性的变化等，进而通过已知公式计算煤储层应力值。
2、直接测量法由于直观、准确，应用较为广泛，其中发展成熟的包括水力压裂法、地球物理测井法和声发射法。水力压裂法和地球物理测井法都要首先实施钻完井工程，进而通过压裂工程或测井方法获取目的储层地应力，全过程成本较高、相对复杂，在煤层气勘探开发初期难以实现大规模预测。而且，水力压裂法的原理是建立在弹性力学平面应变理论基础上，假定岩石均质、各向同性和线弹性，注水轴向为主应力方向之一，因此无法准确获取应力方向，获取的水平最大主应力准确性较差；测井法实施方法较繁琐，存在多解性问题，结合传统数学模型获取的地应力值误差较大，可靠性低。
3、声发射法测量地应力原理是基于声发射活动中的kaiser效应，然而在现有技术中基于两方面因素考虑导致存在获取 kaiser效应点的不确定性，从而带来地应力预测的误差，主要为：
4、常规分析方法均依靠人为判断和读取，在分析声发射信号特征和kaiser效应过程中存在难度和不确定性。由于常规分析方法的准确度取决
5、此外，kaiser点是唯一的，视kaiser点不是唯一的，不同的视kaiser点对应地质演化过程中不同期次的应力值，其中某一视kaiser点便是现今地应力，该点往往位于诸多陡增点之间难以辨认，确定该点的难度和误差较大，从而造成地应力预测值与实际值偏差较大。因此，仅依靠现有的常规方法解析声发射信号无法满足准确预测地应力的要求。
技术实现思路
1、本专利技术专利的目的在于提供一种基于声发射小波分析的煤储层地应力测定方法，以解决现有技术中的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术专利具体提供下述技术方案：
3、一种基于声发射小波分析的煤储层地应力测定方法，包括如下步骤：
4、按照样品轴向与原位储层垂向一致原则截取全直径岩心样品，对全直径岩心样品进行波速测量以建立样品空间直角坐标系，并进行磁偏角测量以确定样品天然剩磁方向相对于样品空间直角坐标系0°标志线的夹角；以样品空间直角坐标系为基准，采用四方向取心法获得定向岩样后对定向岩样开展煤岩压缩声发射实验以获取煤样全应力-应变曲线和声发射信号数据；
5、基于声发射信号数据的小波分析识别视kaiser点，进而得到对应方向的应力值；
6、基于不同方向所对应的正应力，采用声发射法预测地应力数学模型计算确定煤储层原位的垂向主应力、水平最大主应力、水平最小主应力及水平最大主应力的方向，从而确定煤储层原位地应力。
7、进一步地，建立样品空间直角坐标系的具体方法为：
8、对全直径岩心进行波速测量计算得到不同径向的p波速度，从而获得全直径岩心波速各向异性的特征；
9、根据波速与应力分布基本原理，测定径向波速最大的方向为近似水平最小主应力方向，径向波速最小的方向为近似水平最大主应力方向；
10、建立全直径岩心样品的样品空间直角坐标系，其中，x轴为近似水平最大主应力方向，记为0°，y轴为近似水平最小主应力方向，记为90°，z轴为岩心轴向。
11、进一步地，确定样品天然剩磁方向与0°标志线夹角的具体方法为：
12、对古地磁岩芯进行交变退磁或热退磁清洗，在交变退磁仪或热退磁仪上测量每块样品在空间直角坐标系下不同温度、不同磁场强度时的磁偏角、磁倾角、以及其磁化强度，统计计算得到全直径岩心样品的天然剩磁的磁偏角，记为原位煤岩天然剩磁方向相对于0°标志线的夹角β1；确定原位煤岩取样地点相对于地理北极的磁偏角β2；依据0°标志线相对于地理北极的方位角β与水平最大主应力相对于地理北极的方位角α的方位关系，确定水平最大主应力的方位；；；其中，水平最大主应力方向与空间直角坐标系中0°标志线的夹角为θ。进一步地，四方向取心法包括垂直轴向、水平方向0°、45°和90°。
13、进一步地，对所述定向岩样开展煤岩压缩声发射实验采用单轴压缩方式，其具体方法为：
14、将应变传感器贴在每个所述定向岩样的两侧，两个应变传感器分别垂直和平行定向岩样的长轴，且平面相距呈180°以分别测量定向岩样的轴向变形和径向变形；
15、将声发射探头贴在定向岩样表面，采集声发射信号；
16、对定向岩样施加轴压，采用位移控制方式确定加载速率；
17、同步监测定向岩样的轴向变形、径向变形、声发射信号、时间，直至定向岩样被破坏后，同时停止加载和声发射监测，完成实验过程。
18、进一步地，基于声发射信号数据的小波分析识别视kaiser点的具体方法为：
19、基于声发射信号数据的小波分析识别视kaiser点的具体方法为：
20、对每块所述定向岩样的声发射信号数据分别进行一维连续小波变换，在不同小波系数下进行小波变换分析，可以获取不同尺度的频谱能量分布特征，不同系数对应的能量分布特征相似但分布范围不同；
21、对比分析不同小波系数下的小波变换结果，选取最优小波系数和对应的能量频谱图，基于能量频谱图分析了整个压缩过程的能量释放特征，分析识别重要的能量释放时间节点，视kaiser点一般位于弹性变形阶段，具有异常的能量释放现象，再根据全应力-应变曲线和声发射信号数据的分布特征和异常信号，综合判定了视kaiser点的精确位置。
22、进一步地，对于确定性的平稳信号：
23、将声发射信号数据运用傅里叶变换以作频率域的表达，其中傅里叶变化公式为：；式中，为函数的傅里叶变化，为原函数，为复指数函数，i为计算参数，λ为频率，t为时间。采用短时傅里叶变化将声发射信号数据划分成小段时间间隔，用短时傅里叶变换分析每一小段时间间隔，确定该时间间隔存在的频率以达到分析局部信号的目的，短时傅里叶变换函数为：；
24、式中，为滑动窗函数，为的共轭函数，为平移因子，表示滑动窗口的位置。进一步地，对于非平稳信号采用小波分析进行处理，通过尺度因子的伸缩，以及位移因子的平移对信号进行多尺度分析，表达公式为：；
25、式中，为小波函数；表示小波函数的共轭运算；为尺度因子，对应频率信息；为平移因子，是子小波相对于基础母小波的位移，对应时间信息。
26、其中小波函数满本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于声发射小波分析的煤储层地应力测定方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于声发射小波分析的煤储层地应力测定方法，其特征在于，建立样品空间直角坐标系的具体方法为：
3.根据权利要求2所述的一种基于声发射小波分析的煤储层地应力测定方法，其特征在于，确定样品天然剩磁方向与0°标志线夹角的具体方法为：
4.根据权利要求1所述的一种基于声发射小波分析的煤储层地应力测定方法，其特征在于，四方向取心法包括垂直轴向、水平方向0°、45°和90°。
5.根据权利要求1所述的一种基于声发射小波分析的煤储层地应力测定方法，其特征在于，对所述定向岩样开展煤岩压缩声发射实验采用单轴压缩方式，其具体方法为：
6.根据权利要求1所述的一种基于声发射小波分析的煤储层地应力测定方法，其特征在于，基于声发射信号数据的小波分析识别视Kaiser点的具体方法为：
7.根据权利要求6所述的一种基于声发射小波分析的煤储层地应力测定方法，其特征在于，对于确定性的平稳信号：
8.根据权利要求6所述的一种基于声
9.根据权利要求1所述的一种基于声发射小波分析的煤储层地应力测定方法，其特征在于，声发射法预测地应力数学模型为：；；；；式中，、、分别为垂向主应力、水平最大主应力、水平最小主应力，MPa；、、分别为平面内0°、45°、90°水平向岩心的视Kaiser点正应力实测值，MPa；为垂直方向岩心的视Kaiser点正应力实测值，MPa；θ为平面最大主应力的方向与平面内0°的夹角。
...【技术特征摘要】
1.一种基于声发射小波分析的煤储层地应力测定方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于声发射小波分析的煤储层地应力测定方法，其特征在于，建立样品空间直角坐标系的具体方法为：
3.根据权利要求2所述的一种基于声发射小波分析的煤储层地应力测定方法，其特征在于，确定样品天然剩磁方向与0°标志线夹角的具体方法为：
4.根据权利要求1所述的一种基于声发射小波分析的煤储层地应力测定方法，其特征在于，四方向取心法包括垂直轴向、水平方向0°、45°和90°。
5.根据权利要求1所述的一种基于声发射小波分析的煤储层地应力测定方法，其特征在于，对所述定向岩样开展煤岩压缩声发射实验采用单轴压缩方式，其具体方法为：
6.根据权利要求1所述的一种基于声发射小波分析的煤储层地应力测定方法，其特征在于，基于声发射信号数据的小波分析识别视kaiser点的具体方法为：
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【专利技术属性】
技术研发人员：王凯峰，唐书恒，张松航，郗兆栋，张迁，贾腾飞，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：
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