页岩气水力压裂法无线传感监控系统设计(附件)
??水力压裂法作为页岩气的主要开采方法，其中存在诸多不足。无线传感监控系统和其结合可以解决诸多问题。无线传感监控系统主要由前端监控设备，无线传输设备，后端显示设备组成。前端监控设备选用高术GSD30，无线传输设备选用AP6510DN-AGN 华为无线室外AP。并用solidworks设计一个外壳使前端监控设备可以安装在喷嘴上。关键词 页岩气，水力压裂法，无线传感，监控系统
目 录
1 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2水力压裂法发展及介绍 1
1.3页岩气开采发展及现状 2
1.3.1页岩气现状 2
1.3.2页岩气开采技术 3
1.4页岩气水力压裂法无线传感监控系统要求 4
1.5水力压裂法发展及介绍 4
1.6无线传感器网络 5
1.7页岩气水力压裂法无线传感网络研究目的及意义 6
2 页岩气水力压裂法无线传感监控系统方案设计及组成 6
2.1页岩气水力压裂法无线传感监控系统方案 6
2.2页岩气水力压裂法无线传感监控系统组成 7
2.2.1前端监控设备 8
2.2.2无线传输设备的架设 10
2.2.3后端控制显示设备 11
3 各设备选型 11
3.1摄像头选型 11
3.2AP选型 13
4 防水外壳设计 15
4.1防水底座 15
4.2防水盖设计 19
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 绪论
1.1研究背景
全球页岩气资源为456.24x10^12
m
3
，主要分布在北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和苏联。储量排行前五为：中国（36 万亿立方米，约占20%）、美国（24 万亿立方米，约占13%）、阿根廷、墨西哥和南非。中国页岩气资源丰富，技术可采资源量为36 万亿立方米，是常规天然气的1.6 倍。在开采技术成熟、经济性适当时，将会产生巨大的商业价值。中国南方海相页岩地层可能是页岩气的主要富 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
集地区。除此之外，松辽、鄂尔多斯、吐哈、准噶尔等陆相沉积盆地的页岩地层也有页岩气富集的基础和条件。重庆綦江、万盛、南川、武隆、彭水、酉阳、秀山和巫溪等区县是页岩气资源最有利的成矿区带，因此被确定为首批实地勘查工作目标区。美国是第一个对页岩气勘探开发的国家。中国对页岩气的开发时间较短，还处于起步阶段，现状依然没有大规模的开采。美国开采页岩气以有80多年历史，我国2005年才开始接触，不得不承认在技术，勘探上都存在着不小的差距，开采技术上还尚未成熟。其开采方法有很多，比如地震勘探技术、钻井技术、固井技术、水力压裂法等。其中用的最多的还是水力压裂法。
1.2水力压裂法发展及介绍
水力压裂又称为水力劈裂。是通过压裂车产生高压的水对岩石的裂缝进行高压喷射，美国的发展可以说很大程度上收益于水力压裂法，美国政府对页岩气也是寄予了厚望，美国已发现的页岩气以万亿桶来计算，美国也是凭借水力压裂法开采以前不可企及的大量页岩气。该方法在上世纪50年代就被发现，并于60年代完善。科学家分析了压裂液渗入之后的各种影响，并做出了大量的实验来完善水力压裂法，由于水力压裂法并不是很复杂，所以运用得很广泛，随美国之后德国，日本和中国以相继开始水力压裂法得地应力监测，水力压裂法一直用于开采天然气或者是石油，而如今水力压裂法被用来开采页岩气，也是唯一可以用来开采页岩气的方法。水力压裂法所用的水里面往往要加入砂和少量的化学增强剂，并以砂作为支撑。首先要用封隔器将两端密封起来，然后再将液体注入，直到孔壁破裂就可以了，并且要记录下压力的变化。在2004年美国的环保署就对水力压裂法对环境的影响就做出了评估，当时认为这种技术是很安全的，而在环保人士的眼里，这只是美国政府为了水力压裂法能用来开采页岩气开发而进行的无奈之举。水力压裂可以分为重复压裂、多层压裂、多裂缝压裂。
重复压裂：重复压裂主要是两部分组成的，一部分重新张开原来裂缝还有一部分是重新压出新的裂缝。
多层压裂：多层压裂一种是利用封隔工具隔开各岩石层再进行压裂，对每一层进行单独的压裂设计。第二种是多层合压，如果只有一条裂缝，那就对这条裂缝进行一种延伸。第三种是多层同时进行压裂，从而建立数学模型。
多裂缝压裂：多裂缝存在会产生很多的问题，比如施工压力会过高或者砂堵等等一系列的情况，所以就可以利用支撑剂来把那些比较小的裂缝堵上。从而可以选择一条主要的裂缝进行水力压裂。
对于页岩气开采过程中的不足，只有对页岩层的走向，断裂的程度施以可视化，才能有效的减少开采中的利用率低环境污染等问题。设计一个监控系统对压裂的过程进行实时的监控，不仅仅是对页岩气开采提供高效率对地球的环境的保护也是及其有利。
1.3页岩气开采发展及现状
1.3.1页岩气现状
页岩气是指一组天然气的聚集形成，主要是在暗泥页岩或高碳页岩中形成的，主要是以吸附或游离的状态存在于岩石的裂缝之中。从某种程度上来说，页岩气的形成是天然气在源岩中大规模留存的结果。由于特殊的储存条件，页岩气以不同的形态存在于岩石中是我国页岩气开采存在的问题。
全球页岩气总量多达456×10 12 m3 ，相当于是煤层气和致密砂岩气资源量的总和 占三种主要非常规天然气、煤层气、致密砂岩气资源量的50%左右1 因此 页岩气是现有技术经济条件下天然气工业化勘探的重要目标 我国页岩气资源亦非常丰富 仅四川盆地下志留系烃源岩即有60×10 8m3 左右的资源量。
目前对于页岩气的开采并不是很普遍，美国和加拿大对于页岩气还是非常的重视，并对其分布和开采技术的研究做出了大量的工作。我国页岩气储量也是异常的丰富，不过受开采技术，前期准备工作不足等限制，导致我国对于页岩气的开采以及利用和美国加拿大这些页岩气大国比起来依然存在着不小的差距。
目 录
1 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2水力压裂法发展及介绍 1
1.3页岩气开采发展及现状 2
1.3.1页岩气现状 2
1.3.2页岩气开采技术 3
1.4页岩气水力压裂法无线传感监控系统要求 4
1.5水力压裂法发展及介绍 4
1.6无线传感器网络 5
1.7页岩气水力压裂法无线传感网络研究目的及意义 6
2 页岩气水力压裂法无线传感监控系统方案设计及组成 6
2.1页岩气水力压裂法无线传感监控系统方案 6
2.2页岩气水力压裂法无线传感监控系统组成 7
2.2.1前端监控设备 8
2.2.2无线传输设备的架设 10
2.2.3后端控制显示设备 11
3 各设备选型 11
3.1摄像头选型 11
3.2AP选型 13
4 防水外壳设计 15
4.1防水底座 15
4.2防水盖设计 19
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 绪论
1.1研究背景
全球页岩气资源为456.24x10^12
m
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，主要分布在北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和苏联。储量排行前五为：中国（36 万亿立方米，约占20%）、美国（24 万亿立方米，约占13%）、阿根廷、墨西哥和南非。中国页岩气资源丰富，技术可采资源量为36 万亿立方米，是常规天然气的1.6 倍。在开采技术成熟、经济性适当时，将会产生巨大的商业价值。中国南方海相页岩地层可能是页岩气的主要富 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
集地区。除此之外，松辽、鄂尔多斯、吐哈、准噶尔等陆相沉积盆地的页岩地层也有页岩气富集的基础和条件。重庆綦江、万盛、南川、武隆、彭水、酉阳、秀山和巫溪等区县是页岩气资源最有利的成矿区带，因此被确定为首批实地勘查工作目标区。美国是第一个对页岩气勘探开发的国家。中国对页岩气的开发时间较短，还处于起步阶段，现状依然没有大规模的开采。美国开采页岩气以有80多年历史，我国2005年才开始接触，不得不承认在技术，勘探上都存在着不小的差距，开采技术上还尚未成熟。其开采方法有很多，比如地震勘探技术、钻井技术、固井技术、水力压裂法等。其中用的最多的还是水力压裂法。
1.2水力压裂法发展及介绍
水力压裂又称为水力劈裂。是通过压裂车产生高压的水对岩石的裂缝进行高压喷射，美国的发展可以说很大程度上收益于水力压裂法，美国政府对页岩气也是寄予了厚望，美国已发现的页岩气以万亿桶来计算，美国也是凭借水力压裂法开采以前不可企及的大量页岩气。该方法在上世纪50年代就被发现，并于60年代完善。科学家分析了压裂液渗入之后的各种影响，并做出了大量的实验来完善水力压裂法，由于水力压裂法并不是很复杂，所以运用得很广泛，随美国之后德国，日本和中国以相继开始水力压裂法得地应力监测，水力压裂法一直用于开采天然气或者是石油，而如今水力压裂法被用来开采页岩气，也是唯一可以用来开采页岩气的方法。水力压裂法所用的水里面往往要加入砂和少量的化学增强剂，并以砂作为支撑。首先要用封隔器将两端密封起来，然后再将液体注入，直到孔壁破裂就可以了，并且要记录下压力的变化。在2004年美国的环保署就对水力压裂法对环境的影响就做出了评估，当时认为这种技术是很安全的，而在环保人士的眼里，这只是美国政府为了水力压裂法能用来开采页岩气开发而进行的无奈之举。水力压裂可以分为重复压裂、多层压裂、多裂缝压裂。
重复压裂：重复压裂主要是两部分组成的，一部分重新张开原来裂缝还有一部分是重新压出新的裂缝。
多层压裂：多层压裂一种是利用封隔工具隔开各岩石层再进行压裂，对每一层进行单独的压裂设计。第二种是多层合压，如果只有一条裂缝，那就对这条裂缝进行一种延伸。第三种是多层同时进行压裂，从而建立数学模型。
多裂缝压裂：多裂缝存在会产生很多的问题，比如施工压力会过高或者砂堵等等一系列的情况，所以就可以利用支撑剂来把那些比较小的裂缝堵上。从而可以选择一条主要的裂缝进行水力压裂。
对于页岩气开采过程中的不足，只有对页岩层的走向，断裂的程度施以可视化，才能有效的减少开采中的利用率低环境污染等问题。设计一个监控系统对压裂的过程进行实时的监控，不仅仅是对页岩气开采提供高效率对地球的环境的保护也是及其有利。
1.3页岩气开采发展及现状
1.3.1页岩气现状
页岩气是指一组天然气的聚集形成，主要是在暗泥页岩或高碳页岩中形成的，主要是以吸附或游离的状态存在于岩石的裂缝之中。从某种程度上来说，页岩气的形成是天然气在源岩中大规模留存的结果。由于特殊的储存条件，页岩气以不同的形态存在于岩石中是我国页岩气开采存在的问题。
全球页岩气总量多达456×10 12 m3 ，相当于是煤层气和致密砂岩气资源量的总和 占三种主要非常规天然气、煤层气、致密砂岩气资源量的50%左右1 因此 页岩气是现有技术经济条件下天然气工业化勘探的重要目标 我国页岩气资源亦非常丰富 仅四川盆地下志留系烃源岩即有60×10 8m3 左右的资源量。
目前对于页岩气的开采并不是很普遍，美国和加拿大对于页岩气还是非常的重视，并对其分布和开采技术的研究做出了大量的工作。我国页岩气储量也是异常的丰富，不过受开采技术，前期准备工作不足等限制，导致我国对于页岩气的开采以及利用和美国加拿大这些页岩气大国比起来依然存在着不小的差距。
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