在地下數千米的巖石深處，如何精準捕捉水力壓裂時裂縫的“呼吸”與“生長”？如何讓看不見的裂縫變得清晰可測？

近日，一項基于光頻域反射（OFDR）技術的巖石真三軸壓裂監(jiān)測研究取得突破性進展，昊衡科技OSI-D分布式光纖傳感系統(tǒng) 在其中扮演了“地下之眼”的關鍵角色，實現了對裂縫起始、擴展、形態(tài)演化的全過程毫米級實時監(jiān)測。

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傳統(tǒng)監(jiān)測的痛點：裂縫在哪里？多寬？多快？

傳統(tǒng)壓裂監(jiān)測技術往往只能提供間接、離散的數據，難以準確回答三個核心問題：

裂縫從哪里開始？

它以多快的速度擴展？

最終的形態(tài)和寬度是多少？

這些信息的缺失，直接影響壓裂方案優(yōu)化和油氣采收效率。

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OFDR技術突破：讓光纖成為“巖石的神經”

本次實驗采用 昊衡科技OSI-D分布式光纖傳感系統(tǒng)，基于OFDR原理，將特種光纖預埋于人工巖石樣品中，形成高密度感知網絡。該系統(tǒng)具備：

毫米級空間分辨率（1.28mm）

微應變級測量精度（1με）

高頻采樣能力（120Hz）

圖 1 真三軸壓裂物理模擬系統(tǒng)及OFDR分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)

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看得見的裂縫：從應變數據到三維形態(tài)

實驗通過真三軸壓裂模擬系統(tǒng)，還原地下應力狀態(tài)。OSI-D系統(tǒng)全程監(jiān)測，生成 應變瀑布云圖 與 應變率云圖，清晰呈現：

圖 2斷裂重建示意圖：(a)樣品的三維模型，(b)斷裂的俯視圖，(c)光纖路徑坐標的示意圖

圖 3(a)光纖應變與(b)應變率的瀑布云圖

圖 4c（左）段光纖、d（右）段光纖應變瀑布圖

圖 5斷裂重建示意圖：(a)樣品的三維模型，(b)斷裂的俯視圖，(c)光纖路徑坐標的示意圖

圖 6各光纖的預估斷裂高度

研究特別設置了兩種光纖布設方案：

水平井監(jiān)測模式（裂縫與光纖垂直）：模擬鄰井干擾監(jiān)測，清晰顯示裂縫接觸光纖時的應變集中現象；

垂直井監(jiān)測模式（裂縫與光纖平行）：成功實現裂縫高度延伸的連續(xù)追蹤，驗證了OSI-D在空間定位上的可靠性。

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昊衡科技OSI-D：不僅是設備，更是解決方案

OFDR分布式光纖傳感技術對真三軸水力壓裂過程進行實時監(jiān)測，成功獲取裂縫起始位置、擴展速度及高度等關鍵參數。

實驗通過特定光纖預埋方案，在400mm立方體樣品中實現了1.28mm空間分辨率的應變測量。結果顯示：水平井監(jiān)測中裂縫擴展速度達1.66mm/s，最大寬度0.1256mm；垂直井監(jiān)測中裂縫高度測量誤差僅4.4%。

OFDR技術通過應變瀑布云圖清晰呈現裂縫擴展三階段特征，為壓裂優(yōu)化提供了高精度監(jiān)測手段，解決了傳統(tǒng)方法在裂縫空間定位準確性上的不足。

未來，我們期待OSI-D系統(tǒng)在更多能源勘探、地質災害預警、重大工程安全監(jiān)測等領域發(fā)揮作用，用光的力量，感知世界的深度。