[发明专利]一种基于磁性支撑剂的支撑剂铺置控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于磁性支撑剂的支撑剂铺置控制系统，包括：磁性支撑剂容器、非磁性支撑剂容器、支撑剂混合器、混砂车、压裂液容器、高压泵组、地面电流电压控制器、磁场数据采集与处理中心、地面磁力计、井下外加磁场发生器、磁性支撑剂输送管线、非磁性支撑剂输送管线、混合支撑剂输送管线、压裂液输送管线、第一混砂液输送管线、地面磁力计与磁场数据采集与处理中心通讯线路、第二混砂液输送管线、地面电流电压控制器与井下外加磁场发生器连接线路；其特征在于：

所述的磁性支撑剂容器通过磁性支撑剂输送管线与支撑剂混合器相连、非磁性支撑剂容器通过非磁性支撑剂输送管线与支撑剂混合器相连；

所述的支撑剂混合器通过混合支撑剂输送管线与混砂车相连，压裂液容器通过压裂液输送管线与混砂车相连；

混砂车通过第一混砂液输送管线与高压泵组相连，高压泵组通过第二混砂液输送管线与压裂井的井筒相连； 

地面磁力计位于以压裂井为中心的地面上，由多个磁力计构成一个磁力计组，从地面监测磁场变化;

磁场数据采集与处理中心位于压裂井井场地面上，磁场数据采集与处理中心通过地面磁力计与磁场数据采集与处理中心通讯线路与地面磁力计相连，磁场数据采集与处理中心采集、保存地面磁力计的测量信息并计算、显示支撑剂分布状态；

所述的井下外加磁场发生器与所述的地面电流电压控制器通过所述的地面电流电压控制器与井下外加磁场发生器连接线路相连；所述的井下外加磁场发生器布置在压裂井井筒中的压裂层段附近，地面电流电压控制器布置在压裂井地面上。

2.根据权利要求1所述的基于磁性支撑剂的支撑剂铺置控制系统，其特征在于：磁性支撑剂容器带有磁屏蔽装置；磁性支撑剂、非磁性支按预定体积比例进入支撑剂混合器中进行均匀混合形成混合支撑剂，所述磁性支撑剂占混合支撑剂的体积比例在10%到100%之间；所述的地面磁力计为超导量子干涉仪。

3.一种基于相同性质磁性支撑剂的连续加砂支撑剂铺置控制方法，采用权利要求1-2所述的控制系统，在布置好压裂井现场后开始压裂支撑剂铺置控制过程，具体步骤如下：

步骤1：布置压裂现场；

步骤2：启动计算机数据处理中心，测量初始背景磁场；

步骤3：向压裂井井筒中注入前置液，在预定的压裂部位压开地层形成一定长度和宽度的人工裂缝；

步骤4：将相同性质的磁性支撑剂和非磁性支撑剂在支撑剂混合器中均匀混合，然后与压裂液在混砂车中均匀混合形成混砂液，采用连续加砂方式注入压裂井井筒；混砂液在高压作用下进入前置液压开的人工裂缝中，以支撑已形成的裂缝几何形状；

步骤5：注入顶替液，将井筒中的支撑剂全部替入人工裂缝中；

步骤6：启动地面电流电压控制器，通过地面电流电压控制器与井下外加磁场发生器连接线路向井下外加磁场发生器输入外加电场；人工裂缝中的磁性支撑剂颗粒在外加磁场所产生的磁引力作用下聚结；

步骤7：实时测量强化磁场；

步骤8：根据步骤2测量的背景磁场和步骤7实时测量的强化磁场，由磁场数据采集与处理中心进行数据处理、反演后实时得到支撑剂在人工裂缝中的铺置状态；

步骤9：根据步骤8实时得到的支撑剂在人工裂缝中的铺置状态，通过增加或降低地面电流电压控制器施加给井下外加磁场发生器的外加电场强度，改变磁性支撑剂颗粒在外加磁场作用下所产生的磁引力，从而控制磁性支撑剂颗粒之间的聚结程度和聚结强度，实时调整支撑剂在人工裂缝中的非均匀铺置状态；

步骤10：重复步骤7~步骤9，直到达到预期的支撑剂铺置状态。

4.根据权利要求3所述的基于相同性质磁性支撑剂的连续加砂支撑剂铺置控制方法，其特征在于，步骤1具体为：根据压裂井周围实际环境，以压裂井为中心在地面布置一组地面磁力计，并将地面磁力计通过地面磁力计与磁场数据采集与处理中心通讯线路与磁场数据采集与处理中心相连；根据压裂井井况和设计的压裂施工方案，在压裂井的井筒中布置压裂工具，并在压裂层段附近布置井下外加磁场发生器；在压裂井地面上布置压裂设备、地面电流电压控制器，并将地面电流电压控制器通过地面电流电压控制器与井下外加磁场发生器连接线路与井下外加磁场发生器相连。