[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

说明书

技术领域

本发明属于油气勘探开发领域，具体地，涉及一种支撑剂铺置的控制系统和控制方法，特别是一种基于磁性支撑剂的支撑剂铺置控制系统及控制方法。

背景技术

随着能源消费水平的攀升，非常规油气将成为我国未来主要的化石接替能源。由于非常规油气藏的渗透率较低，通常需要进行储层改造才能获得工业油气流。压裂技术作为油气行业常用的一种储层改造技术，在油气开采过程中占据着非常重要的地位。该技术采用支撑剂充填裂缝，保持裂缝不闭合，从而建立具有较高导流能力的生产通道。因此，支撑剂在裂缝中的铺置状态是压裂作业能否获得成功的关键。

传统的水力压裂作业通常采用单一支撑剂填充裂缝，虽然能提高储层导流能力，但因支撑剂破碎、嵌入等因素影响，致使裂缝的导流能力下降。后来提出了变粒径支撑剂分段铺置方法，即在裂缝前段、裂缝中部和缝口位置分别布置小粒径、中等粒径和大粒径的支撑剂，但现场施工时难以保证支撑剂实现按粒径分段铺置。国外最近提出了一种高速通道压裂技术，将支撑剂非均匀铺置在裂缝中，依靠桥墩似的“支柱”支撑裂缝，支柱与支柱之间形成畅通的流动“通道”，从而极大地提高油气渗流能力。该方法在现场实施时对施工质量要求高，否则很难实现支撑剂非均匀铺置，更难形成“支柱”，从而影响压裂效果。

此外，在现有的水力压裂技术中，支撑剂在缝中的分布状态如何，是否实现了预期的支撑剂铺置目标，目前还缺乏一种有效的监测和控制手段。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种基于磁性支撑剂的支撑剂铺置控制系统及控制方法；不但能控制支撑剂的铺置状态，而且还能监测支撑剂的铺置状态。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

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；

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。

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，采用上述的控制系统，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；