CN103267979B - 基于纳米磁流体的储层裂缝检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于纳米磁流体的储层裂缝检测系统和检测方法。基于纳米磁流体的储层裂缝检测系统包括磁流体容器、高压泵组、数据采集与处理中心、地面磁力计、第一磁流体输送管线、第二磁流体输送管线、地面磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路；磁流体容器通过第一磁流体输送管线与高压泵组相连，高压泵组通过第二磁流体输送管线与检测井的井筒相连；实时数据采集与处理中心通过地面磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路与地面磁力计相连，实时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、显示储层裂缝展布。本发明利用裂缝中充填的磁流体定量检测裂缝展布，为优化压裂工艺、优化井网井位、识别优势流动通道提供技术支撑。

Description

基于纳米磁流体的储层裂缝检测系统及检测方法

技术领域

本发明属于石油天然气、煤层气、地热开发领域，具体地，涉及一种储层裂缝检测的系统和方法，特别是一种基于纳米磁流体的储层裂缝检测系统和检测方法。

背景技术

储层裂缝是油气、地热生产的重要流动通道，有效地检测储层裂缝展布可以为优化井网井位、识别优势流动通道等提供技术基础，对油气、地热的勘探开发具有重要指导意义，

储层裂缝分布复杂、规律性差，因此储层裂缝识别具有很大的挑战性。国内外从理论方面对裂缝数与裂缝长度、裂缝宽度和密度、裂缝平面分布等开展了系列的研究，取得了较大的进展，形成了一些储层裂缝预测技术。在20世纪90年代后期，采用测井、地震手段识别储层裂缝取得了长足的进步，出现了电磁测向仪、CT扫描仪、环形声波测井、成像测井、全井眼地层微电阻率成像、DSI偶极横波成像仪和井下电视仪等测井方法和设备。这些方法和设备能测量出储层裂缝的倾角、走向、宽度、长度以及裂缝的充填与开启程度等。利用测井和地震手段来识别裂缝，其费用高，且存在多解性，很难对裂缝进行准确的定量预测。此外，还有一些间接探测技术，如钻时录井、井壁崩落、钻井液漏失、随钻录井、气测录井、压力监测技术、微地震技术、油井动态、注水井动态等。裂缝间接探测技术普遍存在的问题是对裂缝的研究只是停留在定性和某些方面的定量描述上，而对裂缝重要参数(如裂缝走向及倾角)缺乏定量的研究。

古地磁技术也被用于裂缝识别，该方法通过测定岩石中的天然剩磁，分析剩磁特征、磁化历史，以此研究岩心裂缝定向问题。有鉴于此，向地层裂缝中引入纳米磁流体，经外加磁场磁化后形成磁异常条带，可为储层裂缝定量检测提供一种新的技术手段。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种基于纳米磁流体的储层裂缝检测系统及检测方法，不但能定量、有效地检测储层中的原始裂缝，而且还能检测储层改造后形成的人工裂缝。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

一种基于纳米磁流体的储层裂缝检测系统，包括：磁流体容器、高压泵组、实时数据采集与处理中心、地面磁力计、第一磁流体输送管线、第二磁流体输送管线、地面磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路；其特征在于：

所述的磁流体容器通过第一磁流体输送管线与高压泵组相连，高压泵组通过第二磁流体输送管线与检测井的井筒相连；

地面磁力计位于以检测井为中心的地面上；

实时数据采集与处理中心通过地面磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路与地面磁力计相连，实时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、显示储层裂缝展布。

优选的，还包括井下外加磁场发生器，所述的井下外加磁场发生器布置在检测井井筒中预定的监测层段附近。

优选的，还包括检测井磁力计和/或邻井磁力计，检测井磁力计位于检测井井筒中预定的监测层段附近，邻井磁力计位于邻井中与检测井监测层段深度对应的深度处；实时数据采集与处理中心分别通过检测井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路、邻井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路与检测井磁力计、邻井磁力计相连，实时数据采集与处理中心采集、保存检测井磁力计、邻井磁力计的测量信息并计算、显示储层裂缝展布。

优选的，所述的地面磁力计、检测井磁力计、邻井磁力计为超导量子干涉仪。

优选的，地面磁力计、检测井磁力计、邻井磁力计均为由多个磁力计构成一个磁力计组；实时数据采集与处理中心位于检测井井场地面上，地面磁力计按照米字形、直线、垂线或田字形方式布置。

优选的，磁流体容器中储存纳米磁流体；纳米磁流体由直径为纳米量级的磁性固体颗粒、基载液和表面活性剂三者混合而成。

一种基于纳米磁流体的储层裂缝检测方法，采用上述的检测系统，在布置好检测井的检测现场后开始进行储层裂缝检测，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：布置检测现场

根据检测井周围实际环境，以检测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实时数据采集与处理中心通讯线路与实时数据采集与处理中心相连；

步骤2：启动实时数据采集与处理中心，测量初始背景磁场；

步骤3：将纳米磁流体通过高压泵组增压后经第二磁流体输送管线注入检测井井筒中；

步骤4：在纳米磁流体充满井筒但未进入储层之前测量纳米磁流体进入储层裂缝前的背景磁场；

步骤5：由于裂缝相对储层而言，具有较高的渗流能力，注入的纳米磁流体将优先沿着裂缝流动，从而在裂缝内形成一个高磁化带；随着纳米磁流体不断被注入储层裂缝中，测量纳米磁流体进入储层裂缝的强化磁场；

步骤6：根据步骤5所测量的纳米磁流体进入储层裂缝的强化磁场和步骤4所测量的纳米磁流体进入储层裂缝前的背景磁场，由实时数据采集与处理中心进行数据预处理后得到与地面所对应的磁异常数据，然后通过磁异常数据反演出裂缝参数，得到储层中的裂缝展布。

优选的，在步骤1中还包括在检测井预定的监测层段附近布置井下外加磁场发生器；在步骤1之后、步骤2之前还包括启动井下外加磁场发生器的步骤。

优选地，还在检测井监测层段附近布置一组检测井磁力计，并将检测井磁力计通过实时数据采集与处理中心通讯线路与实时数据采集与处理中心相连；或者，还在邻井中对应检测井监测层段深度处布置一组邻井磁力计，并将邻井磁力计通过邻井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路与实时数据采集与处理中心相连。

最优地，还在检测井监测层段附近布置一组检测井磁力计、在邻井中对应检测井监测层段深度处布置一组邻井磁力计，并将检测井磁力计、邻井磁力计分别通过检测井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路、邻井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路与实时数据采集与处理中心相连。

优选的，根据步骤5所测量的纳米磁流体进入储层裂缝的强化磁场和步骤4所测量的纳米磁流体进入储层裂缝前的背景磁场，由实时数据采集与处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的磁异常数据，然后通过磁异常数据反演出裂缝参数，得到混砂液全部替入水力裂缝后的水力裂缝展布。

相对于现有技术，本发明的优势在于：

1、本发明利用裂缝中充填的磁流体定量检测裂缝展布。

2、本发明可用于检测储层中的原始裂缝展布。

3、本发明可用于检测储层改造形成的人工裂缝展布。

4、本发明的检测结果可为优化压裂工艺、优化井网井位、识别优势流动通道等提供技术支撑。

附图说明

图1为基于纳米磁流体的储层裂缝检测系统的结构示意图。

图中，1、磁流体容器；2、高压泵组；3、实时数据采集与处理中心；4、井下外加磁场发生器；5、地面磁力计；6、检测井磁力计；7、邻井磁力计；8、地面；9、水力裂缝；10、检测井；11、邻井；12、第一磁流体输送管线；13、地面磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路；14、检测井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路；15、邻井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路；16、第二磁流体输送管线。

具体实施方式

如附图1所示，基于纳米磁流体的储层裂缝检测系统，包括：磁流体容器1、高压泵组2、实时数据采集与处理中心3、井下外加磁场发生器4、地面磁力计5、检测井磁力计6、邻井磁力计7、第一磁流体输送管线12、第二磁流体输送管线16、地面磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路13、检测井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路14、邻井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路15。

磁流体容器1中储存纳米磁流体。纳米磁流体是一种稳定的胶状液体，由直径为纳米量级的磁性固体颗粒、基载液和表面活性剂三者混合而成。纳米量级的磁性固体颗粒由元素周期表中D区元素的金属颗粒或氧化物颗粒组成，其成分包括但不限于钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、锆、铌、钼、铑、钯、钇、铪、钽、钨、铂或者上述元素的任意组合。

所述的磁流体容器1通过第一磁流体输送管线12与高压泵组2相连，高压泵组2通过第二磁流体输送管线16与检测井10的井筒相连；所述的纳米磁流体通过第一磁流体输送管线12进入高压泵组2增压，经增压后的高压纳米磁流体经第二磁流体输送管线16进入检测井10的井筒中，然后在高压作用下进入储层裂缝9中。

所述的储层裂缝9为储层原始裂缝和/或储层改造形成的人工裂缝。

所述的井下外加磁场发生器4布置在检测井10井筒中预定的监测层段附近，通过外部电场产生外加磁场，使注入储层裂缝9中的纳米磁流体磁化而增强磁场强度。

地面磁力计5位于以检测井10为中心的地面8上，由多个磁力计构成一个磁力计组，地面磁力计可以按照米字形、直线、垂线、田字形等方式布置，从地面监测磁参数变化；检测井磁力计6位于检测井10井筒中预定的监测层段附近，由多个磁力计构成一个磁力计组，从检测井10本井监测磁参数变化；邻井磁力计7位于邻井11中与检测井监测层段深度对应的深度处，由多个磁力计构成一个磁力计组，从邻井11中监测磁参数变化。实时数据采集与处理中心3位于检测井10井场地面8上，实时数据采集与处理中心3分别通过地面磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路13、检测井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路14、邻井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路15与地面磁力计5、检测井磁力计6、邻井磁力计7相连，实时数据采集与处理中心3采集、保存地面磁力计5、检测井磁力计6、邻井磁力计7的测量信息并计算、显示储层裂缝展布。

所述的地面磁力计5、检测井磁力计6、邻井磁力计7检测注入纳米磁流体前的背景磁场和注入纳米磁流体后的强化磁场。

所述的地面磁力计5、检测井磁力计6、邻井磁力计7为超导量子干涉仪。

所述的检测的背景磁场和强化磁场信息通过地面磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路13、检测井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路14、邻井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路15送入实时数据采集与处理中心3。所述的实时数据采集与处理中心根据采集的背景磁场和强化磁场信息，通过降噪处理后确定出储层裂缝9中引入纳米磁流体后产生的磁异常，然后根据磁异常参数、纳米磁流体的磁化率等参数，利用磁异常反演算法得到储层裂缝展布；该功能可以根据现有技术中的储层裂缝磁异常数据采集与反演解释软件实现。

基于纳米磁流体的储层裂缝检测方法，采用上述检测系统，在布置好检测井的检测现场后开始进行储层裂缝检测，具体步骤如下：

步骤1：布置检测现场

在检测井10预定的监测层段附近布置井下外加磁场发生器4；

根据检测井10周围实际环境，以检测井10为中心在地面8布置一组地面磁力计5，并将地面磁力计5通过地面磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路13与实时数据采集与处理中心3相连；

优选地，还在检测井10监测层段附近布置一组检测井磁力计6，并将检测井磁力计6通过实时数据采集与处理中心通讯线路14与实时数据采集与处理中心3相连。或者，还在邻井11中对应检测井监测层段深度处布置一组邻井磁力计7，并将邻井磁力计7通过邻井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路15与实时数据采集与处理中心3相连。

最优地，还在检测井10监测层段附近布置一组检测井磁力计6、在邻井11中对应检测井监测层段深度处布置一组邻井磁力计7，并将检测井磁力计6、邻井磁力计7分别通过检测井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路14、邻井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路15与实时数据采集与处理中心3相连。

步骤2：启动井下外加磁场发生器4；

步骤3：启动实时数据采集与处理中心3，测量初始背景磁场；

步骤4：将纳米磁流体通过高压泵组2增压后经第二磁流体输送管线4注入检测井10井筒中；

步骤5：在纳米磁流体充满井筒但未进入储层之前测量纳米磁流体进入储层裂缝前的背景磁场；

步骤6：由于裂缝相对储层而言，具有较高的渗流能力，注入的纳米磁流体将优先沿着裂缝流动，从而在裂缝内形成一个高磁化带；随着纳米磁流体不断被注入储层裂缝中，测量纳米磁流体进入储层裂缝的强化磁场；

步骤7：根据步骤6所测量的纳米磁流体进入储层裂缝的强化磁场和步骤5所测量的纳米磁流体进入储层裂缝前的背景磁场，由实时数据采集与处理中心3进行数据预处理后得到与地面8、检测井10、邻井11所对应的磁异常数据，然后通过磁异常数据反演出裂缝参数，得到储层中的裂缝展布。

Claims (2)

1.一种基于纳米磁流体的储层裂缝检测系统，包括：磁流体容器、高压泵组、实时数据采集与处理中心、地面磁力计、第一磁流体输送管线、第二磁流体输送管线、地面磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路、井下外加磁场发生器、检测井磁力计和邻井磁力计；其特征在于：

所述的磁流体容器通过第一磁流体输送管线与高压泵组相连，高压泵组通过第二磁流体输送管线与检测井的井筒相连；

磁流体容器中储存纳米磁流体；纳米磁流体由直径为纳米量级的磁性固体颗粒、基载液和表面活性剂三者混合而成；

所述的地面磁力计、检测井磁力计、邻井磁力计为超导量子干涉仪；地面磁力计位于以检测井为中心的地面上，检测井磁力计位于检测井井筒中预定的监测层段附近，邻井磁力计位于邻井中与检测井监测层段深度对应的深度处；地面磁力计、检测井磁力计、邻井磁力计均由多个磁力计构成一个磁力计组；实时数据采集与处理中心位于检测井井场地面上，地面磁力计按照米字形、直线、垂线或田字形方式布置；

实时数据采集与处理中心通过地面磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路与地面磁力计相连，实时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、显示储层裂缝展布；

所述的井下外加磁场发生器布置在检测井井筒中预定的监测层段附近；

实时数据采集与处理中心分别通过检测井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路、邻井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路与检测井磁力计、邻井磁力计相连，实时数据采集与处理中心采集、保存地面磁力计、检测井磁力计、邻井磁力计的测量信息并计算、显示储层裂缝展布。

2.一种基于纳米磁流体的储层裂缝检测方法，采用权利要求1所述的检测系统，在布置好检测井的检测现场后开始进行储层裂缝检测，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：布置检测现场

根据检测井周围实际环境，以检测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实时数据采集与处理中心通讯线路与实时数据采集与处理中心相连；在检测井监测层段附近布置一组检测井磁力计，并将检测井磁力计通过实时数据采集与处理中心通讯线路与实时数据采集与处理中心相连；在邻井中对应检测井监测层段深度处布置一组邻井磁力计，并将邻井磁力计通过邻井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路与实时数据采集与处理中心相连；在检测井监测层段附近布置一组检测井磁力计、在邻井中对应检测井监测层段深度处布置一组邻井磁力计，并将检测井磁力计、邻井磁力计分别通过检测井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路、邻井磁力计与实时数据采集与处理中心通讯线路与实时数据采集与处理中心相连；

在检测井预定的监测层段附近布置井下外加磁场发生器；

启动井下外加磁场发生器；

步骤2：启动实时数据采集与处理中心，测量初始背景磁场；

步骤3：将纳米磁流体通过高压泵组增压后经第二磁流体输送管线注入检测井井筒中；

步骤4：在纳米磁流体充满井筒但未进入储层之前测量纳米磁流体进入储层裂缝前的背景磁场；

步骤5：由于裂缝相对储层而言，具有较高的渗流能力，注入的纳米磁流体将优先沿着裂缝流动，从而在裂缝内形成一个高磁化带；随着纳米磁流体不断被注入储层裂缝中，测量纳米磁流体进入储层裂缝的强化磁场；

步骤6：根据步骤5所测量的纳米磁流体进入储层裂缝的强化磁场和步骤4所测量的纳米磁流体进入储层裂缝前的背景磁场，由实时数据采集与处理中心进行数据预处理后得到与地面、检测井、邻井所对应的磁异常数据，然后通过磁异常数据反演出裂缝参数，得到储层中的裂缝展布。