申请/专利权人：中国石油大学(华东)

申请日：2024-02-02

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN117662100B

主分类号：E21B43/26

分类号：E21B43/26;E21B33/138

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2024.03.26#实质审查的生效;2024.03.08#公开

摘要：本发明公开了一种多重磁控下磁性微球的裂缝性油藏调堵系统及方法，属于油气田开发工程技术领域，包括微球注入子系统、数据采集子系统、数据处理与成像子系统、交变磁热控制子系统、恒定磁场控制子系统。基于此，建立了多重磁场可控磁性膨胀微球的裂缝性油藏调堵方法，首先，分析油藏条件和目标裂缝形态、分布及结构等参数，进而确定物性参数匹配的磁性微球；之后通过微球注入系统注入水井，结合数据处理与成像子系统，利用恒定磁场控制子系统引导磁性微球进入目标裂缝，再通过交变磁热控制子系统完成磁性微球的膨胀调堵。本发明解决了井间裂缝的精准调堵问题，可有效调节动用注采井组间的剩余油，提高波及系数，进而提高采收率。

主权项：1.一种多重磁控下磁性微球的裂缝性油藏调堵系统的调堵方法，其特征在于，所述多重磁控下磁性微球的裂缝性油藏调堵系统包括：微球注入子系统、数据采集子系统、数据处理与成像子系统、恒定磁场控制子系统和交变磁热控制子系统；所述的微球注入子系统包括水罐、材料罐、混配间，水罐通过水罐输送管线连接至混配间，材料罐通过微球输送管线连接至混配间，材料罐中储存磁性膨胀微球，水罐输送管线上设置开关、流量阀，微球输送管线上设置开关、计量阀，混配间通过输出管线连接至注水井井筒，输出管线上设有增压泵；所述的数据采集子系统包括磁场测量装置，磁场测量装置布置于目标裂缝附近的井筒中；所述的数据处理与成像子系统包括数据采集卡、数据处理模块、数据成像显示模块，数据采集卡通过通讯线路与磁场测量装置、数据处理模块相连，数据处理模块采用反演算法计算得到磁性膨胀微球的波及范围，数据成像显示模块用于显示数据结果；所述的恒定磁场控制子系统通过通讯线路与数据处理与成像子系统相连，恒定磁场控制子系统包括相互连接的操作控制单元、信号放大单元、恒定功率输出单元，操作控制单元与数据处理与成像子系统相连，恒定功率输出单元通过控制线路与磁场发生装置连接，控制线路上设置开关；所述的交变磁热控制子系统通过通讯线路与数据处理与成像子系统相连，交变磁热控制子系统包括相互连接的操作控制单元、变频控制单元、交变功率输出单元，操作控制单元与数据处理与成像子系统相连，交变功率输出单元通过控制线路与磁场发生装置连接，控制线路上设置开关；步骤如下：步骤1：分析油藏条件、裂缝参数与堵缝微球材料合成首先，基于地震、测井、岩心和薄片资料，表征油藏目标裂缝产状、分布、宽度及开度参数，并构建三维裂缝模型；然后，定量化封堵的目标裂缝范围、体积，进而结合磁性膨胀微球的分布和尺寸，计算其用量；裂缝内单层填充磁性膨胀微球时，磁性膨胀微球膨胀后直径达到目标裂缝最大开度；步骤2：布置施工现场与基础磁场测量围绕目标井组地面地下协调布置五大系统：微球注入子系统、数据采集子系统、数据处理与成像子系统、恒定磁场控制子系统、交变磁热控制子系统；启动生产井井筒中磁场测量装置，测量初始背景磁场；接着启动注水井中磁场发生装置，利用磁场测量装置测量低通量外加磁场，后关闭磁场发生装置；步骤3：注入液混配注入水通过水罐输送管线与混配间相连，材料罐通过微球输送管线与混配间相连，注入水为来自供水站处理后的清洁水，材料罐中储存磁性膨胀微球，分别通过流量阀、计量阀来调整水与磁性膨胀微球的混合比例，水与磁性膨胀微球按一定体积比例进入混配间中进行混合后形成注入液；步骤4：磁性膨胀微球混配液注入施工通过增压泵给注入液增压注入施工，并启动注水井中磁场发生装置，利用磁场测量装置实时测量磁性膨胀微球注入液注入后的扰动磁场数据；步骤5：磁场数据采集处理与微球运移监测将步骤2测量的初始背景磁场、低通量外加磁场和步骤4测量的扰动磁场数据通过通讯线路传输至数据采集子系统、数据处理与成像子系统后，得到监测区x、y、z三个方向的磁场强度数据，借助有限元法求解扰动磁场的拉普拉斯方程，从而获得磁性膨胀微球的波及范围，磁性膨胀微球分布实时成像于井组地面上；步骤6：施加恒定磁场，引导磁性膨胀微球进入裂缝在步骤5反演得到磁性膨胀微球的波及范围基础上，采用磁性膨胀微球波及范围成像信息，识别目标裂缝中磁性膨胀微球未波及的区域，然后，生产井中打开磁场发生装置，设定好磁场强度，通过预设的控制器，调整好磁场发生装置的深度，即引导磁性膨胀微球进入未波及的目标裂缝封堵区域；磁性膨胀微球在磁场中受到的磁场力为： （1）式中为磁性膨胀微球的体积，为真空磁导率，为磁性膨胀微球的磁化强度，为磁场梯度；步骤7：施加交变磁场，磁性膨胀微球磁热膨胀堵缝启动交变磁热控制子系统，向地层目标封堵位置施加交变磁场，按照磁性膨胀微球膨胀曲线，控制加热过程，达到预设的膨胀体积，进而实现对裂缝区域的封堵；所述膨胀曲线是温度与微球膨胀倍率的关系曲线；其中，施加的交变磁场由交流电磁铁生成，磁性膨胀微球在交变磁场中的发热功率为： （2）式中，为平衡磁化率，为波峰处的最大场强，为交变磁场频率，为有效弛豫时间；磁性膨胀微球温度控制的膨胀本构方程为： （3）式中，是膨胀应变，是温度，是参考温度，，，是与温度相关的系数方程；步骤8：封堵完成后，生产井开井生产，评价堵缝效果，跟踪优化调整对比堵缝前后的生产动态，如果目标生产效果达到，继续保持生产；如果未达到目标生产效果，重复步骤4-7，实时监测磁性膨胀微球的堵缝的波及范围。

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