[发明专利]基于磁性介质的砾石充填监测系统及监测方法

说明书

技术领域

本发明属于石油勘探开发领域，具体地，涉及一种监测砾石充填的系统和方法，特别是一种基于磁性介质的砾石充填监测系统和监测方法。

背景技术

油气井在开采过程中，由于地质、工程、生产等因素的影响，出砂是不可避免的，大量或者连续出砂严重时会堵塞油管、损害井下和地面设备、缩短油井寿命、降低油气井产能等，对油气田高效开发带来严重的挑战。

为了保障油气井生产的正常进行，提高产量，防砂、治砂成为油气井生产过程中的普遍需求。目前的防砂方法主要有机械防砂、化学防砂等方法，其中砾石充填防砂被认为是目前防砂效果最好的方法之一。

出砂井采用砾石充填方法进行防砂，地层性质、充填工艺、砾石性质等因素影响着其防砂效果。目前，人们从砾石充填方法、砾石充填装置、砾石充填工艺参数设计等方面开展了大量研究。砾石充填过程中，监测砾石在充填层段的运移情况可以为工程师提供实时的施工指导；防砂井投产后，检测砾石在充填层段的分布状态可以评估砾石充填效果、预测潜在生产问题，为采取进一步措施提供决策依据。因此，有效地监测砾石充填过程和确定砾石分布是确保砾石充填井高效生产的一种重要手段，但目前有关砾石充填井中监测砾石运移和分布的研究很少。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种基于磁性介质的砾石充填监测系统及监测方法，不但有效地解决了砾石充填过程中实时监测砾石运移过程的问题，而且还提供了一种防砂井投产后监测砾石分布状态的方法。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

一种砾石充填监测系统，包括：磁性颗粒容器、砾石容器、砾石混合器、携砂液容器、混砂车、高压泵组、数据采集与处理中心、地面磁力计、磁性颗粒输送管线、砾石输送管线、均匀混合砾石输送管线、携砂液输送管线、第一混砂液输送管线、第二混砂液输送管线、地面磁力计与数据采集与处理中心通讯线路。其特征在于：磁性颗粒容器中储存磁性颗粒，砾石容器中储存砾石充填所用的砾石，所述的磁性颗粒容器通过磁性颗粒输送管线与砾石混合器相连，砾石容器通过砾石输送管线与砾石混合器相连；磁性颗粒、砾石按预定体积比例进入砾石混合器中进行均匀混合形成混合砾石；所述的砾石混合器通过混合砾石输送管线与混砂车相连，携砂液容器通过携砂液输送管线与混砂车相连；经砾石混合器进行均匀混合后的混合砾石通过混合砾石输送管线进入混砂车；携砂液容器中储存携砂液，携砂液通过携砂液输送管线进入混砂车；砾石和携砂液在混砂车内均匀混合形成混砂液；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防砂井的井筒相连；所述的经混砂车均匀混合后的混砂液通过第一混砂液输送管线进入高压泵组增压，增压后的高压混砂液经第二混砂液输送管线进入防砂井的井筒，最后通过井下充填工具进入防砂层段，在筛管或割缝衬管与防砂地层之间形成砾石充填段；地面磁力计位于以防砂井为中心的地面上，从地面监测磁参数变化；数据采集与处理中心位于防砂井井场地面上，数据采集与处理中心通过地面磁力计与数据采集与处理中心通讯线路相连，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、显示砾石分布状态。

优选地，还在防砂井的防砂层段附近布置一组防砂井磁力计，并将防砂井磁力计通过数据采集与处理中心通讯线路与数据采集与处理中心相连，从防砂井本井监测磁参数变化，数据采集与处理中心采集、保存防砂井磁力计的测量信息并计算、显示砾石分布状态。

优选地，还在邻井中对应防砂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数据采集与处理中心通讯线路与数据采集与处理中心相连，从邻井中监测磁参数变化，数据采集与处理中心采集、保存邻井磁力计的测量信息并计算、显示砾石分布状态。

优选地，地面磁力计由多个磁力计构成一个磁力计组，地面磁力计按照直线、垂线、米字型或之字形方式布置；防砂井磁力计由多个磁力计构成一个磁力计组，邻井磁力计位于邻井中与防砂井砾石充填层段深度对应的深度处，由多个磁力计构成一个磁力计组。

优选地，所述的地面磁力计、防砂井磁力计、邻井磁力计为超导量子干涉仪。

优选地，磁性颗粒容器带有磁屏蔽装置；磁性颗粒的大小、强度、密度与砾石充填所用砾石的大小、强度、密度接近。

优选地，所述磁性颗粒占混合砾石的体积比例在10%到100%之间。

一种砾石充填过程监测方法，采用上述监测系统，采用实时监测方式，在布置好防砂井的监测现场后开始砾石充填全过程监测，具体步骤如下：

步骤1：布置监测现场