基于纳米磁流体的地下油水界面检测系统及检测方法.pdf

本发明涉及一种基于纳米磁流体的地下油水界面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、实时数据采集与处理中心、地面检波器、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相连；地面检波器位于以检测井为中心的地面上并通过通讯线路与实时数据采集与处理中心相连，实时数据采集与处理中心采集、保存地面检波器的所接收到的压力波响应并计算、显示地下油水界面展布。本发明利用在外加磁场作用下油水界面振荡产生的压力波响应来定量、有效地检测油水界面分布，可为油田计算储量、深化认识地下油水组合关系、布井开发、挖潜等提供技术支撑。

1.  一种基于纳米磁流体的地下油水界面检测系统，包括：磁流体容器、高压泵组、实时数据采集与处理中心、井下外加磁场发生器、地面检波器；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；检波器位于以检测井为中心的地面上；实时数据采集与处理中心位于检测井井场地面上，实时数据采集与处理中心通过通讯线路与地面检波器相连，实时数据采集与处理中心采集、保存地面检波器的所接收到的压力波响应并计算、显示地下油水界面展布。

2.  根据权利要求1所述的基于纳米磁流体的地下油水界面检测系统，其特征在于：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检测层段附近。

3.  根据权利要求1-2的基于纳米磁流体的地下油水界面检测系统，其特征在于：多个检波器构成检波器组。

4.  根据权利要求1-3所述的基于纳米磁流体的地下油水界面检测系统，其特征在于：所述的地面检波器埋置于地面，将压力波引起的地面震动转换成电讯号并通过通讯线路传送到实时数据采集与处理中心的机电转换装置。

5.  根据权利要求1-4所述的基于纳米磁流体的地下油水界面检测系统，其特征在于：实时数据采集与处理中心位于检测井井场地面上，地面检波器按照米字形、直线、垂线或田字形方式布置。

6.  根据权利要求1-5所述的基于纳米磁流体的地下油水界面检测系统，其特征在于：磁流体容器中储存纳米磁流体。

7.  根据权利要求1-6所述的基于纳米磁流体的地下油水界面检测系统，其特征在于：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的稳定胶状液体；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。

8.  一种基于纳米磁流体的地下油水界面检测方法，采用权利要求1-7所述的检测系统，在布置好检测井的检测现场后开始进行地下油水界面检测，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1：布置检测现场
在检测井预定的检测层段附近布置井下外加磁场发生器，并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检波器，并将地面检波器通过通讯线路与实时数据采集与处理中心相连；
步骤2：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并保持一段时间，以便磁流体更好的渗入储层；
步骤3：启动井下外加磁场发生器；
步骤4：启动地面检波器、计算机数据处理中心，收集压力波信号响应，关闭井下外加磁场发生器；
步骤5：根据步骤4所采集到的振荡油水界面产生的压力波信号响应，由实时数据采集与处理中心进行数据信号降噪、校正、叠加等预处理，然后根据压力波信号的走时、振幅、瞬时相位等参数，利用地震波反演算法得到地下油水界面各点深度，进而得到储层中的油水界面展布。

9.  根据权利要求8所述的基于纳米磁流体的地下油水界面检测方法，其特征在于，在检测井周围邻井中对应检测层段深度处布置井下外加磁场发生器，通过不同的井下外加磁场发生器诱发油水界面振荡产生多组压力波响应，并对其降噪、校正后进行叠加处理，达到提高信号振幅能量及信噪比的目的，从而更加精确的反演油水界面分布。

基于纳米磁流体的地下油水界面检测系统及检测方法
技术领域
本发明属于石油天然气开发领域，具体地，涉及一种基于纳米磁流体的地下油水界面检测系统和检测方法。
背景技术
确定油水界面及其分布状态是进行油气成藏和储量参数研究的基础，此外，构造油藏开发中后期含水上升快，稳产技术措施必须进行合理调整，开展油水界面识别研究十分重要。因此油水界面确定及分布规律研究是油田布井开发、挖潜、扩边的重要依据，对于油田的勘探与开发具有重要的意义。
油水界面的确定难度极大，不同类型的油藏，具有不同的油水关系，并且由于地质条件的复杂性，同一油藏不同部位油水界面并不相同，这就给油水界面的确定带来了困难。目前确定油水界面的方法主要有测井解释法(苏国英.地化气测录井资料在油水层识别中的应用[J].测井技术,2007,30(6):551-553.)、岩心分析法(陈传平,弥积良.塔里木砂岩油水层判识的储岩热解方法[J].石油与天然气地质,2001,22(1):93-94.)、压力测试法(胡晓庆,赵鹏飞,武静.确定油水界面的新方法—剩余压力法[J].中国海上油气,2011,23(1):40-42.)。测井识别油水层常用的手段就是利用油层和水层存在电阻率差，通过建立电阻率曲线图版来识别油水层，但是在油水过渡带由于油水分异较差、油水同层导致电阻率差不明显，利用电阻率差来识别油水层或划分油水层界面就比较困难；此外由于地质因素、技术因素等影响，岩心的获取十分困难，因此岩心分析法并不普遍适用；同样由于矿场压力资料较难测量，基于有限井的压力资料来计算油水界面准确度较低。此外，还有一些间接方法，如毛管压力曲线法、试井法等。上述方法普遍存在的问题是仅通过有限的资料来计算地下某区域的油水界面，然后结合对地 质条件的认识及统计学规律给出整个油藏油水界面的分布，因此只是给出了一个地下油水分布的定性和局部定量描述。
目前，磁纳米流体作为一种新的技术手段被引入油气田开发。由于磁纳米颗粒被表面活性剂包裹，当向地下注入磁纳米流体并接触到原油时，在表面张力作用下会自动吸附到油水界面，通过外加振荡磁场，油水界面在磁性纳米颗粒的作用下也发生振荡并产生压力波，通过对压力波的处理和解释，从而获得地下油水界面分布。
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地下油水界面检测系统及检测方法，其不但能定量、有效地检测储层中的原始油水界面，而且还能检测油田投产后的油水界面分布。
为实现上述目的，本发明采用下述方案：
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、井下外加磁场发生器、地面检波器，其中：磁流体容器中储存纳米磁流体，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相连；所述的井下外加磁场发生器布置在检测井井筒中预定的油水界面深度附近，地面检波器位于以检测井为中心的地面上，实时数据采集与处理中心位于检测井井场地面上，实时数据采集与处理中心通过通讯线路与地面检波器相连，实时数据采集与处理中心采集、保存地面检波器的所接收到的压力波响应并计算、显示地下油水界面展布。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
1、本发明利用吸附在油水界面的纳米磁性颗粒振荡产生的压力波来定量、 有效地检测油水界面分布。
2、本发明可用于检测储层中的原始油水界面分布。
3、本发明可实时动态检测油田投产后的油水界面分布。
4、本发明的检测结果可为油田计算储量、深化认识地下油水组合关系、布井开发、挖潜等提供技术支撑。
附图说明
图1为基于纳米磁流体的地下油水界面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、地面检波器；6、第一磁流体输送管线；7、第二磁流体输送管线；8、通讯线路；9、检测井；10、地面；11、地下油水界面。
具体实施方式
如图1所示，基于纳米磁流体的地下油水界面检测系统，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、地面检波器5；其中：
磁流体容器1中储存纳米磁流体，纳米磁流体是稳定的胶状液体，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6与高压泵组2相连，高压泵组2通过第二磁流体输送管线7与检测井9相连；所述纳米磁流体通过第一磁流体输送管线6输送至高压泵组2，经增压后通过第二磁流体输送管线7注入检测井9井筒中，然后在高压作用下进入储层并吸附到油水界面11上。
所述的油水界面11为储层原始油水界面和/或投产后形成的油水界面。
所述的井下外加磁场发生器4布置在检测井9井筒中预定的油水界面深度附近，使吸附到油水界面上的纳米磁流体受到磁场力作用从而带动油水界面振荡并产生压力波。
地面检波器5位于以检测井9为中心的地面10上，由多个地面检波器构成一个检波器组，地面检波器可以按照米字形、直线、垂线、田字形等方式布置，从地面接受压力波响应。
实时数据采集与处理中心3位于检测井9井场地面10上，实时数据采集与处理中心3通过通讯线路8与地面检波器5相连，实时数据采集与处理中心3采集、保存地面检波器5的所接收到的压力波响应并计算、显示地下油水界面展布。
所述的地面检波器5检测在外加磁场的作用下油水界面振荡产生的压力波。
所述的地面检波器5是埋置于地面，并将传输到地面的压力波引起的地面震动转换成电讯号的机电转换装置。
所述的压力波响应通过通讯线路8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通过对采集的压力波响应进行降噪、校正处理，然后根据压力波信号的走时、振幅、瞬时相位等参数，利用地震波反演算法得到油水界面展布。
作为改进，还可以在检测井周围邻井中对应检测深度处布置井下外加磁场发生器，通过不同的井下外加磁场发生器诱发油水界面振荡产生多组压力波响应，并对其降噪、校正后进行叠加处理，达到提高信号振幅能量及信噪比的目的，从而更加精确的反演油水界面分布。
基于纳米磁流体的地下油水界面检测方法，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油水界面检测，具体步骤如下：
步骤1：布置检测现场
在检测井9预定的油水界面深度附近布置井下外加磁场发生器4；
根据检测井9周围实际环境，以检测井为中心在地面10布置一组地面检波器5，并将地面检波器5通过通讯线路8与实时数据采集与处理中心3相连；
步骤2：将纳米磁流体通过第一磁流体输送管线6输送至高压泵组2，增压后经第二磁流体输送管线7注入检测井9井筒中并保持一段时间，以便磁流体更好的渗入储层；
步骤3：启动井下外加磁场发生器4；
步骤4：启动地面检波器5、实时数据采集与处理中心3，收集压力波信号响应，关闭井下外加磁场发生器4；
步骤5：根据步骤4所采集到的振荡油水界面产生的压力波信号响应，由实时数据采集与处理中心3进行数据信号降噪、校正、叠加等预处理，然后根据压力波信号的走时、振幅、瞬时相位等参数，利用地震波反演算法得到地下油水界面各点深度，进而得到储层中的油水界面展布。
优选地，在检测井周围邻井中对应检测层段深度处布置井下外加磁场发生器，通过不同的井下外加磁场发生器诱发油水界面振荡产生多组压力波响应，并对其降噪、校正后进行叠加处理，达到提高信号振幅能量及信噪比的目的，从而更加精确的反演油水界面分布。