专利名称：基于磁性支撑剂的水力裂缝监测系统及监测方法
技术领域：
本发明属于石油勘探开发领域，具体地，涉及一种监测压裂裂缝的系统和方法，特别是一种基于磁性支撑剂的水力裂缝监测系统和方法。
背景技术：
随着能源紧缺趋势增加，非常规能源开发已经提到了能源发展的重要日程。致密油气藏的储量相当可观，但其渗透率通常处在纳达西级范围，必须采取水力压裂措施才能实现商业开采。水力压裂的效果不仅与压后裂缝的导流能力有关，而且与基于裂缝实时监测结果的施工工艺有关。因此，有效的裂缝监测技术对提高水力压裂效果尤为重要。掌握裂缝的特征和支撑剂在裂缝中的分布对部署井位和井距、优化裂缝参数和施工工艺、提高采收率等具有重要的实际意义。业界已应用多 种方法监测水力压裂措施效果，如微地震、测斜仪等远场监测方法以及放射性示踪剂测井、井温测井等近场监测方法。微地震监测方法主要是通过检测裂缝延伸过程中在岩石内部因剪切破坏而产生的声发射信号，以此来研究储层中裂缝延伸过程和裂缝参数。然而，许多记录的微地震信号与被支撑剂所支撑的裂缝是无关的(如地震信号可能由不含支撑剂的裂缝所引起，也可能由其它非水力连通区的岩石释放应力时所引起)，并且不同点产生的地震波将相互作用并干扰接收器接收的最终信号，所以微地震监测不是非常精确。倾斜仪通过监测压裂造成的地层倾斜来反演确定裂缝参数，该方法随深度增加其垂向分辨率下降，不能将压裂区域中被压开和未被压开的层段区分开来，也不能有效地确定裂缝是否延伸到预期裂缝位置以外的区域。这两种远场监测方法只能在压裂过程中实施，不能进行压后重复测量，不能确定支撑剂在裂缝中的分布，也即不能确定有效裂缝参数。声学测井方法利用压裂液进入井筒的声音变化情况确定压裂液流动的差异，从而得到井筒裂缝的大致高度，但声学测井方法受岩石类型、地层孔隙度、孔隙几何结构、井筒条件以及地层中天然裂缝等因素的影响，可检测裂缝高度、宽度和方位。温度测井测量压裂液注入引起的地层温度变化，将压裂后的测井数据和基线测量结果进行比较来确定压裂层段和裂缝高度。温度响应与流体有关而与支撑剂分布无关。放射性同位素示踪剂法是在压裂过程中将放射性示踪剂加入压裂液中，压裂后进行光谱伽玛射线测井，以此来解释裂缝参数。这种方法存在半衰期、放射性等问题，并且放射性材料随压裂液在裂缝行进过程中可能出现分层/分离现象，解释的结果并不能反映实际的裂缝结构。最近国外提出将HTNCC(高能热中子捕获混合物)烧结在支撑剂中，然后采用中子或补偿中子测井工具、脉冲中子捕获测井工具或压后补偿中子测井工具进行裂缝测量，以此确定裂缝高度和支撑剂位置。这种方法不但解决了示踪剂的放射性问题和可能存在的示踪剂分离/分层问题，而且还可以实现压后重复测量。现有的近场裂缝监测技术需要在压裂后立即进行测量，不具备实时监测的能力，并且仅能获得近井筒范围内的裂缝参数。
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水力裂缝监测系统及监测方法，不但有效地解决了压裂过程中实时监测、压裂后重复测量有效水力裂缝的问题，而且还提供了一种水力压裂返排过程中监测支撑剂运移的装置和方法。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水力裂缝监测系统，包括:磁性支撑剂容器、非磁性支撑剂容器、支撑剂混合容器、混砂车、高压泵组、压裂液容器、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、计算机数据处理中心、磁力计、磁力计与计算机数据处理中心通讯线路、高压泵组、第二混砂液输送管线；其特征在于:磁性支撑剂容器中储存磁性支撑剂，非磁性支撑剂容器中储存非磁性支撑剂；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；磁性支撑剂、非磁性支按预定体积比例进入支撑剂混合器中进行均匀混合形成混合支撑剂；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；经支撑剂混合器进行均匀混合后的混合支撑剂通过混合支撑剂输送管线进入混砂车；压裂液容器中储存压裂液，压裂液通过压裂液输送管线进入混砂车；支撑剂和压裂液在混砂车内混合均匀形成混砂液；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压裂井的井筒相连；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，经增压后的高压混砂液经第二混砂液输送管线进入压裂井的井筒中，然后经过混砂液进入裂缝的通道进入水力裂缝中；磁力计通过通讯线路与计算机数据处理中心相连，计算机数据处理中心采集、保存磁力计的测量信息并计算、显示支撑剂分布状态和水力裂缝参数。优选地，磁力计包括地面磁力计、压裂井磁力计和/或邻井磁力计。优选地，地面磁力计通过地面磁力计与计算机数据处理中心通讯线路与计算机数据处理中心相连，压裂井磁力计通过压裂井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路与计算机数据处理中心相连，邻井磁力计通过邻井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路与计算机数据处理中心相连。优选地，所述磁性支撑剂占混合支撑剂的体积比例在10%到100%之间；磁性支撑
剂容器带有磁屏蔽装置。优选地，所述的地面磁力计、压裂井磁力计、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，从地面监测磁参数变化；压裂井磁力计位于压裂井井筒中的压裂层段附近，由多个磁力计构成一个磁力计组，从压裂井本井监测磁参数变化；邻井磁力计位于邻井中与压裂井压裂层段深度对应的深度处，由多个磁力计构成一个磁力计组，从邻井中监测磁参数变化。基于磁性支撑剂的水力裂缝监测方法，采用上述监测系统，采用实时监测方式，在布置好压裂井的监测现场后开始压裂全过程监测，具体步骤如下:
步骤1:布置监测现场
在压裂设备和压裂材料进入压裂现场之前，根据压裂井周围实际环境，以压裂井为中心在地面布置一组地面 磁力计，在压裂井压裂层段附近布置一组压裂井磁力计，在邻井中对应压裂层段深度处布置一组邻井磁力计，并将地面磁力计、压裂井磁力计、邻井磁力计分别通过地面磁力计与计算机数据处理中心通讯线路、压裂井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路、邻井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路与计算机数据处理中心相连；
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:压裂设备和压裂材料现场就位；
步骤4:测量压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场；
步骤5:向井筒中注入前置液，在预定的压裂部位处压开地层形成水力裂缝；
步骤6:将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并注入压裂井井筒中；
步骤7:在携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液充满井筒但未进入前置液压开的裂缝之前测量支撑剂进入裂缝前的背景磁场；
步骤8:随着携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液不断注入地层水力裂缝中，测量支撑剂进入裂缝的强化磁场；
步骤9:根据步骤8所测量的支撑剂进入裂缝的强化磁场和步骤7所测量的支撑剂进入裂缝前的背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对t匕，实时显示压裂过程中磁性支撑剂分布和裂缝参数变化；
步骤10:压裂井井筒中的磁性支撑剂、非磁性支撑剂与压裂液的均匀混砂液被完全替入水力裂缝中时，测量支撑剂全部替入裂缝时的强化磁场；
步骤11:根据步骤10所测量的支撑剂全`部替入裂缝时的强化磁场和步骤4所测量的压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示支撑剂全部进入水力裂缝后的磁性支撑剂分布和裂缝参数。一种水力压裂返排过程实时监测方法的工作方法，包括上述的工作方法，其特征在于，还需进行如下步骤:
步骤12:压裂液返排过程中测量压裂液返排时的强化磁场；
步骤13:根据步骤12所测量的压裂液返排时的强化磁场和步骤4所测量的压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示压裂液返排过程中磁性支撑剂分布和裂缝参数变化；
步骤14:压裂液返排结束时测量压裂液返排结束时的强化磁场；
步骤15:根据步骤14所测量的压裂液返排结束时的强化磁场和步骤4所测量的压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，显示压裂液返排结束后磁性支撑剂分布和裂缝参数。一种压裂井投产一段时间后进行重复/多次水力裂缝监测方法的工作方法，采用上述的监测系统，其特征在于，包括如下步骤:
步骤1:布置监测现场压裂井投产一段时间后进行重复/多次水力裂缝监测作业，根据压裂井周围实际环境，以压裂井为中心在地面布置一组地面磁力计，在压裂井压裂层段附近布置一组压裂井磁力计，在邻井中对应压裂层段深度处布置一组邻井磁力计，磁力计的布置数量和布置位置与该井进行最近一次水力压裂作业过程中实时监测水力裂缝时的磁力计布置数量和布置位置保持一致；并将地面磁力计、压裂井磁力计、邻井磁力计分别通过地面磁力计与计算机数据处理中心通讯线路、压裂井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路、邻井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路与计算机数据处理中心相连；
步骤2:启动计算机数据处理中心，测量压裂井投产一段时间后的强化磁场；
步骤3:根据步骤2所测量的压裂井投产一段时间后的强化磁场和该井实施最近一次水力压裂作业时所测量的初始背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，显示压裂井投产一段时间后磁性支撑剂分布和裂缝参数。一种压裂井投产一段时间后进行重复压裂时水力裂缝实时监测方法的工作方法，采用上述的监测系统，其特征在于，包括如下步骤:
步骤1:监测现场布置
压裂井投产一段时间后在该井进行重复压裂作业，在压裂设备和压裂材料进入压裂现场之前，根据压裂井周围实际环境，以压裂井为中心在地面布置一组地面磁力计，在压裂井压裂层段附近布置一组压裂井磁力计，在邻井中对应压裂层段深度处布置一组邻井磁力计，磁力计的布置数量和布置位置与该井进行最近一次水力压裂作业过程中实时监测水力裂缝时的磁力计布置数量和布置位置保持一致；并将地面磁力计、压裂井磁力计、邻井磁力计分别通过地面磁力计与计算机数据处理中心通讯线路、压裂井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路、邻井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路与计算机数据处理中心相连；步骤2:启动计算机数据处理中心，测量重复压裂前的初始背景磁场；
步骤3:压裂设备和压裂材料现场就位；
步骤4:测量压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场；
步骤5:向井筒中注入前置液，在预定的压裂部位处压开地层形成水力裂缝；
步骤6:将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并注入压裂井井筒中；
步骤7:在携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液充满井筒但未进入前置液压开的裂缝之前测量支撑剂进入裂缝前的背景磁场；
步骤8:随着携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液不断注入地层水力裂缝中，测量支撑剂进入裂缝的强化磁场；
步骤9:根据步骤8所测量的支撑剂进入裂缝的强化磁场和步骤7所测量的支撑剂进入裂缝前的背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对t匕，实时显示重复压裂过程中磁性支撑剂分布和裂缝参数变化；
步骤10:压裂井井筒中的磁性支撑剂、非磁性支撑剂与压裂液的均匀混砂液被完全替入水力裂缝中时，测量支撑剂全部替入裂缝时的强化磁场； 步骤11:根据步骤10所测量的支撑剂全部替入裂缝时的强化磁场和步骤4所测量的压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示重复压裂时支撑剂全部进入水力裂缝后的磁性支撑剂分布和裂缝参数。一种多级压裂水力裂缝实时监测方法的工作方法，采用上述的监测系统，包括如下步骤:
步骤1:布置监测现场
在压裂设备和压裂材料进入压裂现场之前，根据压裂井周围实际环境，以压裂井为中心在地面布置一组地面磁力计，在压裂井压裂层段附近布置一组压裂井磁力计，在邻井中对应压裂层段深度处布置一组邻井磁力计，并将地面磁力计、压裂井磁力计、邻井磁力计分别通过地面磁力计与计算机数据处理中心通讯线路、压裂井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路、邻井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路与计算机数据处理中心相连；
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:压裂设备和压裂材料现场就位；
步骤4:测量压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场；
步骤5:向井筒中注入前置液，在第一个预定的压裂部位处压开地层形成第一级水力裂缝；
步骤6:将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并注入压裂井井筒中；
步骤7:在携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液充满井筒但未进入前置液压开的第一级水力裂缝之前测量支撑剂进入第一级水力 裂缝前的背景磁场；
步骤8:随着携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液不断注入地层水力裂缝中，测量支撑剂进入第一级水力裂缝的强化磁场；
步骤9:根据步骤8所测量的支撑剂进入第一级水力裂缝的强化磁场和步骤7所测量的支撑剂进入第一级水力裂缝前的背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示第一级水力裂缝压裂过程中磁性支撑剂分布和裂缝参数变化；
步骤10:压裂井井筒中的磁性支撑剂、非磁性支撑剂与压裂液的均匀混砂液被完全替入水力裂缝中时，测量支撑剂全部替入第一级水力裂缝时的强化磁场；
步骤11:根据步骤10所测量的支撑剂全部替入第一级水力裂缝时的强化磁场和步骤4所测量的压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示支撑剂全部进入第一级水力裂缝后的磁性支撑剂分布和裂缝参数；
步骤12:压裂液返排，完成第一级水力裂缝压裂，测量第一级水力裂缝压裂作业压裂液返排结束时的强化磁场；
步骤13:向井筒注入前置液，在第二个预定的压裂部位处压开地层形成第二级水力裂
缝；步骤14:向井筒注入磁性支撑剂、非磁性支撑剂和压裂液均匀混合的混砂液；在携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液充满井筒但未进入前置液压开的第二级水力裂缝之前测量支撑剂进入第二级水力裂缝前的背景磁场；
步骤15:随着携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液不断注入地层水力裂缝中，测量支撑剂进入第二级水力裂缝的强化磁场；
步骤16:根据步骤15所测量的支撑剂进入第二级水力裂缝的强化磁场和步骤14所测量的支撑剂进入第二级水力裂缝前的背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示第二级水力裂缝压裂过程中磁性支撑剂分布和裂缝参数变化；
步骤17:压裂井井筒中的磁性支撑剂、非磁性支撑剂与压裂液的均匀混砂液被完全替入水力裂缝中时，测量支撑剂全部替入第二级水力裂缝时的强化磁场；
步骤18:根据步骤17所测量的支撑剂全部替入第二级水力裂缝时的强化磁场和步骤12所测量的第一级水力裂缝压裂作业压裂液返排结束时的强化磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示支撑剂全部进入第二级水力裂缝后的磁性支撑剂分布和裂缝参数；
步骤19:压裂液返排，完成第二级水力裂缝压裂，测量第二级水力裂缝压裂作业压裂液返排结束时的强化磁场；
步骤20:重复上述步骤13 步骤19，进行下一级水力裂缝监测工作。相对于现有技术，本发明的优势在于:
1、本发明能从地面、本井·、邻井跟踪磁性支撑剂在地层水力裂缝中的运动及分布状态，具备地下跟踪能力。2、本发明根据磁性支撑剂在水力裂缝中的分布状态能确定有效水力裂缝的尺寸、形态、走向。3、本发明利用磁性支撑剂能实时监测压裂施工过程，为施工工艺的优化、调整提供了一种新的手段。4、本发明可监测压裂返排过程中支撑剂的运移情况。5、本发明可实现压裂后水力裂缝的多次重复测量，也可实现重复压裂、多级压裂的监测。6、本发明可有效解决压裂液返排过程中的固体颗粒运移、进入井筒而损坏井下、地面生产设备的问题。
图1为基于磁性支撑剂的水力裂缝监测系统的结构示意图。图中，1、磁性支撑剂容器；2、非磁性支撑剂容器；3、支撑剂混合器；4、混砂车；5、压裂液容器；6、压裂井；7、水力裂缝；8、磁性支撑剂输送管线；9、非磁性支撑剂输送管线；10、均勻混合支撑剂输送管线；11、压裂液输送管线；12、第一混砂液输送管线；13、混砂液进入裂缝的通道；14、邻井；15、地面；16、地面磁力计；17、压裂井磁力计；18、邻井磁力计；19、计算机数据处理中心；20、地面磁力计与计算机数据处理中心通讯线路；21、压裂井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路；22、邻井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路；
23、高压泵组；24、第二混砂液输送管线。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作详细的说明。如图1所示，基于磁性支撑剂的水力裂缝监测系统，包括:磁性支撑剂容器1、非磁性支撑剂容器2、支撑剂混合容器3、混砂车4、高压泵组23、压裂液容器5、磁性支撑剂输送管线8、非磁性支撑剂输送管线9、混合支撑剂输送管线10、压裂液输送管线11、第一混砂液输送管线12、地面磁力计16、压裂井磁力计17、邻井磁力计18、计算机数据处理中心19、地面磁力计与计算机数据处理中心通讯线路20、压裂井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路21、邻井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路22、高压泵组23、第二混砂液输送管线24。磁性支撑剂容器1带有磁屏蔽装置，磁性支撑剂容器I中储存磁性支撑剂；磁性支撑剂为磁化的压裂支撑剂，具备非磁性支撑剂的力学性能和显著的磁性特征，由磁性、超磁和/或顺磁性材料与非磁性支撑剂复合而成，磁性材料由元素周期表中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、f凡、铬、猛、铁、钴、镍、错、银、钥、错、钮、钇、铪、钽、钨、钼或者上述元素的任意组合。非磁性支撑剂容器2中储存非磁性支撑剂；非磁性支撑剂为非磁化的压裂支撑齐U，具有足够的抗压强度和抗磨损能力，能耐受注入时的强大压力和摩擦力，并有效地支撑人工裂缝，如陶瓷颗粒支撑剂、石英砂支撑剂、玻璃球支撑剂、塑料球支撑剂、核桃壳支撑齐U、树脂包覆支撑剂。
所述的磁性支撑剂容器I通过磁性支撑剂输送管线8与支撑剂混合器3相连、非磁性支撑剂容器2通过非磁性支撑剂输送管线9与支撑剂混合器3相连；磁性支撑剂、非磁性支按预定体积比例进入支撑剂混合器3中进行均匀混合形成混合支撑剂，所述磁性支撑剂占混合支撑剂的体积比例在10%到100%之间。所述的支撑剂混合器3通过混合支撑剂输送管线10与混砂车4相连，压裂液容器5通过压裂液输送管线11与混砂车4相连；经支撑剂混合器3进行均匀混合后的混合支撑剂通过混合支撑剂输送管线10进入混砂车4 ;压裂液容器5中储存压裂液，压裂液通过压裂液输送管线11进入混砂车4 ;支撑剂和压裂液在混砂车4内混合均匀形成混砂液。混砂车4通过第一混砂液输送管线12与高压泵组23相连，高压泵组23通过第二混砂液输送管线24与压裂井6的井筒相连；所述的经混砂车4均匀混合后的混砂液通过第一混砂液输送管线12进入高压泵组23增压，经增压后的高压混砂液经第二混砂液输送管线24进入压裂井6的井筒中，然后经过混砂液进入裂缝的通道13进入水力裂缝7中。地面磁力计16位于以压裂井6为中心的地面15上，由多个磁力计构成一个磁力计组，从地面监测磁参数 变化；压裂井磁力计17位于压裂井6井筒中的压裂层段附近，由多个磁力计构成一个磁力计组，从压裂井6本井监测磁参数变化；邻井磁力计18位于邻井14中与压裂井压裂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14中监测磁参数变化。计算机数据处理中心19位于压裂井6井场地面15上，计算机数据处理中心19分别通过地面磁力计与计算机数据处理中心通讯线路20、压裂井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路21、邻井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路22与地面磁力计16、压裂井磁力计17、邻井磁力计18相连，计算机数据处理中心19采集、保存地面磁力计16、压裂井磁力计17、邻井磁力计18的测量信息并计算、显示支撑剂分布状态和水力裂缝参数。所述的地面磁力计16、压裂井磁力计17、邻井磁力计18检测压裂前的背景磁场和压裂后的强化磁场。压裂前的背景磁场是指地层水力裂缝7中引入新的磁性支撑剂之前测得的磁场；压裂后的强化磁场是指地层水力裂缝7中引入新的磁性支撑剂之后测得的磁场。所述的地面磁力计16、压裂井磁力计17、邻井磁力计18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计算机数据处理中心通讯线路20、压裂井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路21、邻井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路22送入计算机数据处理中心19。所述的计算机数据处理中心19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地层水力裂缝7中引入磁性支撑剂后产生的磁异常，然后根据磁场三分量、总磁场强度参数、磁性支撑剂的磁化率、支撑剂注入体积、压裂井段大致深度等参数，利用 磁异常反演算法得到磁性支撑剂在水力裂缝中的分布状态，进而确定和显示水力裂缝参数(裂缝高度、裂缝长度、裂缝宽度、裂缝走向、裂缝方位)；该功能可以根据现有技术中的水力裂缝磁异常数据采集与反演解释软件实现。实施例1
基于磁性支撑剂的水力裂缝监测方法，采用上述监测系统，采用实时监测方式，在布置好压裂井的监测现场后开始压裂全过程监测，具体步骤如下:
步骤1:布置监测现场
在压裂设备和压裂材料进入压裂现场之前，根据压裂井6周围实际环境，以压裂井6为中心在地面15布置一组地面磁力计16，在压裂井6压裂层段附近布置一组压裂井磁力计17，在邻井14中对应压裂层段深度处布置一组邻井磁力计18，并将地面磁力计16、压裂井磁力计17、邻井磁力计18分别通过地面磁力计与计算机数据处理中心通讯线路20、压裂井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路21、邻井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路22与计算机数据处理中心19相连；
步骤2:启动计算机数据处理中心19，测量初始背景磁场；
步骤3:压裂设备和压裂材料现场就位；
步骤4:测量压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场；
步骤5:向井筒6中注入前置液，在预定的压裂部位压开地层形成水力裂缝7 ；
步骤6:将磁性支撑剂和非磁性支撑剂在支撑剂混合器3中均匀混合，然后与压裂液在混砂车4中均匀混合形成混砂液并注入压裂井6井筒中；
步骤7:在携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液充满井筒但未进入前置液压开的裂缝之前测量支撑剂进入裂缝前的背景磁场；
步骤8:随着携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液不断注入地层水力裂缝中，测量支撑剂进入裂缝的强化磁场；
步骤9:根据步骤8所测量的支撑剂进入裂缝的强化磁场和步骤7所测量的支撑剂进入裂缝前的背景磁场，由计算机数据处理中心19进行数据预处理后得到与地面15、压裂井6、邻井14所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示压裂过程中磁性支撑剂分布和裂缝参数变化；
步骤10:压裂井6井筒中的磁性支撑剂、非磁性支撑剂与压裂液的均匀混砂液被完全替入水力裂缝13中时，测量支撑剂全部替入裂缝时的强化磁场；
步骤11:根据步骤10所测量的支撑剂全部替入裂缝时的强化磁场和步骤4所测量的压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场，由计算机数据处理中心19进行数据预处理后得到与地面15、压裂井6、邻井14所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示支撑剂全部进入水力裂缝后的磁性支撑剂分布和裂缝参数。实施例2:
水力压裂返排过程实时监测方法的工作方法，如实施例1所述的工作方法，区别在于还需进行如下步骤:
步骤12:压裂液返排过程中测量压裂液返排时的强化磁场；
步骤13:根据步骤12所测量的压裂液返排时的强化磁场和步骤4所测量的压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场，由计算机数据处理中心19进行数据预处理后得到与地面15、压裂井6、邻井14所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示压裂液返排过程中磁性支撑剂分布和裂缝参数变化；
步骤14:压裂液返排结束时测量压裂液返排结束时的强化磁场；
步骤15:根据步骤14所测量的压裂液返排结束时的强化磁场和步骤4所测量的压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场，由计算机数据处理中心19进行数据预处理后得到与地面15、压裂井6、 邻井14所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，显示压裂液返排结束后磁性支撑剂分布和裂缝参数。实施例3:
压裂井投产一段时间后进行重复/多次水力裂缝监测方法的工作方法，采用上述监测系统，包括如下步骤:
步骤1:布置监测现场
压裂井投产一段时间后进行重复/多次水力裂缝监测作业，根据压裂井6周围实际环境，以压裂井6为中心在地面15布置一组地面磁力计16，在压裂井6压裂层段附近布置一组压裂井磁力计17，在邻井14中对应压裂层段深度处布置一组邻井磁力计18，磁力计的布置数量和布置位置与该井进行最近一次水力压裂作业过程中实时监测水力裂缝时的磁力计布置数量和布置位置保持一致；并将地面磁力计16、压裂井磁力计17、邻井磁力计18分别通过地面磁力计与计算机数据处理中心通讯线路20、压裂井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路21、邻井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路22与计算机数据处理中心19相连；
步骤2:启动计算机数据处理中心19，测量压裂井投产一段时间后的强化磁场；
步骤3:根据步骤2所测量的压裂井投产一段时间后的强化磁场和该井实施最近一次水力压裂作业时如实施案例I中步骤2所测量的初始背景磁场，由计算机数据处理中心19进行数据预处理后得到与地面15、压裂井6、邻井14所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，显示压裂井投产一段时间后磁性支撑剂分布和裂缝参数。实施例4:
压裂井投产一段时间后进行重复压裂时水力裂缝实时监测方法的工作方法，采用上述监测系统，包括如下步骤:
步骤1:监测现场布置
压裂井投产一段时间后在该井进行重复压裂作业，在压裂设备和压裂材料进入压裂现场之前，根据压裂井6周围实际环境，以压裂井6为中心在地面15布置一组地面磁力计16，在压裂井6压裂层段附近布置一组压裂井磁力计17，在邻井14中对应压裂层段深度处布置一组邻井磁力计18，磁力计的布置数量和布置位置与该井进行最近一次水力压裂作业过程中实时监测水力裂缝时的磁力计布置数量和布置位置保持一致；并将地面磁力计16、压裂井磁力计17、邻井磁力计18分别通过地面磁力计与计算机数据处理中心通讯线路20、压裂井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路21、邻井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路22与计算机数据处理中心19相连；
步骤2:启动计算机数据处理中心19，测量重复压裂前的初始背景磁场；
步骤3:压裂设备和压裂材料现场就位； 步骤4:测量压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场；
步骤5:向井筒6中注入前置液，在预定的压裂部位处压开地层形成水力裂缝7 ;
步骤6:将磁性支撑剂和非磁性支撑剂在支撑剂混合器3中均匀混合，然后与压裂液在混砂车4中均匀混合形成混砂液并注入压裂井6井筒中；
步骤7:在携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液充满井筒但未进入前置液压开的裂缝之前测量支撑剂进入裂缝前的背景磁场；
步骤8:随着携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液不断注入地层水力裂缝中，测量支撑剂进入裂缝的强化磁场；
步骤9:根据步骤8所测量的支撑剂进入裂缝的强化磁场和步骤7所测量的支撑剂进入裂缝前的背景磁场，由计算机数据处理中心19进行数据预处理后得到与地面15、压裂井
6、邻井14所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示重复压裂过程中磁性支撑剂分布和裂缝参数变化；
步骤10:压裂井6井筒中的磁性支撑剂、非磁性支撑剂与压裂液的均匀混砂液被完全替入水力裂缝13中时，测量支撑剂全部替入裂缝时的强化磁场；
步骤11:根据步骤10所测量的支撑剂全部替入裂缝时的强化磁场和步骤4所测量的压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场，由计算机数据处理中心19进行数据预处理后得到与地面15、压裂井6、邻井14所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示重复压裂时支撑剂全部进入水力裂缝后的磁性支撑剂分布和裂缝参数。实施例5:
多级压裂水力裂缝实时监测方法的工作方法，采用上述监测系统，包括如下步骤:
步骤1:布置监测现场
在压裂设备和压裂材料进入压裂现场之前，根据压裂井6周围实际环境，以压裂井6为中心在地面15布置一组地面磁力计16，在压裂井6压裂层段附近布置一组压裂井磁力计17，在邻井14中对应压裂层段深度处布置一组邻井磁力计18，并将地面磁力计16、压裂井磁力计17、邻井磁力计18分别通过地面磁力计与计算机数据处理中心通讯线路20、压裂井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路21、邻井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路22与计算机数据处理中心19相连；
步骤2:启动计算机数据处理中心19，测量初始背景磁场；
步骤3:压裂设备和压裂材料现场就位；
步骤4:测量压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场；
步骤5:向井筒6中注入前置液，在第一个预定的压裂部位处压开地层形成第一级水力裂缝7 ;
步骤6:将磁性支撑剂和非磁性支撑剂在支撑剂混合器3中均匀混合，然后与压裂液在混砂车4中均匀混合形成混砂液并注入压裂井6井筒中；
步骤7:在携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液充满井筒但未进入前置液压开的第一级水力裂缝之前测量支撑剂进入第一级水力裂缝前的背景磁场；
步骤8:随着携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液不断注入地层水力裂缝中，测量支撑剂进入第一级水力裂缝的强化磁场；
步骤9:根据步骤8所测量的支撑剂进入第一级水力裂缝的强化磁场和步骤7所测量的支撑剂进入第一级水力裂缝前的背景磁场，由计算机数据处理中心19进行数据预处理后得到与地面15、压裂井6、邻井14所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示第一级水力裂缝压裂过程中磁性支撑剂分布和裂缝参数变化；
步骤10:压裂井6井筒中的磁性支撑剂、非磁性支撑剂与压裂液的均匀混砂液被完全替入水力裂缝13中时，测量支撑剂全部替入第一级水力裂缝时的强化磁场；
步骤11:根据步骤10所测量的支撑剂全部替入第一级水力裂缝时的强化磁场和步骤4所测量的压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场，由计算机数据处理中心19进行数据预处理后得到与地面15、压裂井6、邻井14所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示支撑剂全部进入第一级水力裂缝后的磁性支撑剂分布和裂缝参数；
步骤12:压裂液返排，完成第一级水力裂缝压裂，测量第一级水力裂缝压裂作业压裂液返排结束时的强化磁场；
步骤13:向井筒注入前置液，在第二个预定的压裂部位处压开地层形成第二级水力裂
缝；
步骤14:向井筒注入磁性支撑剂、非磁性支撑剂和压裂液均匀混合的混砂液；在携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液充满井筒但未进入前置液压开的第二级水力裂缝之前测量支撑剂进入第二级水力裂缝前的背景磁场；
步骤15:随着携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液不断注入地层水力裂缝中，测量支撑剂进入第二级水力裂缝的强化磁场；
步骤16:根据步骤15所测量的支撑剂进入第二级水力裂缝的强化磁场和步骤14所测量的支撑剂进入第二级 水力裂缝前的背景磁场，由计算机数据处理中心19进行数据预处理后得到与地面15、压裂井6、邻井14所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示第二级水力裂缝压裂过程中磁性支撑剂分布和裂缝参数变化；
步骤17:压裂井6井筒中的磁性支撑剂、非磁性支撑剂与压裂液的均匀混砂液被完全替入水力裂缝13中时，测量支撑剂全 部替入第二级水力裂缝时的强化磁场；
步骤18:根据步骤17所测量的支撑剂全部替入第二级水力裂缝时的强化磁场和步骤12所测量的第一级水力裂缝压裂压裂液返排结束时的强化磁场，由计算机数据处理中心19进行数据预处理后得到与地面15、压裂井6、邻井14所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示支撑剂全部进入第二级水力裂缝后的磁性支撑剂分布和裂缝参数；
步骤19:压裂液返排，完成第二级水力裂缝压裂，测量第二级水力裂缝压裂作业压裂液返排结束时的强化磁场；
步骤20:重复上述步骤13 步骤19，进行下一级水力裂缝监测工作。
权利要求
1.一种基于磁性支撑剂的水力裂缝监测系统，包括:磁性支撑剂容器、非磁性支撑剂容器、支撑剂混合容器、混砂车、高压泵组、压裂液容器、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、计算机数据处理中心、磁力计、磁力计与计算机数据处理中心通讯线路、高压泵组、第二混砂液输送管线；其特征在于:磁性支撑剂容器中储存磁性支撑剂，非磁性支撑剂容器中储存非磁性支撑剂；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；磁性支撑剂、非磁性支按预定体积比例进入支撑剂混合器中进行均匀混合形成混合支撑剂；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；经支撑剂混合器进行均匀混合后的混合支撑剂通过混合支撑剂输送管线进入混砂车；压裂液容器中储存压裂液，压裂液通过压裂液输送管线进入混砂车；支撑剂和压裂液在混砂车内混合均匀形成混砂液；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压裂井的井筒相连；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，经增压后的高压混砂液经第二混砂液输送管线进入压裂井的井筒中，然后经过混砂液进入裂缝的通道进入水力裂缝中；磁力计通过通讯线路与计算机数据处理中心相连，计算机数据处理中心采集、保存磁力计的测量信息并计算、显示支撑剂分布状态和水力裂缝参数。
2.根据权利要求1所述的基于磁性支撑剂的水力裂缝监测系统，其特征在于:磁力计包括地面磁力计、压裂井磁力计和/或邻井磁力计。
3.根据权利要求1-2所述的基于磁性支撑剂的水力裂缝监测系统，其特征在于:地面磁力计通过地面磁力计与计算机数据处理中心通讯线路与计算机数据处理中心相连，压裂井磁力计通过压裂井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路与计算机数据处理中心相连，邻井磁力计通过邻井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路与计算机数据处理中心相连。
4.根据权利要求1-3所述的基于磁性支撑剂的水力裂缝监测系统，其特征在于:所述磁性支撑剂占混合支撑剂的体积比例在10%到100%之间；磁性支撑剂容器带有磁屏蔽装置。
5.根据权利要求1-4所述的基于磁性支撑剂的水力裂缝监测系统，其特征在于:所述的地面磁力计、压裂井磁力计、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，从地面监测磁参数变化；压裂井磁力计位于压裂井井筒中的压裂层段附近处，由多个磁力计构成一个磁力计组，从压裂井本井监测磁参数变化；邻井磁力计位于邻井中与压裂井压裂层段深度对应的深度处，由多个磁力计构成一个磁力计组，从邻井中监测磁参数变化。
6.一种基于磁性支撑剂的水力裂缝监测方法，采用权利要求1-5所述的监测系统，采用实时监测方式，在布置好压裂井的监测现场后开始压裂全过程监测，具体步骤如下: 步骤1:布置监测现场 在压裂设备和压裂材料进入压裂现场之前，根据压裂井周围实际环境，以压裂井为中心在地面布置一 组地面磁力计，在压裂井压裂层段附近布置一组压裂井磁力计，在邻井中对应压裂层段深度处布置一组邻井磁力计，并将地面磁力计、压裂井磁力计、邻井磁力计分别通过地面磁力计与计算机数据处理中心通讯线路、压裂井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路、邻井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路与计算机数据处理中心相连； 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:压裂设备和压裂材料现场就位； 步骤4:测量压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场； 步骤5:向井筒 中注入前置液，在预定的压裂部位处压开地层形成水力裂缝； 步骤6:将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并注入压裂井井筒中； 步骤7:在携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液充满井筒但未进入前置液压开的裂缝之前测量支撑剂进入裂缝前的背景磁场； 步骤8:随着携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液不断注入地层水力裂缝中，测量支撑剂进入裂缝的强化磁场； 步骤9:根据步骤8所测量的支撑剂进入裂缝的强化磁场和步骤7所测量的支撑剂进入裂缝前的背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对t匕，实时显示压裂过程中磁性支撑剂分布和裂缝参数变化； 步骤10:压裂井井筒中的磁性支撑剂、非磁性支撑剂与压裂液的均匀混砂液被完全替入水力裂缝中时，测量支撑剂全部替入裂缝时的强化磁场； 步骤11:根据步骤10所测量的支撑剂全部替入裂缝时的强化磁场和步骤4所测量的压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示支撑剂全部进入水力裂缝后的磁性支撑剂分布和裂缝参数。
7.一种水力压裂返排过程实时监测方法的工作方法，包括权利要求6所述的工作方法，其特征在于，还需进行如下步骤: 步骤12:压裂液返排过程中测量压裂液返排时的强化磁场； 步骤13:根据步骤12所测量的压裂液返排时的强化磁场和步骤4所测量的压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示压裂液返排过程中磁性支撑剂分布和裂缝参数变化； 步骤14:压裂液返排结束时测量压裂液返排结束时的强化磁场； 步骤15:根据步骤14所测量的压裂液返排结束时的强化磁场和步骤4所测量的压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，显示压裂液返排结束后磁性支撑剂分布和裂缝参数。
8.—种压裂井投产一段时间后进行重复/多次水力裂缝监测方法的工作方法，采用权利要求1-5所述的监测系统，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1:布置监测现场 压裂井投产一段时间后进行重复/多次水力裂缝监测作业，根据压裂井周围实际环境，以压裂井为中心在地面布置一组地面磁力计，在压裂井压裂层段附近布置一组压裂井磁力计，在邻井中对应压裂层段深度处布置一组邻井磁力计，磁力计的布置数量和布置位置与该井进行最近一次水力压裂作业过程中实时监测水力裂缝时的磁力计布置数量和布置位置保持一致；并将地面磁力计、压裂井磁力计、邻井磁力计分别通过地面磁力计与计算机数据处理中心通讯线路、压裂井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路、邻井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路与计算机数据处理中心相连； 步骤2:启动计算机数据处理中心，测量压裂井投产一段时间后的强化磁场； 步骤3:根据步骤2所测量的压裂井投产一段时间后的强化磁场和该井实施最近一次水力压裂作业时所测量的初始背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，显示压裂井投产一段时间后磁性支撑剂分布和裂缝参数。
9.一种压裂井投产一段时间后进行重复压裂时水力裂缝实时监测方法的工作方法，采用权利要求1-5所述的监测系统，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1:监测现场布置 压裂井投产一段时间后在该井进行重复压裂作业，在压裂设备和压裂材料进入压裂现场之前，根据压裂井周围实际环境，以压裂井为中心在地面布置一组地面磁力计，在压裂井压裂层段附近布置一组压裂井磁力计，在邻井中对应压裂层段深度处布置一组邻井磁力计，磁力计的布置数量和布置位置与该井进行最近一次水力压裂作业过程中实时监测水力裂缝时的磁力计布置数量和布置位置保持一致；并将地面磁力计、压裂井磁力计、邻井磁力计分别通过地面磁力计与计算机数据处理中心通讯线路、压裂井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路、邻井磁 力计与计算机数据处理中心通讯线路与计算机数据处理中心相连；步骤2:启动计算机数据处理中心，测量重复压裂前的初始背景磁场； 步骤3:压裂设备和压裂材料现场就位； 步骤4:测量压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场； 步骤5:向井筒中注入前置液，在预定的压裂部位处压开地层形成水力裂缝； 步骤6:将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并注入压裂井井筒中； 步骤7:在携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液充满井筒但未进入前置液压开的裂缝之前测量支撑剂进入裂缝前的背景磁场； 步骤8:随着携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液不断注入地层水力裂缝中，测量支撑剂进入裂缝的强化磁场； 步骤9:根据步骤8所测量的支撑剂进入裂缝的强化磁场和步骤7所测量的支撑剂进入裂缝前的背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对t匕，实时显示重复压裂过程中磁性支撑剂分布和裂缝参数变化； 步骤10:压裂井井筒中的磁性支撑剂、非磁性支撑剂与压裂液的均匀混砂液被完全替入水力裂缝中时，测量支撑剂全部替入裂缝时的强化磁场； 步骤11:根据步骤10所测量的支撑剂全部替入裂缝时的强化磁场和步骤4所测量的压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示重复压裂时支撑剂全部进入水力裂缝后的磁性支撑剂分布和裂缝参数。
10.一种多级压裂水力裂缝实时监测方法的工作方法，采用权利要求1-5所述的监测系统，包括如下步骤: 步骤1:布置监测现场 在压裂设备和压裂材料进入压裂现场之前，根据压裂井周围实际环境，以压裂井为中心在地面布置一组地面磁力计，在压裂井压裂层段附近布置一组压裂井磁力计，在邻井中对应压裂层段深度处布置一组邻井磁力计，并将地面磁力计、压裂井磁力计、邻井磁力计分别通过地面磁力计与计算机数据处理中心通讯线路、压裂井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路、邻井磁力计与计算机数据处理中心通讯线路与计算机数据处理中心相连； 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:压裂设备和压裂材料现场就位； 步骤4:测量压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场； 步骤5:向井筒中注入前置液，在第一个预定的压裂部位处压开地层形成第一级水力裂缝； 步骤6:将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并注入压裂井井筒中； 步骤7:在携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液充满井筒但未进入前置液压开的第一级水力裂缝之前测量支撑剂进入第一级水力裂缝前的背景磁场； 步骤8:随着携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液不断注入地层水力裂缝中，测量支撑剂进入第一级水力裂缝的强化磁场； 步骤9:根据步骤8所测量的支撑剂进入第一级水力裂缝的强化磁场和步骤7所测量的支撑剂进入第一级水力裂缝前的背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示第一级水力裂缝压裂过程中磁性支撑剂分布和裂缝参数变化； 步骤10:压裂井井筒中的磁性支撑剂、非磁性支撑剂与压裂液的均匀混砂液被完全替入水力裂缝中时，测量支撑剂全部替入第一级水力裂缝时的强化磁场； 步骤11:根据步骤10所测量的支撑剂全部替入第一级水力裂缝时的强化磁场和步骤4所测量的压裂设备与压裂材料就位时的背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示支撑剂全部进入第一级水力裂缝后的磁性支撑剂分布和裂缝参数； 步骤12:压裂液返排，完成第一级水力裂缝压裂，测量第一级水力裂缝压裂作业压裂液返排结束时的强化磁场； 步骤13:向井筒注入前置液，在第二个预定的压裂部位处压开地层形成第二级水力裂缝； 步骤14:向井筒注入磁性支撑剂、非磁性支撑剂和压裂液均匀混合的混砂液；在携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液充满井筒但未进入前置液压开的第二级水力裂缝之前测量支撑剂进入第二级水力裂缝前的背景磁场； 步骤15:随着携带磁性支撑剂和非磁性支撑剂的混砂液不断注入地层水力裂缝中，测量支撑剂进入第二级水力裂缝的强化磁场； 步骤16:根据步骤15所测量的支撑剂进入第二级水力裂缝的强化磁场和步骤14所测量的支撑剂进入第二级水力裂缝前的背景磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示第二级水力裂缝压裂过程中磁性支撑剂分布和裂缝参数变化； 步骤17:压裂井井筒中的磁性支撑剂、非磁性支撑剂与压裂液的均匀混砂液被完全替入水力裂缝中时，测量支撑剂全部替入第二级水力裂缝时的强化磁场； 步骤18:根据步骤17所测量的支撑剂全部替入第二级水力裂缝时的强化磁场和步骤12所测量的第一级水力裂缝压裂作业压裂液返排结束时的强化磁场，由计算机数据处理中心进行数据预处理后得到与地面、压裂井、邻井所对应的三组磁异常数据，然后分别反演出磁性支撑剂分布和裂缝参数，最后通过综合对比，实时显示支撑剂全部进入第二级水力裂缝后的磁性支撑剂分布和裂缝参数； 步骤19:压裂液返排，完成第二级水力裂缝压裂，测量第二级水力裂缝压裂作业压裂液返排结束时的强化磁场； 步骤20:重复上 述步骤13 步骤19，进行下一级水力裂缝监测工作。
全文摘要
本发明属于石油勘探开发领域，涉及一种监测压裂裂缝的系统和方法。监测系统包括磁性支撑剂容器、非磁性支撑剂容器、磁力计、计算机数据处理中心；磁性支撑剂和非磁性支撑剂在支撑剂混合器中混合后通过混合支撑剂输送管线进入混砂车，储存在压裂液容器中的压裂液通过压裂液输送管线进入混砂车；混砂液通过输送管线进入压裂井，然后进入水力裂缝中；位于地面、本井和/或邻井的磁力计通过通讯线路与计算机数据处理中心相连，计算机数据处理中心采集、保存磁力计的测量信息并计算、显示支撑剂分布状态和水力裂缝参数。本发明能跟踪水力裂缝中支撑剂的运动及分布状态，确定有效水力裂缝的尺寸、形态、走向，可监测压裂返排过程中支撑剂的运移情况。
文档编号E21B47/00GK103233720SQ20131014972
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月26日 优先权日2013年4月26日
发明者刘均荣, 姚军, 王月英, 孙致学, 黄朝琴 申请人:中国石油大学(华东)