示踪陶粒的制备及利用该示踪陶粒探测压裂缝宽的方法

摘要

本发明提供一种示踪陶粒的制备的方法，该方法包括将中子俘获材料送入球磨机中，接着向球磨机中加入铝矾土，进行研磨，得到混合磨粉；将混合磨粉送入造粒机中进行造粒，造粒完成后进行筛分处理；筛分完成后送入回转窑，进行焙烧，焙烧后进行冷却，并对成品进行筛分。所述示踪陶粒进行地层压裂缝宽探测，该方法包括将制备的示踪陶粒注入待探测的地层裂缝中；利用示踪陶粒配套检测仪器向地层中发射高能快中子，并探测这些快中子经过地层减速以后没有被地层俘获的热中子；利用长、短源距探测器探测快中子束发射后2160us的热中子计数率，根据各道记录的中子数据，求取地层的宏观中子俘获截面。本发明可以有效、精确、定量地确定地层的裂缝宽度。

说明书

技术领域

本发明属于示踪陶粒领域，尤其涉及示踪陶粒的制备及利用该示踪陶粒探测压裂缝宽的方法。

背景技术

示踪陶粒压裂裂缝评价技术主要用于描述垂向裂缝高度(支撑剂铺置高度)。示踪陶粒中含有高中子俘获截面与高俘获伽马截面的钆(Gd)元素，它改变中子-中子或中子-伽马测井响应，通过对比压裂前后测井资料，能够识别人工裂缝高度。虽然压裂是一项高效施工工艺，但仍然有压裂后评价井眼附近裂缝形态的需求：有时由于各种原因(如地层异常、射孔炮眼堵塞等)没有有效地压开某些设计压裂层段；压裂裂缝还可能沿垂向过度延展，超过设计压裂层段。准确评价压开裂缝位置(高度)与宽度有助于本井未来措施方案的制定，也有助于同一区块其它井压裂方案的调整。

在压裂过程中，示踪陶粒有时可能出现在异常区域，存在于水泥环或挂井壁上，这些情况均影响测井仪对示踪陶粒所在裂缝的测量，因此需要排除示踪陶粒所在非正常区域的干扰，对裂缝进行监测。

因此，提出示踪陶粒的制备及利用该示踪陶粒探测压裂缝宽的方法，能够有效、精确、定量地确定地层的裂缝宽度，并分析压裂作业情况。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种示踪陶粒的制备的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：将中子俘获材料送入球磨机中，接着向球磨机中加入铝矾土，进行研磨，得到混合磨粉；

步骤2：将混合磨粉送入造粒机中进行造粒，造粒完成后进行筛分处理；

步骤3：筛分完成后送入回转窑，进行焙烧，焙烧后进行冷却，并对成品进行筛分，获得性能优越的示踪陶粒。

优选的，所述中子俘获材料的熔点为1600℃。

优选的，所述回转窑的焙烧温度为1300℃。

优选的，利用得到的示踪陶粒进行地层压裂缝宽探测，该方法包括以下步骤：

步骤A：将制备的示踪陶粒注入待探测的地层裂缝中；

步骤B：利用示踪陶粒配套检测仪器向地层中发射高能快中子，并探测这些快中子经过地层减速以后没有被地层俘获的热中子；

步骤C：利用长、短源距探测器探测快中子束发射后2160us的热中子计数率，根据各道记录的中子数据，求取地层的宏观中子俘获截面；

步骤D：由于示踪陶粒中添加有对中子有超强的俘获能力的材料，使得得到的长、短源距计数率、中子俘获截面曲线均会相应的在示踪陶粒填充的地层发生明显变化，进而便于对地层的压裂缝宽进行计算。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明的示踪陶粒通过与其配套的检测仪器可以有效、精确、定量地确定地层的裂缝宽度，并分析压裂作业情况。

2、本发明的示踪陶粒具有示踪性，但其本身不具有放射性，还具备普通陶粒所有物理性能，其示踪元素可以共存于陶粒支撑剂中，具有超强的中子俘获能力，不存在残留污染，不污染作业管柱，不存在放射性返排液，对人体和环境都没有伤害，安全可靠。

附图说明

图1是本发明的对比例1中的示踪陶粒的俘获截面对比图；

图2是本发明的对比例2中的示踪陶粒的俘获截面对比图；

图3是本发明的对比例3中的示踪陶粒的俘获截面对比图；

图4是本发明的对比例4中的示踪陶粒的俘获截面对比图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

实施例：

如附图1所示，本发明提供一种示踪陶粒的制备的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：将中子俘获材料送入球磨机中，所述中子俘获材料的熔点为1600℃，接着向球磨机中加入铝矾土，进行研磨，得到混合磨粉；

步骤2：将混合磨粉送入造粒机中进行造粒，造粒完成后进行筛分处理；

步骤3：筛分完成后送入回转窑，在焙烧温度为1300℃的条件下进行焙烧，焙烧后进行冷却，并对成品进行筛分，获得性能优越的示踪陶粒。

具体的，利用得到的示踪陶粒进行地层压裂缝宽探测，该方法包括以下步骤：

步骤A：将制备的示踪陶粒注入待探测的地层裂缝中；

步骤B：利用示踪陶粒配套检测仪器向地层中发射高能快中子，并探测这些快中子经过地层减速以后没有被地层俘获的热中子；

步骤C：利用长、短源距探测器探测快中子束发射后2160us的热中子计数率，根据各道记录的中子数据，求取地层的宏观中子俘获截面；

步骤D：由于示踪陶粒中添加有对中子有超强的俘获能力的材料，使得得到的长、短源距计数率、中子俘获截面曲线均会相应的在示踪陶粒填充的地层发生明显变化，进而便于对地层的压裂缝宽进行计算。

对比例1：

在某郊外对不同比例示踪陶粒砂检测实验，示踪陶粒砂比例的选取分别为0％，1％，3％，5％，10％，30％，100％。

如附图1所示，分别将10％，30％，100％的示踪陶粒进行现场短源距计数率及俘获截面，结果显示，示踪陶粒为100％的俘获截面值较高，均值为16.02c.u，比例为30％及10％的示踪陶粒的俘获截面均值相差不大，其中30％的示踪陶粒的均值为14.82c.u，10％的示踪陶粒的均值为14.79c.u。

对比例2：

如附图2所示，分别将0％，1％，3％，5％的示踪陶粒进行现场短源距计数率及俘获截面，结果显示，比例为5％的示踪陶粒的俘获截面均值为15.24c.u，3％的示踪陶粒的均值为13.27c.u，1％的示踪陶粒的均值为13.25c.u，0％的示踪陶粒的均值为13.87c.u。

对比例3：

如附图3所示，分别将10％，30％的示踪陶粒进行现场短源距计数率及俘获截面，结果发现示踪陶粒砂为30％与0％的俘获截面值有一定的差别，相关性较好。

对比例4：

如附图4所示，分别将为100％、0％的示踪陶粒进行现场短源距计数率及俘获截面，结果发现示踪陶粒砂为100％与0％的俘获截面值相差较大，相关性更好。

综上，通过对比例1-4的对比，可以得知示踪陶粒砂为100％比例时俘获截面值最高，但施工成本较高，示踪陶粒砂为比例为30％时是取得可参考俘获截面值的最低比例，选择示踪陶粒砂的比例应在30％-100％之间。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及等同物限定。