纳米磁流体裂缝监测数值模拟研究

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• 论文作者：罗明良 ; 孙涛 ; 袁振东 ; 刘均荣 ; 温庆志 ; 张雨
• 年：2016
• 作者机构：中国石油大学(华东)石油工程学院;
• 论文关键词：纳米磁流体 ; 对流-扩散 ; 磁化率 ; 诱导磁场 ; 数值模拟
• 会议召开时间：2016-10-20
• 会议录名称：第九届全国流体力学学术会议论文摘要集
• 语种：中文
• 分类号：TB381
• 学会代码：AGLU
• 会议名称：第九届全国流体力学学术会议
• 会议地点：中国江苏南京
• 主办单位：中国力学学会流体力学专业委员会
• 学会名称：中国力学学会
• 页数：1
• 文件大小：41k
• 原文格式：O
• 会议级别：全国

摘要

为评估压裂作业效果或优化压裂设计,裂缝监测至关重要。裂缝监测技术可以获得水力裂缝延在地下的伸状况,几何形态、尺寸、方位等诸多参数信息。目前矿场使用的裂缝监测方法主要有模型法、温度测井、地面井下测斜仪和微地震监测等。其中微地震监测是使用最为广泛的方法,但也存在不够准确、不能测量支撑剂和流体的分布、易受干扰、反演计算量大等不足。纳米磁流体是一种近年来研究较为广泛的智能材料,有着超顺磁特性、磁流变特性、磁过热特性等诸多特性。将纳米磁流体注入裂缝,在地磁场作用下产生诱导磁场,通过对地磁场的监测和处理可以得到水力裂缝的参数信息。在纳米磁流体磁学性质理论基础上,结合数值模拟方法研究分析应用纳米磁流体进行裂缝监测的可行性。通过求解对流体-扩散方程得到磁性纳米颗粒在地层中的动态分布,结合纳米磁流体理论及有效介质理论计算地层介质有效磁化率。基于静磁场高斯公式,计算地磁场作用下地层所产生的诱导磁场,研究裂缝参数对诱导磁场的影响规律。模拟结果表明:短期注入纳米磁流体,磁性颗粒主要分布在裂缝及裂缝表面附近地层区域;注入纳米磁流体可明显提高裂缝区域磁化率,大于地层磁化率100倍以上,在地磁场作用下可以明显产生诱导磁场,诱导磁场受注入时间、缝长、缝高、裂缝方位角等裂缝参数影响,分析认为纳米磁流体注入裂缝用于裂缝监测从理论上是可行的,具有较好的应用潜力。

引文