(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211345159.8 (22)申请日 2022.10.31 (71)申请人 西南石油大 学 地址 610500 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 孙劲飞　杨鑫　李早元　杨涪杰　 付家文　 (74)专利代理 机构 成都知棋知识产权代理事务 所(普通合伙) 51325 专利代理师 马晓静 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06F 3/0481(2022.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01)G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 一种基于BP神经网络的冲洗型隔离液用量 设计方法 (57)摘要 本发明提供一种基于BP神经网络的冲洗型 隔离液用量设计方法， 包括步骤(1)： 确定影响固 井环空流体掺混规律的主控因素。 步骤(2)： 将主 控因素作为自变量， 随机生成M组数据， 并带入 FLUENT软件中计算出各随机数组的三相掺混比 例P。 将不同因素影响下的环空掺混污染风险进 行量化， 并根据现场工况参数随机生成多组工况 数据代入FLUENT进行计算， 基于BP神经网络对随 机数组计算结果进行数据训练， 将数据连续化 后， 搭建隔离液用量设计基础数据库， 再结合冲 洗实验结果， 最后形成隔离液用量定量设计程 序， 直接在该程序用户界面上输入工况参数即可 得出相应工况下的隔离液用量， 一定程度上弥补 了现有技 术的不足。 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 115495999 A 2022.12.20 CN 115495999 A 1.一种基于BP神经网络的冲洗型隔离液用量设计方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤(1).确定影响固井环空流体掺混规 律的主控因素； 步骤(2).将主控因素作为自变量， 随机生成M组数据， 并带入FLUENT软件中计算出各随 机数组的三相掺混比例P； 步骤(3).将影响掺混污染的多个参数进行量化， 得出污染风险因子N， N∈[0,1]， 对环 空混浆污染风险进行量 化评判， N越趋 近于1表明污染风险越大； 步骤(4).根据步骤(2)的计算结果， 利用BP神经网络训练方法， 完成隔离液用量设计基 础数据库D的搭建， 具体分为以下几个步骤： 步骤(4‑1).搭建各主控因素影响下的三相掺混比例P与污染风 险因子N的映射函数关 系； 步骤(4‑2).基于上述映射关系， 建立GUI指令界面； 步骤(5).借助高温高压失水仪制作钻井液 滤饼； 步骤(6).通过实验测试得到滤饼冲洗时间与冲洗效率的关系， 在 保证冲洗效率的前提 下确定最佳冲洗时间t； 步骤(7).计算 最佳冲洗时间t下的隔离液用量， 计算公式为 V＝60Avt (1‑1) 式中， V是隔离液用量， 单位为m3； v是环空返速， 单位为m/s； t是冲洗时间， 单位为min； A 是环空面积， 单位 为m2； 步骤(8).将步骤(7)计算得出的隔离液用量V带入FLUENT软件中计算得出三相掺混比 例P*； 步骤(9).将步骤(8)计算得出的三相掺混比例P*带入步骤(4 ‑1)中搭建的P与N 映射函 数关系中， 得出污染风险因子N*， 对N*进行判定， 若N*≤0.5则污染风险可控， 此隔离液用量 V符合要求， 输出； 若N* ＞0.5则污染风险较大， 此隔离液用量V 不符合要求， 需重新返回调整 隔离液用量 直至N*≤0.5。 2.根据权利要求1所述的基于BP神经网络的冲洗型隔离液用量设计方法， 其特征在于, 步骤(1)中的主控因素包括： 偏心度、 井眼扩径、 隔离液用量、 排 量、 流体性能。 3.根据权利要求1所述的基于BP神经网络的冲洗型隔离液用量设计方法， 其特征在于， 步骤(4‑1)中的三相是指水泥浆、 钻井液、 隔离液。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115495999 A 2一种基于BP神经 网络的冲洗型隔 离液用量设计方 法 技术领域 [0001]本发明属于油气井顶替技术领域， 尤其涉及一种基于BP神经 网络的冲洗型隔离液 用量设计方法。 背景技术 [0002]油气井固井注水泥顶替过程中， 隔离液作为一种不可或缺的流体， 一方面可以隔 离钻井液与水泥浆， 防止接触污染； 另一方面还能够冲刷套 管壁和井壁上的虚滤饼， 驱替环 空滞留钻井液， 达到提高顶替效率及环空界面胶结质量的目的。 如何确定隔离液用量一直 是困扰现场工程应用的一大难题， 申请号为201810523524.7的专利文件公开了一种固井隔 离液合理用量的定量方法， 其内容是利用Hele ‑shaw模型计算水泥浆顶替钻井液时的顶替 界面长度， 然后根据实验测得的冲洗效率， 计算得到前置液段长和前置液用量， 由于该方法 使用的模 型属于二 维模型， 无法反映注水泥顶替三维流动特征， 且未能从钻井液、 隔离液及 水泥浆三相混浆污染性的角度分析隔离液用量。 此外， 现场工程师常通过界面冲刷实验来 确定隔离液用量， 即利用紊 流冲洗时间t作为评判指标(一般来说t≥10 min)， 在保证90％冲 洗效率前提下确定最短冲洗时间， 一般而言随着冲洗时间延 长， 冲洗效率几乎不再提高， 反 而会影响井壁稳定性， 甚至造成井塌等工程事故。 但此方法确定的隔离液用量具有较大局 限性， 只考虑了隔离液的冲洗效果， 未考虑其隔离作用， 因套 管偏心、 井眼扩径、 流体性能等 因素导致的混浆污染风险依然存在。 [0003]综上所述， 需要从高效顶替与防污染角度出发， 提供一种满足工程实际需求的冲 洗型隔离液用量设计方法， 基于数值仿真手段模拟注水泥顶替三维流动过程， 规避二维计 算模型带来的误差问题， 结合界面冲刷实验结果， 在分析钻井液、 隔离液及水泥浆三相混浆 污染性的基础上依据BP神经网络算法确定不同井眼条件、 施工参数下的隔离液用量， 该方 法兼具高效顶替与防污染双重作用， 能够针对不同工况条件进行隔离液用量设计指导。 同 归检索国内外文献， 目前还没有给 出类似的冲洗型隔离液用量定量设计方法。 发明内容 [0004]本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷， 提供一种基于BP神经网络的冲 洗型隔离液用量设计方法， 该方法将不同因素影响下 的环空掺混污染风险进行量化， 并根 据现场工况参数随机生 成多组工况数据代入 FLUENT进行计算， 基于BP神经网络对随机数 组 计算结果进 行数据训练， 将数据连续化后， 搭建隔离液用量设计基础数据库， 再结合冲洗实 验结果， 最后形成隔离液用量定量设计程序， 直接在该程序用户界面上输入工况参数即可 得出相应工况 下的隔离液用量， 一定程度上弥补了现有技 术的不足。 [0005]本发明采用如下技 术方案： [0006]一种基于BP神经网络的冲洗型隔离液用量设计方法， 该 方法依次包括如下步骤： [0007]步骤(1)： 确定影响 固井环空流体掺混规律的几个主控因素(如偏心度、 井眼扩径、 隔离液用量、 排 量、 流体性能等)；说　明　书 1/6 页 3 CN 115495999 A 3