[发明专利]一种基于BP神经网络的冲洗型隔离液用量设计方法

说明书

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。

技术领域

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

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≥10min)，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。

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

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。

本发明采用如下技术方案：

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：

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)；

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：