3D数字动态模型判评压裂或管道流体性能的方法及系统与流程

本发明涉及数字化能源开采运输领域，尤其涉及一种3d数字模型动态判评压裂用流体性能的方法及系统。

背景技术：

管道中流体的参数及其特性在压裂油气开发、石油运输中具决定油气开发成败和运输效益的重要意义，现有的相关流体的参数性能的确定或评价过程基本上是通过公式或实验测定，在实验测定或用公式计算过程中需要用到相关量的系数或特征物理量，这种相关系数或物量现行的一般都通过现有的文件记载或查资料的方式沿用传承，而这些系数或物理量原始得出大多数实在单一条件下或静态下计算测量或实验得出，如流体管道中的粗糙程度系数与机械零件的配合性质、耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等有密切关系，现有的测量是通过管道与其接触的物质或流体的相关摩阻、流体的压力变换、流体的密度、以及管道的尺寸的参数计算推导而来或者查资料获得，通过上述与其有关物质参数计算推导时存在的问题是，粗糙度系数还和流体的状态，环境的温度，管道的材质尺寸有关，如果流体状态确定不准，导致计算结果有误，或者出现温度或管道材质变换将导致计算不准，即使上述状态确定准确或者温度材质变换都涉及在内而计算得出的结果只能表征当时特定条件和空间状态下系数，不能代表整个流体在一段时间过程和整体空间以及时间动态变换和空间变换过程中准确真实符合的反应其对应条件下的系数，而导致技术结果偏离，不能准确实时的指导工业生产，对于类似参数系数也同样问题，同样的以查资料获得参数数据，由于当时的科技实验条件无法准确全面的测定，也存在其只能适应某一特定过程或特定条件，但随着时间的发展科技的进步，系数、物理量及其意义应用方式和领域的复杂多变之后，许多系数特征物理量影响其变换的条件增多，因此通过现有的方式得出的重要系数参数不能准确全面的反应确定相关物理量的参数性能，甚至会出现误导误判，将其应用于油气开采用压裂管道、流体特性的方法时，因其存在不准确真实符合的反应其对应条件下的系数或不能全程真实的考虑重要相关量变动因素的影响，而导致技术结果偏离，不能准确实时的指导工业生产，或者是现有技术缺乏解决上述问题的基础方法或基础方法工具，或者是没有有效快准解决上述问题的体系系统，因而最终会造成油气开采用流体参数无法评判，以及在流体与管道中接触时预判和调整流体性能参数，也无法通过已知的压裂或管道情况匹配相应的流体，也无法通过特定参数评价判断流体体系的性能，严重制约着油气开发成功率和降低管道流体输送的效率。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种3d数字模型动态判评压裂用流体性能的方法，来解决以上背景技术所提到的技术问题之一。

一方面，本发明提供一种3d数字动态模型判评压裂或管道流体性能的方法，包括如下步骤：

第一步：根据目标参数，得到目标参数相关信息，按照压裂或管道真实的空间形状构造、相关信息平行互动建立模型；

第二步，依据模型设置算法，在算法与模型互动的情况下得出目标参数，用该目标参数来判断评价作用于管道中流体的性能参数。

优选地，步骤一中所述建立模型为按建模方法建立和实际油气开采用压裂相同布局和空间结构的3d油气开采用压裂管道动态模型；所述管道模型为动态管道模型，所述动态管道模型中运行实时体系参数以及输入的信息；所述在算法与模型互动的情况还包括根据所设置动态体系算法对动态模型进行计算和分析，从而判断评价流体性能。

优选地，上述还包括：所述目标参数为特性参数或无法静态推导元素的参数或动态变换参数、同时该参数为其它参数的桥梁或纽带；所述相关信息平行互动于模型中实时共同作用于模型和支持算法；所述管道与流体的信息按作用历程动态参于模型与算法进行运算分析；所述压裂开采用管道运行实时体系参数，设置类型、流体组分、工作环境、设备实体结构相应的实际形状以及空间分布状况以及受动态参数的影响变换具有和实际油气开采用压裂中相同的运行参数，设置类型、流体组分、工作环境、也符合设备实体结构相应的实际形状以及空间分布状况以及受动态参数的影响变换。

优选地，所述算法为动态体系算法符合油气开采用压裂的管道流体力学计算，是结合实时互动信息、环境、材质、体系变动综合因素后对理论算法优化，便于得出准确的计算结果,算法包括用

式中；

λ为摩阻系数；

re—为由v、ρ、μ分别为流体的流速、密度与黏性系数等动态参数确定的内诺数；

ξ—为由b、c修正的粗糙度，b、c动态模型下给定的范围为0.016-19；b、v—为环境、材质、体系变动下矫正常数，动态模型下给定的数值范围为2.6—128；

r—为管道半径；

上述参数根据需要通过传感器测定或根据设计设置，相关系数常数是在模型和算法下给出。

优选地，所述算法为动态体系算法符合油气开采用压裂的管道流体力学计算，是结合实时互动信息、环境、材质、体系变动综合因素后对理论算法优化，便于得出准确的计算结果。

本发明的另一个目的还提供一种建模方法：第一步：按照建模对象的真实信息参数作为基本元素，所述基本元素具有历史记忆或编辑再建功能，元素可多次编辑；

第二步：通过信息格式化单元、元素后用单元提取器选取理化推导运算关系相同相近或有相互关系能归类形成集合的元素构成模型单元，依照现实中的实体结构调用所述模型单元对接组装建成模型。

上述的一种建模方法可用于一种3d数字动态模型判评压裂或管道流体性能的方法中所述模型的建模，包括如下步骤

(4)将权利要求4中所述目标参数相关信息通过3d建模平台进行基本元素同时设置上述信息设置具有历史记忆性能记忆与其具有连接关系或相互关系的量或设置可编辑进行在建或再用；

(5)通过3d建模平台等信息格式化单元上述元素设置成设置结合关系，能连接、能查找、能设置形状大小外观信息化后进行组建，提取将管道、泵、阀门、仪表可归类集合组装作为模型单元，或选管道、阀门具有相互关系的连接作为模型单元，然后将上述模型单元按照真实的压裂或管路体系调用组装运行力学、材料学、流体学算法后构成压裂、管路模型；

(6)通信连接传感采集真实压裂管道中的监测信息或在模型中使用设置的信息数据，将采集的实时参数、运行信息、环境信息结合于模型本身中形成平行一体的体系实时互动与算法运行、综合进行数据分析处理后构建3d数字化动态模型。

本发明还提供一种实现油气开采用压裂管道、流体特性判断评价的系统，包括：

信息通信端，用于所需参数、所需参数相关的信息通讯收集分析处理归类通讯；

建模模块，用于根据压裂或管道的原型和所提供的信息，按一定建模方法，建立3d油气开采用压裂管道动态模型，建模模块包括信息格式化单元，用于将所述油气开采用压裂3d建模信息格式化为建模标准对接信息数据；还包括元素信息化后用单元提取器提取，用历史记忆自动对接或提取的信息组成的单元建立模型连接或对接历程实时动态信息，获取3d油气开采用压裂管道动态模型；

算数结合模块，用于将不同运行参数、实时数据、流体类型在所述3d模型油气开采用压裂通过算法与模型互动显示，从而建立压裂开采用管道动态；

分析模块，用于根据系统动态体系算法对当前动态模型进行分析和计算得出相关参数，从而判断评价油气开采用压裂管道、流体特性。

进一步地，所述建模模块包括：

获取基本元素，据油气开采用压裂管道真实空间结构，按性能结构进行基本元素组建；单元组建调用相应基本元素，3d模型建立基本元素，用于将所获取的基本元素通过一定方式建立起3d油气开采用压裂管道动态模型，所述油气开采用压裂管道动态模型具有和实际油气开采用压裂中组件及设备实体结构相应的实际形状以及空间分布状况。

进一步地，所述模型单元对接组装过程包括使用历史记忆或编辑再建功能建造模型，所述第二步中调用所述模型单元对接组装还包括同时运行相应算法后所述模型建造后还包括将对应的真实的信息数据实时体系与模型通信互动完成3d数字化动态模型构建的过程。

本发明的有益效果：

本发明实施例提供了一种油气开采用压裂管道、流体特性判断评价的方法及系统，首先通过一定的建模方法建立和实际油气开采用压裂相同布局和空间结构的3d油气开采用压裂管道动态模型；然后在模型中运行实时体系参数，设置类型，建立油气开采用压裂的动态模型；最后根据所设置动态体系算法对动态模型进行计算和分析，从而判断评价流体性能。该方法能适应信息量参数庞大复杂、多种信息参数动态、多维度多空间的变换，快速地判断评价流体性能，实现了流体与管道中接触作用时进行预判和调整流体性能参数，具有通过已知的压裂或管道信息情况匹配相应的流体，也能实现通过特定相应参数评价判断流体体系的整体性能，摒弃了原有判断评价方法中的片面，不科学，脱离实际的缺点，并且该方法在判断评价油气开采用压裂管道、流体特性时由系统自动执行，判断评价全面，具有指导预测压裂及其它管道中所需的流体的特性和检验现运行流体的匹配度或流体的适应情况，有数字化和精准化的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种实现油气开采用压裂管道、流体特性判断评价方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种建模方法流程图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明坐进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例，仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。

本发明提供了一种3d数字动态模型判评压裂或管道流体性能的方法，如图1所示，所述方法包括：

一种3d数字动态模型判评压裂或管道流体性能的方法，第一步：根据目标参数，得到目标参数相关信息，按照压裂或管道真实的空间形状构造、相关信息平行互动建立模型；

第二步，依据模型设置算法，在算法与模型互动的情况下得出目标参数，用该目标参数来判断评价作用于管道中流体的性能参数。、

上述建模尤其适用于理化领域模式中具有复杂参数的元素构成的模型组建，关系建模组成数据能自动组建和引导连接，建模灵活自由，数据数字化性能有益。

进一步地，步骤一中所述建立模型为按建模方法建立和实际油气开采用压裂相同布局和空间结构的3d油气开采用压裂管道动态模型；所述管道模型为动态管道模型，所述动态管道模型中运行实时体系参数，输入信息参数；所述在算法与模型互动的情况还包括根据所设置动态体系算法对动态模型进行计算和分析，从而判断评价流体性能。

以下以压裂液在管道中的流体性能参数评价为例说明本发明，减租率摩阻系数；

首先选取流体在管道中的摩阻系数，管道的摩阻系数随着管道的管道的材质大小尺寸、管道耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等涉及的粗糙度，雷诺数，流体类型，流体流量、管道压力、管道流体的环境温度等有着密切关系，摩阻系数还会随着上述信息参数量值的变换进行时间和空间的变换，同时摩阻系数也是得出判断评价压裂流体在管道中的性能参数的特征参数或中间桥梁性质的参量。由此可得到包括上述信息在内的管道尺寸、流体速度、流体的密度、流体的粘度、管道的数量、与管道相连的弯头、阀门、仪表、泵等作为目标参数相关信息，最后按照真实施工使用的压裂管道用上述相关信息建立3d压裂开采用管道模型，所述压裂开采用管道运行实时体系参数，设置类型、流体组分、工作环境具有和实际油气开采用压裂中相同的运行参数，设置类型、流体组分、工作环境。如建成3个3米长直径0.2米的管道同6个弯头串联后一端接水箱、其中管材的材质环境温度、布局和空间结构都按实际建立模型、还有设置任意管道中间接8方每分钟、压力30兆帕的水泵、另一端接水箱等，让模型中的信息如温度、流量、压力、密度粘度等动态参数实时一体平行动态的显示在模型中。

第二步，通过将动态体系算法设置与模型内，算法将模式和动态参数信息对接动态模型,实现模型和动态参数实时互动，进一步实现对实时变动的动态参数、信息进行计算和分析，也实现了在动态模型体系上的分析计算，从而判断评价流体性能。

进一步地，上述信息如管道的材质大小尺寸、管道耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等涉及的粗糙度，雷诺数，流体类型，流体流量、管道压力、管道流体的环境温度、流体速度、流体的密度、流体的粘度、管道的数量，与管道相连的弯头、阀门、仪表、泵等相关信息同步同频率实时平行互动，该互动包括温度变动引起的流体粘度密度动态以及引起的管道材质粗糙度动态变动、温度变动引起的材质粗糙度、流体的密度粘度时间之后的变动、以及温度、流量、压力同时变动引起的其它参数的变动、温度、流量、压力不同时变动以及引起的其它相关参数的变动，相同参数或不同参数不同空间上的变动都通过模型3d数字化成体系的体系的体现，同时上述相关信息成为模型成立的元素支持支撑模型，通过算法将互动信息进行对接计算同时对模型进行优化，所述相关信息平行互动于模型中实时共同作用于模型和支持算法；随着压裂流体在管道发生作用的全程经过以及所述管道与流体的信息按作用历程动态参于模型与算法进行运算分析，所述相关信息平行互动于模型中实时共同作用于模型和支持算法；所述管道与流体的信息按作用历程动态参于模型与算法进行运算分析，进一步通过模型和算法互动下对目标参数进行计算；

更进一步地，所述算法为动态体系算法符合油气开采用压裂的管道流体力学计算，是结合实时互动信息、环境、材质、体系变动综合因素后对理论算法优化，便于得出准确的计算结果,优选算法之一为：

式中；

λ为摩阻系数；

re—为由v、ρ、μ分别为流体的流速、密度与黏性系数等动态参数确定的内诺数；

ξ—为由b、c修正的粗糙度，b、c动态模型下给定的范围为0.016-19；c、v—为环境、材质、体系变动下矫正常数，动态模型下给定的数值范围为2.6—128；

r—为管道半径。

上述参数根据需要通过传感器测定或根据设计设置，相关系数常数是在模型和算法下给出。

本发明的另一个目的是提供一种建模方法，以实现将复杂的建模加单化，具有可操作和复杂的多次重复组合通过参数运算变换建模准确化的作用效果，具体包括第一步，按照建模对象的真实信息参数作为基本元素，所述基本元素具有历史记忆或编辑再建功能，元素多次编辑减少元素组装次数或着组装过程。

第二步，通过信息格式化单元、元素后用单元提取器选取理化推导运算关系相同相近或有相互关系能归类形成集合的元素构成模型单元，依照现实中的实体结构调用所述模型单元对接组装并运行相应算法后建成模型；

进一步地，在上述第二步中：所述模型单元对接组装过程包括使用历史记忆或编辑再建功能建造模型，所述模型建造后还包括将对应的真实的信息数据实时体系与模型通信互动完成3d数字化动态模型构建的过程。

以下以动车建模为例说明本发明，具体以火车及动车组作为实时对象说明本方法，第一步，以一段钢轨，车厢，车轮，电线为基本元素，然后将所述的车轮与所述的钢轨对接并且设置为具有历史记忆性能进行在建或再用，所述的车轮同时能与车厢的特定位置对接并且将该对接设置为具有历史记忆性能同时车轮和车厢的对接位置可编辑进行在建或再用，所述组装车厢车轮后的铁轨和车厢一端也具有或设置为历史记忆性能，可在此自动连接在建同样性质的铁轨或车厢一端；所述车厢连接电线也具有或设置有历史记忆功能能自动连接已经设置连接的对象或上次连接过的对象；

第二步，将车轨、车厢、车轮、电线、装有车轮的车厢或装有车轮、车轨、车厢、电线等信息化即能运动、设置结合关系，能连接、能查找、能设置形状大小外观等特征信息化后，用提取器将组合关系的能连接调动的车轨、车轮、车厢或具有记忆性能的车轮车厢与电线形成集合的元素构成模型单元，然后按照游戏需要或现实需要列数、节数、长度大小类型通过算法计算优化引导对上述模型单元进行对接组装形成所需要的模型，进一步的上述对模型单元对接组装过程中模型会自动使车厢和车厢或车轨和车轨的用历史记忆性能按需要自动组装，通过上述的模型一节车厢的模型单元通过历史记忆可自组装建模，如建造一18节车厢300公里路的模型。另外可以将上述模型中电线的电压、车轮的转速、车厢的大小、车厢的材质形状、车厢的总重量等实时信息以及体系动态信息与模型以及算法通信互动完成3d数字化动态模型构建的过程，如设计150时速的要求的车的车厢节数、材质、总量等素材变构成的模型以及速度变换后如300时速后上述信息变动后所需的素材等信息结合算法形成变换时或变换后的模型即完成模型信息算法的互动。

上述方法可用于一种3d数字动态模型判评压裂或管道流体性能的方法中所述模型的建模，具体的包括如下步骤

(7)将包括管道中的摩阻系数，管道的摩阻系数随着管道的管道的材质大小尺寸、管道耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等涉及的粗糙度，雷诺数，流体类型，流体流量、管道压力、管道流体的环境温度，流体粘度密度动态以及引起的管道材质粗糙度动态变动、温度变动引起的材质粗糙度、流体的密度粘度时间之后的变动、以及温度、流量、压力同时变动引起的其它参数的变动、温度、流量、压力、选取管道、阀门、弯头、泵、仪表等相关信息作为基本元素，同时设置上述信息设置具有历史记忆性能记忆与其具有连接关系或相互关系的量或设置可编辑进行在建或再用；元素后用单元提取器选取理化推导运算关系相同相近或有相互关系能归类形成集合的元素构成模型单元，依照现实中的实体结构调用所述模型单元对接组装并运行相应算法后建成模型；

(8)通过3d建模平台等信息格式化单元上述元素设置成设置结合关系，能连接、能查找、能设置形状大小外观等信息化后进行组建，提取将管道、泵、阀门、仪表等具有相互关系的或可归类集合组装连接作为模型单元、或选管道、阀门装连接作为模型单元，或选取管道、阀门、泵、仪表进行对接组装作为模型单元，然后将上述模型单元按照真实的压裂或管路体系调用组装运行力学、材料学、流体学算法后构成压裂、管路模型；通信连接传感采集真实压裂管道中的监测信息或在模型中使用设置的信息数据，将采集的实时参数、运行信息、环境信息结合于模型本身中形成平行一体的体系实时互动与算法运行、综合进行数据分析处理后构建3d数字化动态模型；所述传感器通过有线或无线的传输方式，不同的参数信息之间的通信采用协议转换实现将油气开采用压裂管道真实运行的各种参数数据上传到模型或或模型的数据采集端。

本发明还提供一种种实现油气开采用压裂管道、流体特性判断评价的系统，以便能使本发明的方法准确快速的有效应用，具体包括：

信息通信端，用于所需参数、所需参数相关的信息通讯收集分析处理归类通讯。

建模模块，用于根据压裂或管道的原型和所提供的信息，按一定建模方法，建立3d油气开采用压裂管道动态模型，建模模块包括信息格式化单元，用于将所述油气开采用压裂3d建模信息格式化为建模标准对接信息数据；还包括元素信息化后用单元提取器提取，用历史记忆自动对接或提取的信息组成的单元建立模型连接或对接历程实时动态信息，获取3d油气开采用压裂管道动态模型。

算数结合模块，用于将不同运行参数、实时数据、流体类型在所述3d模型油气开采用压裂通过算法与模型互动显示，从而建立压裂开采用管道动态。

分析模块，用于根据系统动态体系算法对当前动态模型进行分析和计算得出相关参数，从而判断评价油气开采用压裂管道、流体特性。

进一步地，上述系统获取基本元素后，据油气开采用压裂管道真实空间结构，按性能结构进行基本元素组建；单元组建调用相应基本元素，3d模型建立基本元素，用于将所获取的基本元素通过一定方式建立起3d油气开采用压裂管道动态模型，所述油气开采用压裂管道动态模型具有和实际油气开采用压裂中组件及设备实体结构相应的实际形状以及空间分布状况。

本发明实施例提供了一种油气开采用压裂管道、流体特性判断评价的方法，首先通过根据目标参数，得到目标参数相关信息，按照压裂或管道真实的空间形状构造、相关信息平行互动建立模型；

然后依据模型设置算法，在算法与模型互动的情况下得出目标参数，用该目标参数来判断评价作用于管道中流体的性能参数，从而判断评价流体性能，通过本发明上述相关过程综合作用并在特定的条件下参与，实现精准实时动态，以及在快速科学纳入相关信息参数下得出结果后用于数字化判断或评价管道流体，准确有效的指导油气开运，提高效益，减少损失和事故，另外该方法能适应信息量参数庞大复杂、实时纳入多种信息参数动态、自动结合多维度多空间的变换条件，以快速地判断评价流体性能，摒弃了原有判断评价方法中的片面，不科学，脱离实际的缺点，并且该方法在判断评价油气开采用压裂管道、流体特性时由系统自动执行，判断评价全面，具有指导预测压裂及其它管道中所需的流体的特性和检验现运行流体的匹配度或流体的适应情况，有数字化和精准化的特点。

本发明实施例提供了一种油气开采用压裂管道、流体特性判断评价的方法及系统，首先通过一定的建模方法建立和实际油气开采用压裂相同布局和空间结构的3d油气开采用压裂管道动态模型；然后在模型中运行实时体系参数，设置类型，建立油气开采用压裂的动态模型；最后根据所设置动态体系算法对动态模型进行计算和分析，从而判断评价流体性能。该方法能适应信息量参数庞大复杂、多种信息参数动态、多维度多空间的变换，快速地判断评价流体性能，实现了流体与管道中接触作用时进行预判和调整流体性能参数，具有通过已知的压裂或管道信息情况匹配相应的流体，也能实现通过特定相应参数评价判断流体体系的整体性能，摒弃了原有判断评价方法中的片面，不科学，脱离实际的缺点，并且该方法在判断评价油气开采用压裂管道、流体特性时由系统自动执行，判断评价全面，具有指导预测压裂及其它管道中所需的流体的特性和检验现运行流体的匹配度或流体的适应情况，有数字化和精准化的特点。

以上仅是针对本发明的优选实施例及其技术原理所做的说明，而非对本发明的技术内容所进行的限制，仍和熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的技术范围内，所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。