钻井液固相含量测量方法、装置、设备及可读存储介质

本发明涉及石油钻井，尤其涉及一种钻井液固相含量测量方法、装置、设备及可读存储介质。

背景技术：

1、钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的血液，又称钻孔冲洗液，其具有保持井底清洁、避免钻头重复切削、减少磨损、提高效率、降低钻头温度、减少钻具磨损、提高钻具的使用寿命、平衡井壁岩石侧压力的功能；而且具有在井壁形成滤饼、封闭和稳定井壁、防止对油气层的污染和防止井壁坍塌的作用。而钻井液中固相含量的高低以及固相颗粒的类型、尺寸和性质均对钻井时的井下安全、钻井速度及油气层损害等有直接的影响。因此，在钻井过程中必须对钻井液的固相含量进行检测进而能够对其进行有效控制。

2、传统的钻井液固相含量测量方法是对钻井液进行蒸馏从而得到钻井液固相含量，该方法能够较为精准的测量钻井液的固相含量，但存在测量时间长、操作流程复杂、管路易堵塞及磨损、不能实时观测固相含量变化等缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种钻井液固相含量测量方法、装置、设备及可读存储介质。该方法能够简便、快速且能实时观测钻井液固相含量变化；同时通过直管式测量，减少管路堵塞及磨损，增加使用寿命，有效避免复杂钻井事故的发生，提高钻井作业的效率。

2、一种钻井液固相含量测量方法，包括：

3、获取发射超声波脉冲对应的第一信息；所述发射超声波脉冲为对钻井液发射的超声波脉冲；

4、根据所述发射超声波脉冲获取接收超声波脉冲对应的第二信息；

5、基于ecah模型，根据所述第一信息和第二信息确定钻井液对应实测超声波脉冲衰减谱；

6、根据所述钻井液对应实测超声波脉冲衰减谱，构建钻井液的固相含量对应的目标函数，并根据所述目标函数确定钻井液的固相含量。

7、进一步地，如上所述的钻井液固相含量测量方法，所述根据所述第一信息和第二信息确定确定钻井液对应的实测超声波脉冲衰减谱包括：

8、根据所述第一信息和第二信息，确定接收超声波脉冲对应的实测超声波脉冲衰减系数；

9、根据所述接收超声波脉冲对应的实测超声波脉冲衰减系数确定所述钻井液对应的实测超声波脉冲衰减谱。

10、进一步地，如上所述的钻井液固相含量测量方法，所述根据所述第一信息和第二信息，确定接收超声波脉冲对应的实测超声波脉冲衰减系数包括：

11、根据如下公式确定接收超声波脉冲对应的实测超声波脉冲衰减系数：

12、

13、其中，δ为接收超声波脉冲对应的实测超声波脉冲衰减系数，δω为接收超声波脉冲经过不含固相钻井液的衰减系数；a0为发射超声波脉冲的信号幅值；a1为接收超声波脉冲经过含固相钻井液后衰减得到的超声波脉冲信号幅值；l为超声波的传播距离。

14、进一步地，如上所述的钻井液固相含量测量方法，根据所述钻井液对应实测超声波脉冲衰减谱，构建钻井液的固相含量对应的目标函数包括：

15、根据如下公式构建钻井液的固相含量对应的目标函数

16、

17、其中，所述γx为钻井液对应的理论超声波脉冲衰减谱；δx为钻井液对应的实测超声波脉冲衰减谱；j为超声波脉冲频率数；fx为目标函数。

18、进一步地，如上所述的钻井液固相含量测量方法，所述根据所述目标函数确定钻井液的固相含量包括：

19、根据人工蜂群算法，以所述目标函数fx最小的情况下，确定所述目标函数对应的钻井液的理论超声波脉冲衰减谱；

20、根据所钻井液的理论超声波脉冲衰减谱确定钻井液对应的理论超声波脉冲衰减系数；

21、根据所述钻井液对应的理论超声波脉冲衰减系数确定钻井液的固相含量。

22、一种钻井液固相含量测量装置，包括：

23、超声波发射换能器，获取发射超声波脉冲对应的第一信息；所述发射超声波脉冲为对钻井液发射的超声波脉冲；

24、超声波接收换能器，用于根据所述发射超声波脉冲获取接收超声波脉冲对应的第二信息；

25、传感器单元，用于获取所述发射超声波脉冲对应的第一信息和接收超声波脉冲对应的第二信息；

26、中央处理器，用于基于ecah模型，根据所述第一信息和第二信息确定钻井液对应实测超声波脉冲衰减谱；

27、数据总处理单元，用于根据所述钻井液对应实测超声波脉冲衰减谱，构建钻井液的固相含量对应的目标函数，并根据所述目标函数确定钻井液的固相含量；

28、所述超声波发射换能器、超声波接收换能器均安装在检测直管上，所述检测直管内流通有所述钻井液。

29、一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上所述钻井液固相含量测量方法。

30、一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述钻井液固相含量测量方法。

31、有益效果：

32、本发明提供的钻井液固相含量测量方法、装置、设备及可读存储介质，该方法获取发射超声波脉冲对应的第一信息以及接收超声波脉冲对应的第二信息来确定钻井液对应实测超声波脉冲衰减谱，并基于钻井液对应实测超声波脉冲衰减谱构建钻井液固相含量对应的目标函数，最终根据所述目标函数确定钻井液的固相含量。该方法能够简便、快速且能实时地观测钻井液固相含量变化。并且，本发明提供的装置，通过将超声波发射换能器、超声波接收换能器安装在检测直管上，减少了管路堵塞及磨损的概率，增加了测量装置的使用寿命。

技术特征：

1.一种钻井液固相含量测量方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的钻井液固相含量测量方法，其特征在于，所述根据所述第一信息和第二信息确定确定钻井液对应的实测超声波脉冲衰减谱包括：

3.根据权利要求2所述的钻井液固相含量测量方法，其特征在于，所述根据所述第一信息和第二信息，确定接收超声波脉冲对应的实测超声波脉冲衰减系数包括：

4.根据权利要求1所述的钻井液固相含量测量方法，其特征在于，所述根据所述钻井液对应实测超声波脉冲衰减谱，构建钻井液固相含量对应的目标函数包括：

5.根据权利要求4所述的钻井液固相含量测量方法，其特征在于，所述根据所述目标函数确定钻井液的固相含量包括：

6.一种钻井液固相含量测量装置，其特征在于，包括：

7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述钻井液固相含量测量方法。

8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述钻井液固相含量测量方法。

技术总结
本发明提供一种钻井液固相含量测量方法、装置、设备及可读存储介质。该方法包括：获取发射超声波脉冲对应的第一信息；所述发射超声波脉冲为对钻井液发射的超声波脉冲；根据所述发射超声波脉冲获取接收超声波脉冲对应的第二信息；基于ECAH模型，根据所述第一信息和第二信息确定钻井液对应实测超声波脉冲衰减谱；根据所述钻井液对应实测超声波脉冲衰减谱，构建钻井液固相含量对应的目标函数，并根据所述目标函数确定钻井液的固相含量。本发明提供的方法能够简便、快速且能实时观测钻井液固相含量变化。

技术研发人员：梁海波,李国庆,李忠兵,杨海,张毅
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13