【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钻井工程，具体涉及钻井液的制备领域，特别涉及基于流变性能的封堵剂适应性制备方法、系统及钻井液。
技术介绍
1、页岩地层由于层理性强，在钻井过程中井壁失稳问题突出，严重制约了页岩气水基钻井液的推广应用。
2、研究表明，页岩储层的缝宽和孔径集中在50nm~40μm之间，与流体接触后会产生强烈的自吸现象，使裂缝发生“形成-扩展-贯通”的连锁反应，从而导致井壁失稳，产生失水渗透现象。因此，针对页岩储层纳米级孔缝封堵问题，目前的主流解决方案是对纳米级封堵材料的配比进行优化，并通过纳米级封堵材料与钻井液的混合，以解决微裂缝发育的现象。
3、例如，如下现有技术公开了一种保护页岩气储层的油基钻井液，通过优化配比，使相应的流变性能达到理想状态：
4、游云武，章文斌，危胜宏，等.一种保护页岩气储层的油基钻井液[p].cn106520088a：2016-09-20.
5、又例如，如下现有技术公开了一种微纳米液体封堵剂及其制备方法和应用，也是通过优化配比，利用不同粒径微纳米级材料的搭配，实现了对页岩地层微裂缝的有效封堵：
6、韩子轩，甄剑武，柴龙，等.一种微纳米液体封堵剂及其制备方法和应用[p].cn202010149215.5：2021-09-07.
7、但是，上述现有技术均是基于经验知识或理论实验数据配比的钻井液体系配方。当实际页岩地层的情况特征不同于经验知识或理论实验数据环境时，页岩地层的渗透率及封堵剂的流变性能的变化现象，应纳入封堵剂的实际制备及其调控机制的考
8、为此，本专利技术提出基于流变性能的封堵剂适应性制备方法、系统及钻井液。
技术实现思路
1、本专利技术的技术方案是这样实现的：
2、第一方面，基于流变性能的封堵剂适应性制备方法：
3、（一）概述：
4、本技术方案旨在解决传统技术中的技术问题，即如何在钻井工程作业施工的过程中，基于页岩地层的渗透率的变化现象，确定合适的封堵剂流变性能的调控，以实现适应当前实际的页岩地层钻井施工场景需求。本技术方案首先将探索出评价当前钻井工程的渗透现象的理论依据，然后基于此建立、训练并执行svm模型，实现对当前钻井工程的滤失量来决定是否增加封堵剂的浓度作出策略指导。
5、（二）滤饼渗透率实验可行性验证：
6、根据如下滤饼渗透率实验操作方法为指导基础：
7、付艳，黄进军，武元鹏，等.钻井液用纳米粒子封堵性能的评价[j].重庆科技学院学报(自然科学版)，2013，15(3):30-31.
8、并根据本专利技术的技术方案做相应的适应性改良：
9、将钻井工程中产生的滤饼（俗称泥饼，是钻井液在过滤过程中沉积在过滤介质上的固相沉积物）作为过滤介质，将清水和当前钻井工程使用的封堵剂浓度制备成水溶液，然后加入失水仪后在常温下测定30 min滤失量，结束后将液体倒出并取出滤饼，再用清水在常温下测定30 min滤失量，取两个滤失量的平均值以考虑不同工况下的钻井环境滤失效果并作为后续计算所用，结合达西定律（darcy's law），最终可计算出滤饼渗透率：
10、；
11、其中，k是滤饼渗透率(md)；vf是滤失量(ml)；μ是滤液黏度(mpa·s)；h是滤饼厚度(mm)；a是滤饼面积(cm2)；δp是渗透压差(kg/cm2)；t是时间(s)。
12、综上可评价当前钻井工程的渗透现象，但目前没有实践意义。因为本专利技术所要解决的技术问题是将页岩地层的渗透率的变化现象及封堵剂流变性能建立联系；在实际应用中需根据当前时间步t测得的滤饼渗透率k换算出封堵剂流变性能的变化趋势，并为封堵剂的实时制备提供浓度调整策略。至此，本专利技术的技术方案的脉络已经明确：如何将页岩地层的渗透率的变化现象（滤饼渗透率k）及封堵剂的流变性能建立联系。
13、（三）技术方案：
14、本专利技术选择使用svm模型(support vector machine，支持向量机)；通过svm模型的监督学习特性，当给定该模型当前的滤饼渗透率k时，该模型将预测输出封堵剂流变性能视为一种回归问题。svm模型通过在高维空间中寻找一个超平面来最小化预测误差并处理非线性关系。在实际中，工作人员可基于当前钻井工程的滤失量来决定是否增加封堵剂的浓度，实现适应实际的页岩地层钻井施工场景需求。本专利技术的技术方案包括如下的步骤s1~s6。
15、3.1 步骤s1，数据准备：
16、按同样的时间步长，收集钻井工程的历史数据以构建出时间序列性质的数据集d；数据集d包括纳米封堵剂浓度、纳米封堵剂流变性能和滤饼渗透率之间的关系。数据集d为：
17、d={[(t1),(k1),(c1),(av1,pv1,yp1,gel10s,1,gel10min,1)],[(t2),(k2),(c2),(av2,pv2,yp2,gel10s,2,gel10min,2)],...,[(tn),(kn),(cn),(avn,pvn,ypn,gel10,n,gel10min,n)]}；
18、其中，ci是任意一历史时间步ti下的纳米封堵剂浓度（%），ki是任意一历史时间步ti下的滤饼渗透率(md)，“(ci),(avi,pvi,ypi,gel10n,i,gel10min,i)”是任意一历史时间步ti下的纳米封堵剂流变性能，属于一种向量，其中avi、pvi、ypi、gel10n,i和gel10min,i分别是封堵剂表观粘度(mpa·s)、封堵剂塑性粘度(mpa·s)、封堵剂屈服值(pa)、封堵剂10秒静切力(pa)和封堵剂10分钟静切力(pa)，n是收集历史数据的最大时间步数。
19、然后，还可以对数据集d进行归一化处理，以消除不同特征之间的量纲差异和数值范围差异对后续构建的svm模型的影响。
20、3.2 步骤s2，特征选择：
21、选择时间步t、滤饼渗透率k、封堵剂浓度c、封堵剂表观粘度av、封堵剂塑性粘度pv、封堵剂屈服值yp、封堵剂10秒静切力gel10s和封堵剂10分钟静切力gel10min进行建模。通过合并向量操作以便于后文svm模型的运算。形成一个输入特征向量xt。
22、其中，考虑到时间步t是一个特殊的特征，因为它代表了时间序列数据中的时间点。因此合并向量操作还需要使用滞后特征操作（lag features）来处理时间序列数据的时间依赖性。形成具有滞后特征的输入特征向量xt’。
23、设合并向量操作依靠单一步长的滞后特征（即只考虑前一时间步的值）。对于给定的特征向量，创建滞后版本的特征，如下所示：
24、原始特征向量（当前时间步t）：
25、；
26、滞后特征向量（前一时间步t-1）：
27、；
28、然后，将原始特征向量和滞后特征向量组合起来，形成一个本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于流变性能的封堵剂适应性制备方法，包括使用混合有纳米封堵剂的基浆进行钻井工程作业，其特征在于：在所述钻井工程作业中执行如下的建立步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在所述S1中，所述数据集D为：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在所述S3中，包括：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在所述S4中，更新所述SVM模型的参数包括所述拉格朗日乘子αi和αi*、所述系数γ、所述常数项r和所述多项式度数d；更新的目标是最小化训练输出的误差。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在所述S4中，包括：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：在所述S400中，所述ε-不敏感损失函数为：
7.根据权利要求1~6任意一项所述的制备方法，其特征在于：在所述S5中，通过S2的方法构建出一当前时间步的原始特征向量xt作为所述SVM模型的输入向量，使用所述回归函数f(x)计算出所述滤饼渗透率kt+1：
8.根据权利要求1~6任意一项所述的制备方法，其特征在于
9.基于流变性能的封堵剂适应性制备系统，其特征在于：所述制备系统包括控制器、处理器、与所述处理器连接的寄存器，所述寄存器中存储有程序指令，所述程序指令被所述处理器执行时，使所述处理器执行如权利要求1~8任意一项所述的制备方法中的步骤S1~S6。
10.根据权利要求9所述的制备系统，其特征在于：所述制备系统还包括用于制备所述基浆的搅拌装置，所述搅拌装置由所述控制器控制；
11.一种钻井液，其特征在于：所述钻井液是使用如权利要求9~10任意一项所述的所述制备系统，通过执行如权利要求1-8中任意一项所述的制备方法中的步骤S6所制备出的新的所述基浆。
12.根据权利要求11所述的钻井液，其特征在于：所述纳米封堵剂为CQ-NSA。
...【技术特征摘要】
1.基于流变性能的封堵剂适应性制备方法，包括使用混合有纳米封堵剂的基浆进行钻井工程作业，其特征在于：在所述钻井工程作业中执行如下的建立步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在所述s1中，所述数据集d为：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在所述s3中，包括：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在所述s4中，更新所述svm模型的参数包括所述拉格朗日乘子αi和αi*、所述系数γ、所述常数项r和所述多项式度数d；更新的目标是最小化训练输出的误差。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在所述s4中，包括：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：在所述s400中，所述ε-不敏感损失函数为：
7.根据权利要求1~6任意一项所述的制备方法，其特征在于：在所述s5中，通过s2的方法构建出一当前时间步的原始特征向量xt作为所述svm模型的输入向量，使用所述回归函数f(x)...
【专利技术属性】
技术研发人员：张占山，张宇，黎楠，张虎，张学军，荣闯，
申请(专利权)人：河北华运鸿业化工有限公司，
类型：发明
国别省市：
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