基于遗传算法的钻井液流变模式参数计算.docxVIP

学兔兔 www.xuet ut 储运化工 天然气勘探与开发 2013年1月出版 基于遗传算法的钻井液流变模式参数计算 陈晔希 罗陶涛2 刘国凤3 (1. 西南石油大学化学化工学院2.中国石油集团川庆钻探公司钻采工艺技术研究院3.中国石油新疆油田公司实验检测研究院) 摘 要 采用线性回归算法和遗传算法对钻井液常用流变模式的参数进行求解。使用线性回归拟合出幂律、 宾汉和卡森模式的参数，然后使用遗传算法对这三个模式的参数进行优选对比。对这两种方法结果进行对比表 明：对于线性模式(如宾汉模式),遗传算法和线性算法的精度大致相当，但对非线性的流变模式(即幂律和卡森模 式),遗传算法表现出独特的优势其拟合精度有较大的提高。图2表2参8 关键词 流变模式 非线性 线性算法 遗传算法 钻井液的流变性是钻井液现场运用的重要基本性 能，以剪切应力和剪切速率形成数学方程描述流变模 式。常用的钻井液流变模式包括幂律模式、宾汉模式、 卡森模式，这些流变模式对于评价处理剂性能、优选钻 井水力参数、分析研究井内净化和井壁稳定性等均有 重要作用1,2]。但求解流变数学方程的参数目前主要 是将非线性模式强制转化为线性求解，只能保证其在 线性方程时为最优，不能保证其在原非线性方程时仍 然为最优，即拟合出的非线性方程误差可能较大。若 使用遗传算法，可以对非线性方程的参数直接寻优，所 得参数的精度将明显高于模式转化为线性模式。 1 钻井液流变模式 钻井液常用流变模式根据剪切速率和剪切应力 关系有以下三种模式： (1)幂律模式： T=hy (1) 式中： T— 剪切应力，Pa; h—稠度系数，Pa ·s; γ—剪切速率，s1; n—流性指数，无因次量。 (2)宾汉模式： T=To+μ,Y (2) 式中： 7—剪切应力，Pa; To一动切应力，Pa; μ,一塑性粘度，Pa · s; γ—剪切速率，s。 (3)卡森模式： T12=n 。γ12+T.12 (3) 式中： 7—剪切应力，Pa; T.一卡森动切应力，Pa; η。一极限高剪切粘度，Pa ·s; γ—剪切速率，s。 2 钻井液流变模式参数求解 2.1 线性回归法求解 上述流变三种模式中，幂律模式和卡森模式具有 非线性性质。对于这种非线性模式的拟合，需转换为 线性形式，然后进行线性拟合。 令Y=logT,X=logy,A=n,B=logh, 幂律模式可线 性化为： Y=AX+B (4) 令 Y=r2,X=y2,C=n。γ12,D=T.2, 卡森模式 可线性化为： Y=CX+D (5) 由于宾汉模式本身就是线性的，无需对其进行转换。 为此，求取各个模式的参数问题可转化为线性拟 合问题。通过线性拟合，可得各转换模式的直线斜率 和截距，从而反解出各模式的流变参数。 2.2 遗传算法求解法 遗传算法(GA) 是 由Holland 教授于1975年提出 的，采用达尔文进化思想，它是通过群体中个体之间 作者简介 陈晔希，女，1991年出生，西南石油大学化学化工学院油田化学专业本科在读。地址：(610500)成都市新都区西南石油大学化学 化工学院。电话E-mail;chenyexi01@163.com · 58 · · 59 · 适应度(2)宾汉模式：(3)卡森模式：学兔兔 www.xuet ut 适应度 (2)宾汉模式： (3)卡森模式： 第36卷 第1期 天然气勘探与开发 储运化工 储运化工 的繁殖、变异、竞争等方法进行的信息交换优胜劣汰， 从而一步步逼近问题最优解的一种方法。通过模 拟自然进化过程有哪些信誉好的足球投注网站最优解的方法可广泛应用于参 数的最优化拟合。 假设实测数据为(γ?,T1),(γ?,T?)…,(γm,Tm), 其中m 为实测数据个数。为找到适合的参数使得拟 合出的模式曲线与实测数据的误差最小，可对三个流 变模式分别构造最小二乘目标函数： (1)幂律模式： (6) (7) (8) 根据最小二乘法的思想，求取流变模式参数的问 题，可归结为求取函数(6)、(7)、(8