CN117349634B - 基于数据驱动的水平井压裂套管完整性重构方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩石钻进技术领域，提出了基于数据驱动的水平井压裂套管完整性重构方法，包括：获取扇区的超声波数据序列；根据超声波数据序列获取扇区分歧突显系数，确定最大扇区；根据扇区分歧突显系数和超声波数据序列获取水平井压裂套管突显异质性系数，筛选水平井压裂套管潜在漏点区域；根据的超声波数据序列获取水平井压裂套管潜在漏点区域的频域信号，获取基波偏移系数，进而获取水平井压裂套管频率紊乱系数；获取水平井压裂套管潜在漏点区域的水平井压裂套管漏点确认指数，根据水平井压裂套管漏点确认指数实现水平井压裂套管完整性重构。本发明旨在解决水平井压裂套管射孔导致水平井压裂套管漏点检测精度不足的问题。

Description

基于数据驱动的水平井压裂套管完整性重构方法

技术领域

本发明涉及岩石钻进技术领域，具体涉及基于数据驱动的水平井压裂套管完整性重构方法。

背景技术

水平井压裂套管主要是在油田和天然气开采中使用的一种技术设备，用于水平井钻井和压裂操作。在钻井开采的过程中，通常采用倾斜向下钻井，当达到预定资源层时采用水平挖掘。水平井压裂套管主要包括水平井压裂套管、射孔和隔离材料，水平井压裂套管被用于套在井孔以稳定和保护井壁，在水平段的水平井压裂套管上通常有射孔，以便压裂液或压裂剂能够进行油气储层中，隔离材料保证压裂液或压裂剂不扩散到其他地方污染土质。

水平井压裂套管技术能够提高在油气低渗透储层的油气采收率，但是，由于在油气开采过程中，水平井压裂套管不同位置受到的地壳压力的变化不同，水平井压裂套管上易形成漏点，造成资源浪费和地质污染，所以，需要在水平井压裂套管使用的过程中及时检测水平井压裂套管的完整性。在传统方法中，往往采用全井试压和分段试压相结合的方式进行漏点检测，检测效率较低，并且易因为水平井压裂套管上射孔的影响导致误检，需要提高水平井压裂套管漏点检测的精度。

发明内容

本发明提供基于数据驱动的水平井压裂套管完整性重构方法，以解决水平井压裂套管射孔导致水平井压裂套管漏点检测精度不足的问题，所采用的技术方案具体如下：

本发明一个实施例提供了基于数据驱动的水平井压裂套管完整性重构方法，该方法包括以下步骤：

采集超声波数据，获取水平井压裂套管内部每个采样位置的每个扇区的超声波数据序列；

根据超声波数据序列获取拟合脉冲超声波信号，根据超声波数据序列和拟合脉冲超声波信号获取信号波动偏移系数，根据水平井压裂套管内同一采样位置的信号波动偏移系数和超声波探测器的发射的信号能量和接收的信号能量获取扇区分歧突显系数，根据扇区分歧突显系数确定最大扇区；

根据扇区的扇区分歧突显系数获取第一扇区编号，进而根据第一扇区编号、水平井压裂套管内采样位置包含的扇区的超声波数据序列和扇区分歧突显系数获取采样位置的水平井压裂套管突显异质性系数，筛选水平井压裂套管潜在漏点区域；

根据的超声波数据序列获取水平井压裂套管潜在漏点区域的频域信号，根据频域信号获取基波频率和包络的频率分量，根据扇区的基波的能量、扇区的频率分量的能量和频率获取频率分量紊乱系数，根据超声波信号的固定频率、能量、扇区的频率分量的频率和扇区的基波的能量获取基波偏移系数，进而获取水平井压裂套管频率紊乱系数；

根据水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域包含的扇区的水平井压裂套管频率紊乱系数和扇区的扇区分歧突显系数，获取水平井压裂套管潜在漏点区域的水平井压裂套管漏点确认指数，根据水平井压裂套管漏点确认指数获取水平井压裂套管漏点确认序列，根据水平井压裂套管漏点确认序列实现水平井压裂套管完整性重构。

进一步，所述根据超声波数据序列获取拟合脉冲超声波信号，包括的具体方法为：

将超声波数据序列与正弦函数进行拟合，获取拟合正弦信号，根据拟合正弦信号获取每个脉冲超声波信号对应时刻的拟合脉冲超声波信号。

进一步，所述根据超声波数据序列和拟合脉冲超声波信号获取信号波动偏移系数，包括的具体方法为：

将超声波数据序列中每个脉冲超声波信号分别记为待分析脉冲超声波信号；

将待分析脉冲超声波信号与对应的拟合脉冲超声波信号的差值的绝对值记为待分析脉冲超声波信号的偏移差值；

将超声波数据序列中所有脉冲超声波信号的偏移差值的均值记为超声波数据序列的信号波动偏移系数。

进一步，所述根据扇区分歧突显系数确定最大扇区，包括的具体方法为：

将扇区分歧突显系数的最大值对应的扇区记为最大扇区。

进一步，所述根据扇区的扇区分歧突显系数获取第一扇区编号，包括的具体方法为：

将采样位置包含的扇区中扇区分歧突显系数最大的扇区的编号记为第一扇区编号。

进一步，所述筛选水平井压裂套管潜在漏点区域，包括的具体方法为：

将水平井压裂套管突显异质性系数大于等于突显异质性阈值的采样位置标记为水平井压裂套管潜在漏点区域。

进一步，所述进而获取水平井压裂套管频率紊乱系数，包括的具体方法为：

将频率分量紊乱系数和基波偏移系数的乘积记为水平井压裂套管频率紊乱系数。

进一步，所述根据水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域包含的扇区的水平井压裂套管频率紊乱系数和扇区的扇区分歧突显系数，获取水平井压裂套管潜在漏点区域的水平井压裂套管漏点确认指数，包括的具体方法为：

式中，表示水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域/>的水平井压裂套管漏点确认指数；/>表示水平井压裂套管内划分扇区的个数；/>表示水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域/>的第/>个扇区的水平井压裂套管频率紊乱系数；/>表示水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域/>的第/>个扇区的扇区分歧突显系数。

进一步，所述根据水平井压裂套管漏点确认指数获取水平井压裂套管漏点确认序列，包括的具体方法为：

以超声波探测器下探方向为方向，将所有水平井压裂套管潜在漏点区域的水平井压裂套管漏点确认指数依次排列，获取水平井压裂套管漏点确认序列。

进一步，所述根据水平井压裂套管漏点确认序列实现水平井压裂套管完整性重构，包括的具体方法为：

将水平井压裂套管漏点确认序列输入LSTM神经网络，获取拟合漏点确认序列，LSTM神经网络采用的优化器为Adam优化器、损失函数为均方差损失函数；

当拟合漏点确认序列内数值大于等于漏点判定阈值时，认为当拟合漏点确认序列内数值对应水平井压裂套管漏点确认序列对应数值对应的水平井压裂套管潜在漏点区域发生漏点；

对水平井压裂套管发生漏点位置采用水平井压裂套管完整性重构技术进行贴补和修复，恢复水平井压裂套管完整性，实现水平井压裂套管完整性重构。

本发明的有益效果是：

本发明在水平井压裂套管内下探超声波探测器，根据采样位置的超声波数据序列分析水平井压裂套管的完整性，具体为：根据完整的水平井压裂套管获取的回到超声波接收器的脉冲超声波信号仅会出现一定能量衰减，不会发生其他变化，但出现裂痕或漏点的水平井压裂套管获取的回到超声波接收器的脉冲超声波信号的噪点和频率会发生相应变化，根据超声波数据序列获取扇区分歧突显系数、确定最大扇区，进而确定水平井压裂套管突显异质性系数，排除水平井压裂套管形变对水平井压裂套管完整性检测的干扰；然后，在频域对超声波数据序列进行分析，获取水平井压裂套管频率紊乱系数，避免出现老化的扇区的水平井压裂套管对水平井压裂套管完整性检测的干扰；最后，根据扇区的水平井压裂套管频率紊乱系数和扇区分歧突显系数，获取水平井压裂套管漏点确认指数，根据水平井压裂套管漏点确认指数实现水平井压裂套管完整性重构，解决水平井压裂套管射孔导致水平井压裂套管漏点检测精度不足的问题，提高套管漏点的检测精度，进而提高水平井压裂套管完整性重构的准确性。

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为本发明一个实施例所提供的基于数据驱动的水平井压裂套管完整性重构方法流程示意图；

图2为探测器信号发射端发射的超声波信号的频率-能量关系示意图；

图3为探测器接收的超声波信号的频率-能量关系示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例所提供的基于数据驱动的水平井压裂套管完整性重构方法流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S001、采集超声波数据，获取水平井压裂套管内部每个采样位置的每个扇区的超声波数据序列。

为了获取水平井压裂套管内部的完整性数据，使用超声波探测器在水平井压裂套管内表面滑动，获得水平井压裂套管内每个采样位置的超声波数据序列。超声波探测器包括超声波发射器和超声波接收器，超声波发射器发射特定频率的脉冲超声波信号，超声波接收器接收通过水平井压裂套管反射后的超声波信号。超声波探测器滑动的距离间隔的经验值为1cm，在超声波探测器的采样位置处，采样间隔的经验值为50ms，信号接收周期的经验值为1min。

由于水平井压裂套管内壁为360度，因此单个超声波探测器包括多组超声波发射器和超声波接收器，将超声波探测器包括的超声波发射器和超声波接收器数量的组数记为第一组数，所以，水平井压裂套管内壁共分为第一组数个扇区。其中，第一组数/>的经验值为8。

所以，在水平井压裂套管内部每个采样位置的每个扇区，均有一个对应的超声波数据序列。

至此，获取水平井压裂套管内部每个采样位置的每个扇区的超声波数据序列。

步骤S002、根据超声波数据序列获取拟合脉冲超声波信号，根据超声波数据序列和拟合脉冲超声波信号获取信号波动偏移系数，根据水平井压裂套管内同一采样位置的信号波动偏移系数和超声波探测器的发射的信号能量和接收的信号能量获取扇区分歧突显系数，根据扇区分歧突显系数确定最大扇区。

在水平井压裂套管整体完整时，超声波探测器发射器发出脉冲超声波信号，脉冲超声波信号经过水平井压裂套管内壁反射回到超声波接收器，回到超声波接收器的脉冲超声波信号只是经过一定的时延和能量衰减，不会发生其他变化。但是，当水平井压裂套管出现裂痕或漏点时，回到超声波接收器的脉冲超声波信号的能量会被裂痕或漏点吸收并传递到水平井压裂套管外地壳，部分脉冲超声波信号的能量会被水平井压裂套管外地壳接收，所以，回到超声波接收器的脉冲超声波信号的噪点和频率会发生相应变化。所以，可以通过分析回到超声波接收器的脉冲超声波信号的变化判断水平井压裂套管的完整性。

由于井内环境复杂且处于高温高压环境，容易对超声波探测器的精度造成影响，此外，水平井压裂套管经过油气腐蚀和地壳挤压可能造成部分老化或形变，同样会对超声波探测器的精度造成影响，降低水平井压裂套管漏点和裂痕的检测精度。由此，需要对接收器得到的信号进一步分析，提高水平井压裂套管完整性的检测精度。

由于超声波探测器发射器发出的脉冲超声波信号为正弦信号，因此，超声波接收器接收到的信号也应当为正弦信号。

采用最小二乘法，将超声波数据序列与正弦函数进行拟合，获取拟合正弦信号。其中，最小二乘法在脉冲超声波信号拟合领域为公知技术，不再赘述。根据拟合正弦信号获取每个脉冲超声波信号对应时刻的拟合脉冲超声波信号。其中，采用最小二乘法根据拟合正弦信号获取拟合值为公知技术，不再赘述。

根据超声波数据序列内包含的脉冲超声波信号和每个脉冲超声波信号对应时刻的拟合脉冲超声波信号获取超声波数据序列的信号波动偏移系数。

式中，表示水平井压裂套管内采样位置/>的第/>个扇区的超声波数据序列的信号波动偏移系数；/>表示超声波数据序列内包含的脉冲超声波信号的数量；/>表示水平井压裂套管内采样位置/>的第/>个扇区的超声波数据序列中第/>个脉冲超声波信号的数值；/>表示水平井压裂套管内采样位置/>的第/>个扇区的超声波数据序列中第/>个脉冲超声波信号对应时刻的拟合脉冲超声波信号的数值。

当扇区内包含的对应水平井压裂套管内壁无漏点时，回到超声波接收器的脉冲超声波信号只是经过一定的时延和能量衰减，不会发生其他变化，超声波数据序列内包含的脉冲超声波信号对应时刻的拟合脉冲超声波信号与脉冲超声波信号差异较小，即超声波数据序列的信号波动偏移系数较小。相反，当扇区内包含的对应水平井压裂套管内壁出现漏点时，回到超声波接收器的脉冲超声波信号会受到较大干扰，甚至可能造成波形失真，因此，超声波数据序列内包含的脉冲超声波信号对应时刻的拟合脉冲超声波信号与脉冲超声波信号差异较大，即超声波数据序列的信号波动偏移系数较大。

超声波数据序列的信号波动偏移系数可反映信号波动偏移系对应的水平井压裂套管内壁扇区的完整性，当对应的水平井压裂套管内壁扇区越为完整时，超声波数据序列的信号波动偏移系数越小。

当水平井压裂套管内壁发生裂痕或漏点时，裂痕或漏点往往位于水平井压裂套管的单个扇区内，而水平井压裂套管的其他扇区内壁状况无裂痕或漏点，根据出现裂痕或漏点与无裂痕或漏点的扇区的超声波数据序列的信号波动偏移系数的差异，获取每个扇区的扇区分歧突显系数。

式中，表示水平井压裂套管内采样位置/>的第/>个扇区的扇区分歧突显系数；/>表示超声波探测器的超声波发射器发射的信号能量；/>表示水平井压裂套管内采样位置/>的第/>个扇区的超声波数据序列；/>表示水平井压裂套管内采样位置/>的第/>个扇区的超声波数据序列对应的接收信号的能量；/>表示水平井压裂套管内采样位置/>的第/>个扇区的超声波数据序列的信号波动偏移系数；/>表示水平井压裂套管内采样位置/>中，除去第/>个扇区后剩余的所有扇区的信号波动偏移系数的均值；/>表示水平井压裂套管内采样位置/>中，除去第/>个扇区后剩余的所有扇区的信号波动偏移系数的标准差。

当水平井压裂套管内壁发生裂痕或漏点时，出现发生裂痕或漏点的扇区的超声波数据序列的信号波动偏移系数较大；当水平井压裂套管内壁未发生裂痕或漏点时，出现发生裂痕或漏点的扇区的超声波数据序列的信号波动偏移系数较小。所以，水平井压裂套管内采样位置剔除发生裂痕或漏点的扇区后获取的扇区的信号波动偏移系数的均值和标准差均较小，且均值与发生裂痕或漏点的扇区的信号波动偏移系数差异较大。同时，当扇区内包含的对应水平井压裂套管内壁出现漏点时，回到超声波接收器的脉冲超声波信号会出现明显的信号衰减，所以，发生裂痕或漏点的扇区对应的接收信号的能量与超声波发射器发射的信号能量差异较大。所以，发生裂痕或漏点的扇区的扇区分歧突显系数较大。

至此，获取每个扇区的扇区分歧突显系数。

将水平井压裂套管内壁所有采样位置的所有扇区的扇区分歧突显系数的最大值对应的扇区记为最大扇区。最大扇区即为水平井压裂套管内壁的采样位置处，最可能出现内壁裂痕或漏点的区域。

至此，获取每个扇区的扇区分歧突显系数和最大扇区。

步骤S003、根据扇区的扇区分歧突显系数获取第一扇区编号，进而根据第一扇区编号、水平井压裂套管内采样位置包含的扇区的超声波数据序列和扇区分歧突显系数获取采样位置的水平井压裂套管突显异质性系数，筛选水平井压裂套管潜在漏点区域。

根据水平井压裂套管内采样位置包含的扇区的扇区分歧突显系数获取第一扇区编号，进而根据第一扇区编号、水平井压裂套管内采样位置包含的扇区的超声波数据序列和扇区分歧突显系数获取采样位置的水平井压裂套管突显异质性系数。

式中，表示水平井压裂套管内采样位置/>的水平井压裂套管突显异质性系数；表示水平井压裂套管内采样位置/>的第/>个扇区的超声波数据序列；/>表示水平井压裂套管内最大扇区的超声波数据序列；/>表示取括号内逗号隔开的两个超声波数据序列的皮尔逊相关系数；/>表示超声波数据序列内包含的脉冲超声波信号的数量；/>表示水平井压裂套管内采样位置/>的第/>个扇区的扇区分歧突显系数；/>表示水平井压裂套管内采样位置/>的所有扇区的扇区分歧突显系数的最大值；/>表示采样位置/>内包含的扇区的编号；/>表示第一扇区编号；/>表示取水平井压裂套管内采样位置/>包含的扇区中，扇区分歧突显系数最大的扇区的编号。

当水平井压裂套管内采样位置出现内壁裂痕或漏点时，漏点所在扇区的扇区分歧突显系数较大且与其他扇区的扇区分歧突显系数差异较大，同时，出现内壁裂痕或漏点的采样位置的最大扇区的超声波数据序列与各扇区的超声波数据序列的相关性较小，此时，采样位置的水平井压裂套管突显异质性系数较大。

地壳挤压变形会影响水平井压裂套管接收的超声波信号，但是，会与出现内壁裂痕或漏点的水平井压裂套管处接收的超声波信号有所差异。变形的水平井压裂套管处接收的超声波信号存在少量噪点，但同一采样位置的超声波信号均存在少量噪点，因此，变形的水平井压裂套管内采样位置的水平井压裂套管突显异质性系数相比于出现内壁裂痕或漏点的水平井压裂套管内采样位置的水平井压裂套管突显异质性系数较小。所以，水平井压裂套管突显异质性系数的获取可以在一定程度上降低水平井压裂套管变形对水平井压裂套管完整性检测的干扰。

将水平井压裂套管突显异质性系数大于等于突显异质性阈值的采样位置标记为水平井压裂套管潜在漏点区域，将水平井压裂套管突显异质性系数小于突显异质性阈值的采样位置标记为水平井压裂套管正常区域。其中，突显异质性阈值的经验值为5。

至此，获取水平井压裂套管内所有采样位置的水平井压裂套管突显异质性系数，并获取水平井压裂套管潜在漏点区域。

步骤S004、根据的超声波数据序列获取水平井压裂套管潜在漏点区域的频域信号，根据频域信号获取基波频率和包络的频率分量，根据扇区的基波的能量、扇区的频率分量的能量和频率获取频率分量紊乱系数，根据超声波信号的固定频率、能量、扇区的频率分量的频率和扇区的基波的能量获取基波偏移系数，进而获取水平井压裂套管频率紊乱系数。

虽然通过突显异质性阈值能够快速排除水平井压裂套管形变对水平井压裂套管完整性检测的影响，但是无法排除水平井压裂套管老化的影响，所以，需要进一步分析。

水平井压裂套管老化和水平井压裂套管存在裂痕或缺陷都能使接收的超声波信号产生较多噪点的同时造成能量衰减，因此，在时域分析无法排除老化对检测结果的干扰，需要进行频域分析，即分析接收信号在频域上的差距。

对水平井压裂套管潜在漏点区域的超声波数据序列进行快速傅里叶变换，获取水平井压裂套管潜在漏点区域的频域信号。其中，快速傅里叶变换是信号处理领域的公知技术，不再赘述。

频域信号是一个连续谱，包含很多高低起伏的包络，将所有包络中最大的能量对应的频率分量标记为基波频率。以基波能量的十分之一为频率分量的筛选条件，只统计大于基波能量十分之一的频率分量，将频域信号包络中最大的能量对应的频率记作包络的频率分量。

将探测器信号发射端发射的超声波信号的固定频率记为，能量记为/>。理论上，超声波接收器接收通过水平井压裂套管反射后的超声波信号也应该为固定频率/>，但是，受到水平井压裂套管内壁老化和漏点的影响，接收的超声波信号会包含多个频率分量，并且，基波频率会发生微量偏移。其中，探测器信号发射端发射的超声波信号的频率-能量关系示意图如图2所示，图2中，/>表示探测器信号发射端发射的超声波信号的固定频率；/>表示探测器信号发射端发射的超声波信号的能量。

根据扇区的基波的能量、扇区的频率分量的能量和频率获取频率分量紊乱系数，根据超声波信号的固定频率、能量、扇区的频率分量的频率和扇区的基波的能量获取基波偏移系数，进而根据频率分量紊乱系数和基波偏移系数获取水平井压裂套管频率紊乱系数。

式中，表示水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域/>的第/>个扇区的水平井压裂套管频率紊乱系数；/>表示水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域/>的第个扇区的频率分量紊乱系数；/>表示水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域/>的第/>个扇区的基波偏移系数；/>表示水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域/>的第个扇区的频域信号内包含的频率分量的数量；/>表示水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域/>的第/>个扇区的基波的能量；/>表示水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域/>的第/>个扇区的第/>个频率分量的能量；/>表示水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域/>的第/>个扇区的基波频率；/>表示水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域/>的第/>个扇区的第/>个频率分量的频率；/>表示探测器信号发射端发射的超声波信号的固定频率；/>表示探测器信号发射端发射的超声波信号的能量；/>表示第一调节系数，经验值为0.01，作用为防止分母为0。

探测器信号发射端发射的超声波信号经过水平井压裂套管内壁后，会存在一定的频率偏移，当水平井压裂套管受损越严重时，频率偏移量越大，同时，接收到的超声波信号的能量越小，基波偏移系数越大。当水平井压裂套管内壁正常时，探测器接收的超声波信号的频率-能量关系示意图如图3所示。

当水平井压裂套管内壁出现老化和漏点时，获取的频率分量会增多，频率分量的能量也会增大，且漏点的频率分量明显多于老化、漏点的频率分量的能量明显大于老化，所以，出现老化和漏点的水平井压裂套管内壁的频率分量紊乱系数较大，且出现漏点的水平井压裂套管内壁的频率分量紊乱系数明显大于出现老化的水平井压裂套管内壁的频率分量紊乱系数。

所以，出现老化和漏点的扇区的水平井压裂套管频率紊乱系数较大，且出现漏点的扇区的水平井压裂套管频率紊乱系数明显大于出现老化的扇区的水平井压裂套管频率紊乱系数。

至此，获取水平井压裂套管内所有水平井压裂套管潜在漏点区域的所有扇区的水平井压裂套管频率紊乱系数。

步骤S005、根据水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域包含的扇区的水平井压裂套管频率紊乱系数和扇区的扇区分歧突显系数，获取水平井压裂套管潜在漏点区域的水平井压裂套管漏点确认指数，根据水平井压裂套管漏点确认指数获取水平井压裂套管漏点确认序列，根据水平井压裂套管漏点确认序列实现水平井压裂套管完整性重构。

根据水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域包含的扇区的水平井压裂套管频率紊乱系数和扇区的扇区分歧突显系数，获取水平井压裂套管潜在漏点区域的水平井压裂套管漏点确认指数。

式中，表示水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域/>的水平井压裂套管漏点确认指数；/>表示水平井压裂套管内划分扇区的个数；/>表示水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域/>的第/>个扇区的水平井压裂套管频率紊乱系数；/>表示水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域/>的第/>个扇区的扇区分歧突显系数。

当水平井压裂套管内壁出现老化和漏点时，老化和漏点所在的水平井压裂套管潜在漏点区域包含的扇区的水平井压裂套管频率紊乱系数和扇区的扇区分歧突显系数较大，所以，水平井压裂套管潜在漏点区域的水平井压裂套管漏点确认指数较大，同时，出现漏点的水平井压裂套管潜在漏点区域的水平井压裂套管漏点确认指数大于出现老化的水平井压裂套管潜在漏点区域的水平井压裂套管漏点确认指数。

以超声波探测器下探方向为方向，将所有水平井压裂套管潜在漏点区域的水平井压裂套管漏点确认指数依次排列，获取水平井压裂套管漏点确认序列。

将水平井压裂套管漏点确认序列输入神经网络，确认水平井压裂套管是否出现漏点。其中，神经网络可采用LSTM神经网络，LSTM神经网络的输入是水平井压裂套管漏点确认序列，输出是拟合漏点确认序列，采用的优化器为Adam优化器，损失函数为均方差损失函数。

拟合漏点确认序列内每个数值对应水平井压裂套管漏点确认序列对应数值对应的水平井压裂套管潜在漏点区域发生漏点的概率，当拟合漏点确认序列内数值大于等于漏点判定阈值时，认为当拟合漏点确认序列内数值对应水平井压裂套管漏点确认序列对应数值对应的水平井压裂套管潜在漏点区域发生漏点。其中，漏点判定阈值的经验值为0.9。

对水平井压裂套管发生漏点位置采用水平井压裂套管完整性重构技术进行贴补和修复，恢复水平井压裂套管完整性，贴补后水平井压裂套管承压可达70MPa。

至此，实现水平井压裂套管完整性重构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于数据驱动的水平井压裂套管完整性重构方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

采集超声波数据，获取水平井压裂套管内部每个采样位置的每个扇区的超声波数据序列；

根据超声波数据序列获取拟合脉冲超声波信号，根据超声波数据序列和拟合脉冲超声波信号获取信号波动偏移系数，根据水平井压裂套管内同一采样位置的信号波动偏移系数和超声波探测器的发射的信号能量和接收的信号能量获取扇区分歧突显系数，根据扇区分歧突显系数确定最大扇区；

根据扇区的扇区分歧突显系数获取第一扇区编号，进而根据第一扇区编号、水平井压裂套管内采样位置包含的扇区的超声波数据序列和扇区分歧突显系数获取采样位置的水平井压裂套管突显异质性系数，筛选水平井压裂套管潜在漏点区域；

根据的超声波数据序列获取水平井压裂套管潜在漏点区域的频域信号，根据频域信号获取基波频率和包络的频率分量，根据扇区的基波的能量、扇区的频率分量的能量和频率获取频率分量紊乱系数，根据超声波信号的固定频率、能量、扇区的频率分量的频率和扇区的基波的能量获取基波偏移系数，进而获取水平井压裂套管频率紊乱系数；

根据水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域包含的扇区的水平井压裂套管频率紊乱系数和扇区的扇区分歧突显系数，获取水平井压裂套管潜在漏点区域的水平井压裂套管漏点确认指数，根据水平井压裂套管漏点确认指数获取水平井压裂套管漏点确认序列，根据水平井压裂套管漏点确认序列实现水平井压裂套管完整性重构；

所述根据超声波数据序列和拟合脉冲超声波信号获取信号波动偏移系数，包括的具体方法为：

将超声波数据序列中每个脉冲超声波信号分别记为待分析脉冲超声波信号；

将待分析脉冲超声波信号与对应的拟合脉冲超声波信号的差值的绝对值记为待分析脉冲超声波信号的偏移差值；

将超声波数据序列中所有脉冲超声波信号的偏移差值的均值记为超声波数据序列的信号波动偏移系数；

所述扇区分歧突显系数包括：

式中，表示水平井压裂套管内采样位置/>的第/>个扇区的扇区分歧突显系数；/>表示超声波探测器的超声波发射器发射的信号能量；/>表示水平井压裂套管内采样位置/>的第/>个扇区的超声波数据序列；/>表示水平井压裂套管内采样位置/>的第/>个扇区的超声波数据序列对应的接收信号的能量；/>表示水平井压裂套管内采样位置/>的第/>个扇区的超声波数据序列的信号波动偏移系数；/>表示水平井压裂套管内采样位置/>中，除去第/>个扇区后剩余的所有扇区的信号波动偏移系数的均值；/>表示水平井压裂套管内采样位置/>中，除去第/>个扇区后剩余的所有扇区的信号波动偏移系数的标准差；

所述突显异质性系数包括：

式中，表示水平井压裂套管内采样位置/>的水平井压裂套管突显异质性系数；/>表示水平井压裂套管内采样位置/>的第/>个扇区的超声波数据序列；/>表示水平井压裂套管内最大扇区的超声波数据序列；/>表示取括号内逗号隔开的两个超声波数据序列的皮尔逊相关系数；/>表示超声波数据序列内包含的脉冲超声波信号的数量；/>表示水平井压裂套管内采样位置/>的第/>个扇区的扇区分歧突显系数；/>表示水平井压裂套管内采样位置/>的所有扇区的扇区分歧突显系数的最大值；/>表示采样位置/>内包含的扇区的编号；/>表示第一扇区编号；/>表示取水平井压裂套管内采样位置/>包含的扇区中，扇区分歧突显系数最大的扇区的编号；

所述进而获取水平井压裂套管频率紊乱系数，包括的具体方法为：

将频率分量紊乱系数和基波偏移系数的乘积记为水平井压裂套管频率紊乱系数。

2.根据权利要求1所述的基于数据驱动的水平井压裂套管完整性重构方法，其特征在于，所述根据超声波数据序列获取拟合脉冲超声波信号，包括的具体方法为：

将超声波数据序列与正弦函数进行拟合，获取拟合正弦信号，根据拟合正弦信号获取每个脉冲超声波信号对应时刻的拟合脉冲超声波信号。

3.根据权利要求1所述的基于数据驱动的水平井压裂套管完整性重构方法，其特征在于，所述根据扇区分歧突显系数确定最大扇区，包括的具体方法为：

将扇区分歧突显系数的最大值对应的扇区记为最大扇区。

4.根据权利要求1所述的基于数据驱动的水平井压裂套管完整性重构方法，其特征在于，所述根据扇区的扇区分歧突显系数获取第一扇区编号，包括的具体方法为：

将采样位置包含的扇区中扇区分歧突显系数最大的扇区的编号记为第一扇区编号。

5.根据权利要求1所述的基于数据驱动的水平井压裂套管完整性重构方法，其特征在于，所述筛选水平井压裂套管潜在漏点区域，包括的具体方法为：

将水平井压裂套管突显异质性系数大于等于突显异质性阈值的采样位置标记为水平井压裂套管潜在漏点区域。

6.根据权利要求1所述的基于数据驱动的水平井压裂套管完整性重构方法，其特征在于，所述根据水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域包含的扇区的水平井压裂套管频率紊乱系数和扇区的扇区分歧突显系数，获取水平井压裂套管潜在漏点区域的水平井压裂套管漏点确认指数，包括的具体方法为：

式中，表示水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域/>的水平井压裂套管漏点确认指数；/>表示水平井压裂套管内划分扇区的个数；/>表示水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域/>的第/>个扇区的水平井压裂套管频率紊乱系数；/>表示水平井压裂套管内水平井压裂套管潜在漏点区域/>的第/>个扇区的扇区分歧突显系数。

7.根据权利要求1所述的基于数据驱动的水平井压裂套管完整性重构方法，其特征在于，所述根据水平井压裂套管漏点确认指数获取水平井压裂套管漏点确认序列，包括的具体方法为：

以超声波探测器下探方向为方向，将所有水平井压裂套管潜在漏点区域的水平井压裂套管漏点确认指数依次排列，获取水平井压裂套管漏点确认序列。

8.根据权利要求1所述的基于数据驱动的水平井压裂套管完整性重构方法，其特征在于，所述根据水平井压裂套管漏点确认序列实现水平井压裂套管完整性重构，包括的具体方法为：

将水平井压裂套管漏点确认序列输入LSTM神经网络，获取拟合漏点确认序列，LSTM神经网络采用的优化器为Adam优化器、损失函数为均方差损失函数；

当拟合漏点确认序列内数值大于等于漏点判定阈值时，认为当拟合漏点确认序列内数值对应水平井压裂套管漏点确认序列对应数值对应的水平井压裂套管潜在漏点区域发生漏点；

对水平井压裂套管发生漏点位置采用水平井压裂套管完整性重构技术进行贴补和修复，恢复水平井压裂套管完整性，实现水平井压裂套管完整性重构。