泥浆泵量确定方法、装置、电子设备以及存储介质与流程

1.本发明涉及非开挖管道安装与铺设技术领域，尤其涉及一种泥浆泵量确定方法、装置、电子设备以及存储介质。


背景技术：

2.水平定向钻进技术由于其对地表干扰小、施工速度快、综合成本低等优势已逐渐成为地下管线敷设的重要手段之一。采用水平定向钻进技术铺设地下管道前，需采用不同直径的扩孔器进行分级扩孔，直至将导向孔扩至设计终孔直径。泥浆泵量是分级扩孔施工过程中的重要施工参数，是影响钻孔内扩孔岩屑运移的重要因素。因此，科学合理地确定水平定向钻进扩孔施工所需泥浆泵量对于减少工程事故、保障施工进度具有重要现实意义。
3.现有水平定向钻进扩孔施工泥浆泵量确定方法大多参考同类工程且严重依赖技术人员的工程实践经验，缺乏科学合理的理论依据，并且同类工程在地层条件、钻孔轨迹等方面存在诸多差异，该方法难以得到推广和复制。部分现有技术依据浆体与粒状物料输送水力学理论，以岩屑床高度为零为边界条件，以泥浆性能保持不变为假设条件，推导水平井岩屑运移临界流速，进而得出扩孔施工泥浆泵量计算方法，但该方法所采用的边界条件和假设条件均与工程实际情况不符，且未能考虑水平定向钻进入、出土端曲线段钻孔轨迹对岩屑运移的影响。
4.因此，现有技术存在适用范围小、无法根据工程实际情况确定所需泥浆泵量的问题。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种泥浆泵量确定方法、装置、电子设备以及存储介质，以至少解决相关技术中存在适用范围小、无法根据工程实际情况确定所需泥浆泵量的问题。
6.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种泥浆泵量确定方法，该方法包括：
7.获取岩屑的物性参数、泥浆的性能指标、钻孔参数以及候选泥浆泵量；
8.根据所述性能指标、所述钻孔参数、所述候选泥浆泵量以及第一计算逻辑，得到钻孔泥浆雷诺数；
9.在所述钻孔泥浆雷诺数小于第一预设阈值的情况下，根据所述候选泥浆泵量、所述物性参数、所述性能指标、所述钻孔参数、重力加速度以及第二计算逻辑，得到岩屑沉降速度；
10.根据所述候选泥浆泵量、所述钻孔参数、所述岩屑沉降速度以及第三计算逻辑，得到岩屑运移效率；
11.在所述岩屑运移效率大于岩屑运移效率阈值的情况下，将所述候选泥浆泵量作为目标泥浆泵量。
12.根据本技术实施例的另一个方面，还提供了一种泥浆泵量确定装置，该装置包括：
13.获取模块，用于获取岩屑的物性参数、泥浆的性能指标、钻孔参数以及候选泥浆泵
量；
14.第一得到模块，用于根据所述性能指标、所述钻孔参数、所述候选泥浆泵量以及第一计算逻辑，得到钻孔泥浆雷诺数；
15.第二得到模块，用于在所述钻孔泥浆雷诺数小于第一预设阈值的情况下，根据所述候选泥浆泵量、所述物性参数、所述性能指标、所述钻孔参数、重力加速度以及第二计算逻辑，得到岩屑沉降速度；
16.第三得到模块，用于根据所述候选泥浆泵量、所述钻孔参数、所述岩屑沉降速度以及第三计算逻辑，得到岩屑运移效率；
17.作为模块，用于在所述岩屑运移效率大于岩屑运移效率阈值的情况下，将所述候选泥浆泵量作为目标泥浆泵量。
18.可选地，第一得到模块包括：
19.第一得到单元，用于根据所述候选泥浆泵量、所述钻孔参数以及第一预设公式，得到钻孔泥浆流速；
20.第二得到单元，用于根据所述钻孔泥浆流速、所述性能指标、所述钻孔参数以及第二预设公式，得到所述钻孔泥浆雷诺数。
21.可选地，该装置还包括：
22.第一更新模块，用于在所述钻孔泥浆雷诺数大于或等于所述第一预设阈值的情况下，更新所述候选泥浆泵量，直到基于更新后的候选泥浆泵量所得到的所述钻孔泥浆雷诺数小于所述第一预设阈值，则将所述更新后的候选泥浆泵量作为所述候选泥浆泵量。
23.可选地，第二得到模块包括：
24.第三得到单元，用于根据所述钻孔泥浆流速、所述性能指标、所述钻孔参数以及第三预设公式，得到钻孔泥浆表观黏度；
25.第四得到单元，用于根据所述钻孔泥浆表观黏度、所述物性参数、所述性能指标、所述重力加速度以及第四预设公式，得到中间沉降速度；
26.第五得到单元，用于根据所述中间沉降速度、所述物性参数、所述性能指标、所述钻孔泥浆表观黏度以及第五预设公式，得到颗粒雷诺数；
27.判断单元，用于判断所述颗粒雷诺数是否小于第二预设阈值；
28.作为单元，用于在所述颗粒雷诺数小于所述第二预设阈值的情况下，将所述中间沉降速度作为所述岩屑沉降速度；
29.第六得到单元，用于在所述颗粒雷诺数不小于所述第二预设阈值的情况下，根据所述钻孔泥浆表观黏度、所述物性参数、所述性能指标以及第六预设公式，得到所述岩屑沉降速度。
30.可选地，第三得到模块包括：
31.第七得到单元，用于根据所述钻孔参数，得到钻孔轨迹的入土角和出土角、钻孔轨迹的水平段长度以及钻孔轨迹曲线段的水平投影长度；
32.第八得到单元，用于根据所述入土角、所述出土角、所述水平段长度、所述水平投影长度、所述岩屑沉降速度、所述钻孔泥浆流速以及第七预设公式，得到岩屑沉降高度，其中，所述钻孔泥浆流速是根据所述候选泥浆泵量、所述钻孔参数以及所述第一预设公式得到的；
33.第九得到单元，用于根据所述岩屑沉降高度、所述钻孔参数以及第八预设公式，得到所述岩屑运移效率。
34.可选地，该装置还包括：
35.第二更新模块，用于在所述岩屑运移效率小于或等于所述岩屑运移效率阈值的情况下，更新所述候选泥浆泵量，直到基于更新后的候选泥浆泵量所得到的所述岩屑运移效率大于所述岩屑运移效率阈值，则将所述更新后的候选泥浆泵量作为所述目标泥浆泵量。
36.可选地，获取模块包括：
37.获取单元，用于获取预设数量个泥浆样品的中间密度、中间流型指数以及中间稠度系数；
38.第十得到单元，用于根据所述中间密度和第九预设公式，得到钻孔泥浆密度；
39.第十一得到单元，用于根据所述中间流型指数和第十预设公式，得到流型指数；
40.第十二得到单元，用于根据所述中间稠度系数和第十一预设公式，得到稠度系数；
41.第十三得到单元，用于根据所述钻孔泥浆密度、所述流型指数以及所述稠度系数，得到所述性能指标。
42.根据本技术实施例的又一个方面，还提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；其中，存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于通过运行所述存储器上所存储的所述计算机程序来执行上述任一实施例中的方法步骤。
43.根据本技术实施例的又一个方面，还提供了一种计算机可读的存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一实施例中的方法步骤。
44.在本技术实施例中，通过获取岩屑的物性参数、泥浆的性能指标、钻孔参数以及候选泥浆泵量；根据性能指标、钻孔参数、候选泥浆泵量以及第一计算逻辑，得到钻孔泥浆雷诺数；在钻孔泥浆雷诺数小于第一预设阈值的情况下，根据候选泥浆泵量、物性参数、性能指标、钻孔参数、重力加速度以及第二计算逻辑，得到岩屑沉降速度；根据候选泥浆泵量、钻孔参数、岩屑沉降速度以及第三计算逻辑，得到岩屑运移效率；在岩屑运移效率大于岩屑运移效率阈值的情况下，将候选泥浆泵量作为目标泥浆泵量。通过上述方法，获取岩屑的物性参数、泥浆的性能指标、钻孔参数以及候选泥浆泵量；在此基础上，计算钻孔泥浆雷诺数，如果钻孔泥浆雷诺数小于第一预设阈值，计算岩屑沉降速度，并进一步计算岩屑运移效率；如果岩屑运移效率大于岩屑运移效率阈值，将候选泥浆泵量作为目标泥浆泵量。本技术确定泥浆泵量的过程充分考虑了施工过程中岩屑的物性、泥浆的性能变化情况以及钻孔情况，过程科学合理，结果准确可靠，可为水平定向钻进扩孔施工参数选取提供有力依据。本技术可有效解决相关技术中存在适用范围小、无法根据工程实际情况确定所需泥浆泵量的问题。
附图说明
45.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
46.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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
47.图1是根据本技术实施例的一种可选的泥浆泵量确定方法的流程示意图；
48.图2是根据本技术实施例的一种可选的扩孔岩屑沉降速度计算流程图；
49.图3是根据本技术实施例的一种可选的钻孔和岩屑运移区域示意图；
50.图4是根据本技术实施例的一种可选的泥浆泵量动态调整方法的流程示意图；
51.图5是根据本技术实施例的一种可选的泥浆泵量确定装置的结构框图；
52.图6是根据本技术实施例的一种可选的电子设备的结构框图。
具体实施方式
53.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都应当属于本技术保护的范围。
54.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
55.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种泥浆泵量确定方法，如图1所示，该方法适用于确定水平定向钻进扩孔施工的泥浆泵量，该方法的流程可以包括以下步骤：
56.步骤s101，获取岩屑的物性参数、泥浆的性能指标、钻孔参数以及候选泥浆泵量。
57.可选地，上级扩孔(或钻孔)过程中，收集、烘干返回泥浆池的扩孔(或钻孔)岩屑，并通过室内试验获取扩孔(或钻孔)岩屑的物性参数，包括：平均粒径d0和平均密度ρ0，其中，可通过筛分试验获取扩孔(或钻孔)岩屑的级配曲线，进而获取扩孔(或钻孔)岩屑的平均粒径d0，可通过比重瓶法测量扩孔(或钻孔)岩屑的平均密度ρ0。上级扩孔结束后，从泥浆池内取样并通过室内试验获取上级扩孔结束后泥浆的性能指标，包括：钻孔泥浆密度ρ、流型指数n和稠度系数k。获取钻孔参数，包括：下级扩孔直径d、钻杆直径d、钻孔轨迹水平段长度、钻孔轨迹曲线段水平投影、钻孔轨迹入土角和出土角。假设下级扩孔泥浆泵量为q，q即候选泥浆泵量。
58.步骤s102，根据性能指标、钻孔参数、候选泥浆泵量以及第一计算逻辑，得到钻孔泥浆雷诺数。
59.可选地，第一计算逻辑包括：根据性能指标中的钻孔泥浆密度ρ、流型指数n、稠度系数k、候选泥浆泵量q、钻孔参数中的下级扩孔直径d、钻杆直径d，计算求出钻孔泥浆雷诺数re。
60.步骤s103，在钻孔泥浆雷诺数小于第一预设阈值的情况下，根据候选泥浆泵量、物
性参数、性能指标、钻孔参数、重力加速度以及第二计算逻辑，得到岩屑沉降速度。
61.可选地，在钻孔泥浆雷诺数re小于第一预设阈值如2000的情况下(re＜2000)，执行第二计算逻辑：根据候选泥浆泵量q、物性参数中的平均粒径d0、平均密度ρ0、性能指标中的钻孔泥浆密度ρ、流型指数n、稠度系数k、钻孔参数中的下级扩孔直径d、钻杆直径d、重力加速度g，计算求出候选泥浆泵量q所对应的岩屑沉降速度us。
62.步骤s104，根据候选泥浆泵量、钻孔参数、岩屑沉降速度以及第三计算逻辑，得到岩屑运移效率。
63.可选地，将钻孔参数中的钻孔轨迹入土角和出土角的较大者记作β，将钻孔轨迹水平段长度的一半记作l1、钻孔轨迹曲线段水平投影的一半记作l2。第三计算逻辑为：根据候选泥浆泵量q、β、l1、l2、钻孔参数中的下级扩孔直径d、钻杆直径d、岩屑沉降速度us，计算得到岩屑运移效率η。
64.步骤s105，在岩屑运移效率大于岩屑运移效率阈值的情况下，将候选泥浆泵量作为目标泥浆泵量。
65.可选地，目标岩屑运移效率η
t
可由现场施工技术人员在考虑施工区域地质条件、管材种类、终孔直径与管径的比值等因素的条件下参考同类工程而确定，目标岩屑运移效率η
t
即岩屑运移效率阈值。
66.如果岩屑运移效率大于岩屑运移效率阈值(η》η
t
)，则候选泥浆泵量q即为下一级扩孔施工所需泥浆泵量，即目标泥浆泵量。
67.在本技术实施例中，通过获取岩屑的物性参数、泥浆的性能指标、钻孔参数以及候选泥浆泵量；根据性能指标、钻孔参数、候选泥浆泵量以及第一计算逻辑，得到钻孔泥浆雷诺数；在钻孔泥浆雷诺数小于第一预设阈值的情况下，根据候选泥浆泵量、物性参数、性能指标、钻孔参数、重力加速度以及第二计算逻辑，得到岩屑沉降速度；根据候选泥浆泵量、钻孔参数、岩屑沉降速度以及第三计算逻辑，得到岩屑运移效率；在岩屑运移效率大于岩屑运移效率阈值的情况下，将候选泥浆泵量作为目标泥浆泵量。通过上述方法，获取岩屑的物性参数、泥浆的性能指标、钻孔参数以及候选泥浆泵量；在此基础上，计算钻孔泥浆雷诺数，如果钻孔泥浆雷诺数小于第一预设阈值，计算岩屑沉降速度，并进一步计算岩屑运移效率；如果岩屑运移效率大于岩屑运移效率阈值，将候选泥浆泵量作为目标泥浆泵量。本技术确定泥浆泵量的过程充分考虑了施工过程中岩屑的物性、泥浆的性能变化情况以及钻孔情况，过程科学合理，结果准确可靠，可为水平定向钻进扩孔施工参数选取提供有力依据。本技术可有效解决相关技术中存在适用范围小、无法根据工程实际情况确定所需泥浆泵量的问题。
68.作为一种可选实施例，根据性能指标、钻孔参数、候选泥浆泵量以及第一计算逻辑，得到钻孔泥浆雷诺数，包括：
69.根据候选泥浆泵量、钻孔参数以及第一预设公式，得到钻孔泥浆流速；
70.根据钻孔泥浆流速、性能指标、钻孔参数以及第二预设公式，得到钻孔泥浆雷诺数。
71.可选地，将候选泥浆泵量q、钻孔参数中的下级扩孔直径d、钻杆直径d代入公式(1)即第一预设公式，计算得到钻孔泥浆流速u。
[0072][0073]
将钻孔泥浆流速u、性能指标中的钻孔泥浆密度ρ、流型指数n、稠度系数k、钻孔参数中的下级扩孔直径d、钻杆直径d代入公式(2)即第二预设公式，计算得到钻孔泥浆雷诺数re。
[0074][0075]
在本技术实施例中，通过候选泥浆泵量和钻孔参数计算钻孔泥浆流速，再根据钻孔泥浆流速、性能指标以及钻孔参数计算钻孔泥浆雷诺数，为后续根据钻孔泥浆雷诺数判断候选泥浆泵量是否科学合理提供基础。
[0076]
作为一种可选实施例，在得到钻孔泥浆雷诺数之后，方法还包括：
[0077]
在钻孔泥浆雷诺数大于或等于第一预设阈值的情况下，更新候选泥浆泵量，直到基于更新后的候选泥浆泵量所得到的钻孔泥浆雷诺数小于第一预设阈值，则将更新后的候选泥浆泵量作为候选泥浆泵量。
[0078]
可选地，在钻孔泥浆雷诺数大于或等于第一预设阈值如2000的情况下(re≥2000)，重新假设下级扩孔的泥浆泵量即候选泥浆泵量，如果根据新假设的候选泥浆泵量重新计算的钻孔泥浆雷诺数小于第一预设阈值(re＜2000)，则将当前候选泥浆泵量作为候选泥浆泵量q，并进行后续步骤。
[0079]
如果重新计算的钻孔泥浆雷诺数仍大于或等于第一预设阈值(re≥2000)，则重新假设下级扩孔的泥浆泵量即候选泥浆泵量，直到根据新假设的候选泥浆泵量重新计算的钻孔泥浆雷诺数小于第一预设阈值(re＜2000)，将当前候选泥浆泵量作为候选泥浆泵量q，并进行后续步骤。
[0080]
在本技术实施例中，以钻孔泥浆雷诺数是否小于2000为边界条件，初步判断候选泥浆泵量是否科学合理，充分了考虑钻孔泥浆流态对岩屑运移的影响。
[0081]
作为一种可选实施例，根据候选泥浆泵量、物性参数、性能指标、钻孔参数、重力加速度以及第二计算逻辑，得到岩屑沉降速度，包括：
[0082]
根据钻孔泥浆流速、性能指标、钻孔参数以及第三预设公式，得到钻孔泥浆表观黏度；
[0083]
根据钻孔泥浆表观黏度、物性参数、性能指标、重力加速度以及第四预设公式，得到中间沉降速度；
[0084]
根据中间沉降速度、物性参数、性能指标、钻孔泥浆表观黏度以及第五预设公式，得到颗粒雷诺数；
[0085]
判断颗粒雷诺数是否小于第二预设阈值；
[0086]
在颗粒雷诺数小于第二预设阈值的情况下，将中间沉降速度作为岩屑沉降速度；
[0087]
在颗粒雷诺数不小于第二预设阈值的情况下，根据钻孔泥浆表观黏度、物性参数、性能指标以及第六预设公式，得到岩屑沉降速度。
[0088]
可选地，将钻孔泥浆流速u、性能指标中的流型指数n、稠度系数k、钻孔参数中的下
级扩孔直径d、钻杆直径d代入公式(3)即第三预设公式，计算得到钻孔泥浆表观黏度μe。
[0089][0090]
如图2所示：通过公式(4)对岩屑沉降速度us进行试算，具体包括：将钻孔泥浆表观黏度μe、物性参数中的平均粒径d0、平均密度ρ0、性能指标中的钻孔泥浆密度ρ、重力加速度g代入公式(4)即第四预设公式，计算得到候选泥浆泵量q对应的岩屑沉降速度us，因为此时无法确定该岩屑沉降速度us是否合理，所以称其为中间沉降速度。
[0091][0092]
通过公式(5)计算颗粒雷诺数r
p
，具体包括：将中间沉降速度us、物性参数中的平均粒径d0、性能指标中的钻孔泥浆密度ρ、钻孔泥浆表观黏度μe代入公式(5)即第五预设公式，得到颗粒雷诺数r
p
。
[0093][0094]
判断颗粒雷诺数r
p
是否满足r
p
《1，第二预设阈值为1。如果满足r
p
《1，则通过公式(4)计算出的试算结果(即中间沉降速度us)为扩孔岩屑在钻孔泥浆中的岩屑沉降速度us(即将中间沉降速度作为岩屑沉降速度)。如果不满足r
p
《1，则通过公式(6)计算扩孔岩屑在钻孔泥浆中的岩屑沉降速度us，具体包括：将钻孔泥浆表观黏度μe、物性参数中的平均粒径d0、平均密度ρ0、性能指标中的钻孔泥浆密度ρ代入公式(6)即第六预设公式，计算得到候选泥浆泵量q所对应的岩屑沉降速度us。
[0095][0096]
在本技术实施例中，先通过公式(4)试算得到中间沉降速度，再根据中间沉降速度计算颗粒雷诺数，通过颗粒雷诺数判断该中间沉降速度是否科学合理。如果合理，则中间沉降速度即为最终的岩屑沉降速度；如果不合理，则通过公式(6)计算岩屑沉降速度。本技术使得最终的岩屑沉降速度更加科学合理、更加符合工程实际情况。
[0097]
作为一种可选实施例，根据候选泥浆泵量、钻孔参数、岩屑沉降速度以及第三计算逻辑，得到岩屑运移效率，包括：
[0098]
根据钻孔参数，得到钻孔轨迹的入土角和出土角、钻孔轨迹的水平段长度以及钻孔轨迹曲线段的水平投影长度；
[0099]
根据入土角、出土角、水平段长度、水平投影长度、岩屑沉降速度、钻孔泥浆流速以及第七预设公式，得到岩屑沉降高度，其中，钻孔泥浆流速是根据候选泥浆泵量、钻孔参数以及第一预设公式得到的；
[0100]
根据岩屑沉降高度、钻孔参数以及第八预设公式，得到岩屑运移效率。
[0101]
可选地，根据钻孔参数，得到钻孔轨迹的入土角和出土角、钻孔轨迹的水平段长度以及钻孔轨迹曲线段的水平投影长度。将钻孔参数中的钻孔轨迹入土角和出土角的较大者
记作β，将钻孔轨迹水平段长度的一半记作l1、钻孔轨迹曲线段水平投影的一半记作l2。
[0102]
将β、l1、l2、岩屑沉降速度us、钻孔泥浆流速u代入公式(7)即第七预设公式，计算得到岩屑沉降高度h
。
如图3所示，钻孔存在钻孔直径d(即下级扩孔直径d，本技术统一称为下级扩孔直径)，钻孔可以分为岩屑有效运移区域和岩屑非有效运移区域。在岩屑非有效运移区域存在岩屑沉降高度h。
[0103][0104]
将岩屑沉降高度h、钻孔参数中的下级扩孔直径d代入公式(8)即第八预设公式，计算得到岩屑运移效率η。
[0105][0106]
在本技术实施例中，综合考虑了钻孔泥浆性能随扩孔(或钻孔)施工的进行而不断变化这一客观事实以及钻孔轨迹曲线段对孔内岩屑运移的影响，计算出的扩孔岩屑运移效率更加科学合理、更加符合工程实际情况。
[0107]
作为一种可选实施例，在得到岩屑运移效率之后，方法还包括：
[0108]
在岩屑运移效率小于或等于岩屑运移效率阈值的情况下，更新候选泥浆泵量，直到基于更新后的候选泥浆泵量所得到的岩屑运移效率大于岩屑运移效率阈值，则将更新后的候选泥浆泵量作为目标泥浆泵量。
[0109]
可选地，在岩屑运移效率小于或等于岩屑运移效率阈值的情况下(η≤η
t
)，重新假设下级扩孔的泥浆泵量即候选泥浆泵量，并重新执行步骤s102～步骤s104。如果根据新假设的候选泥浆泵量重新计算的岩屑运移效率大于岩屑运移效率阈值(η＞η
t
)，则将当前候选泥浆泵量作为目标泥浆泵量。
[0110]
如果重新计算的岩屑运移效率仍小于或等于岩屑运移效率阈值(η≤η
t
)，则重新假设下级扩孔的泥浆泵量即候选泥浆泵量，直到根据新假设的候选泥浆泵量重新计算的岩屑运移效率大于岩屑运移效率阈值(η＞η
t
)，将当前候选泥浆泵量作为目标泥浆泵量。
[0111]
在本技术实施例中，以扩孔岩屑的岩屑运移效率是否达到目标岩屑运移效率为边界条件，确定了下一级扩孔施工所需的目标泥浆泵量，使得后续对泥浆泵量的动态调整更加科学合理、更加符合工程实际情况，并且通过本技术可以对扩孔施工泥浆泵量进行逐级动态调整，确保每级扩孔所产生的岩屑能有效返回地表，保障水平定向钻进扩孔施工的顺利进行。
[0112]
作为一种可选实施例，获取泥浆的性能指标，包括：
[0113]
获取预设数量个泥浆样品的中间密度、中间流型指数以及中间稠度系数；
[0114]
根据中间密度和第九预设公式，得到钻孔泥浆密度；
[0115]
根据中间流型指数和第十预设公式，得到流型指数；
[0116]
根据中间稠度系数和第十一预设公式，得到稠度系数；
[0117]
根据钻孔泥浆密度、流型指数以及稠度系数，得到性能指标。
[0118]
可选地，分别从位于钻孔入土端和出土端的泥浆池内取等体积钻孔泥浆，并将二
者充分混合后作为钻孔泥浆样品(即泥浆样品)。从泥浆池内多次取样以获得预设数量个例如m个泥浆样品，m表示多个可以根据需求设置。
[0119]
通过泥浆比重计分别测量m个泥浆样品的中间密度，例如ρj为第j个钻孔泥浆样品的中间密度，j取1～m，分别对应每一个泥浆样品。
[0120][0121]
将所有中间密度例如ρj和泥浆样品数量m代入公式(9)即第九预设公式，计算得到钻孔泥浆密度ρ。
[0122]
通过六速旋转黏度计或马氏漏斗黏度计分别测量m个泥浆样品的中间流型指数，例如：nj为第j个泥浆样品的中间流型指数。
[0123][0124]
将所有中间流型指数例如nj和泥浆样品数量m代入公式(10)即第十预设公式，计算得到流型指数n。
[0125]
通过六速旋转黏度计或马氏漏斗黏度计分别测量m个泥浆样品的中间稠度系数，例如：kj为第j个泥浆样品的中间稠度系数。
[0126][0127]
将所有中间稠度系数例如kj和泥浆样品数量m代入公式(11)即第十一预设公式，计算得到稠度系数k。
[0128]
根据钻孔泥浆密度ρ、流型指数n以及稠度系数k，得到泥浆的性能指标。
[0129]
需要说明的是，采用六速旋转黏度计测量第j个泥浆样品的中间流型指数nj和中间稠度系数kj时，可读取六速旋转黏度计在转速为600r/min和300r/min时的读数θ
600
和θ
300
，并分别通过公式(12)和公式(13)计算第j个泥浆样品的中间流型指数nj和中间稠度系数kj。采用六速旋转黏度计测量其他泥浆样品的中间流型指数和中间稠度系数方法与测量第j个泥浆样品相同，此处不再赘述。
[0130][0131][0132]
采用马氏漏斗黏度计测量第j个泥浆样品的中间流型指数nj和中间稠度系数kj时，
可首先通过马氏漏斗黏度计获取第j个泥浆样品的马氏漏斗黏度tj，并通过公式(14)计算第j个钻孔泥浆样品的流速系数fj，进而分别通过公式(15)和公式(16)计算第j个钻孔泥浆样品的中间流型指数nj和中间稠度系数kj。
[0133][0134]
nj＝0.67(15)
[0135][0136]
其中，ρj为第j个钻孔泥浆样品的中间密度。
[0137]
采用马氏漏斗黏度计测量其他泥浆样品的中间流型指数和中间稠度系数方法与测量第j个泥浆样品相同，此处不再赘述。
[0138]
在本技术实施例中，通过现场取样以及室内试验获取上级扩孔(或钻孔)结束后的泥浆的性能指标，保障了计算参数的准确可靠，使得得到的目标泥浆泵量更加科学合理、更加符合工程实际情况。
[0139]
作为一种可选实施例，图4是根据本技术实施例的一种可选的泥浆泵量动态调整方法的流程示意图，该方法适用于确定水平定向钻进扩孔施工的泥浆泵量，该方法包括：
[0140]
s1：获取上级扩孔(或钻孔)岩屑平均粒径d0和平均密度ρ0。
[0141]
s2：获取上级扩孔(或钻孔)结束后，钻孔泥浆密度ρ、流型指数n和稠度系数k。
[0142]
s3：假设下级扩孔施工泥浆泵量为q，并计算泥浆泵量q所对应的钻孔泥浆雷诺数re；判断钻孔泥浆雷诺数re是否满足re《2000，如果满足则执行s4，如果不满足则从“假设下级扩孔施工泥浆泵量为q，并计算泥浆泵量q所对应的钻孔泥浆雷诺数r
e”开始执行后续步骤。
[0143]
s4：计算泥浆泵量q所对应的钻孔泥浆表观黏度μe。
[0144]
s5：计算泥浆泵量q所对应的扩孔岩屑在钻孔泥浆中的沉降速度us。
[0145]
s6：计算泥浆泵量q所对应的扩孔岩屑运移效率η；判断扩孔岩屑运移效率η是否满足η》目标岩屑运移效率η
t
；如果满足，则泥浆泵量q即为下一级扩孔施工所需泥浆泵量；如果不满足，则从s3中“假设下级扩孔施工泥浆泵量为q，并计算泥浆泵量q所对应的钻孔泥浆雷诺数r
e”开始执行后续步骤。
[0146]
可选地，本实施例的具体实现方式，参见上述实施例，此处不再赘述。
[0147]
在本技术实施例中，综合考虑钻孔泥浆性能随扩孔(或钻孔)施工的进行而不断变化这一客观事实以及钻孔轨迹曲线段对孔内岩屑运移的影响，以扩孔岩屑运移效率达到目标岩屑运移效率为边界条件，确定了下一级扩孔施工所需泥浆泵量，使得后续对泥浆泵量的动态调整更加科学合理、更加符合工程实际情况。
[0148]
根据本技术实施例的另一个方面，还提供了一种用于实施上述泥浆泵量确定方法的泥浆泵量确定装置。图5是据本技术实施例的一种可选的泥浆泵量确定装置的结构框图，如图5所示，该装置可以包括：
[0149]
获取模块501，用于获取岩屑的物性参数、泥浆的性能指标、钻孔参数以及候选泥浆泵量；
[0150]
第一得到模块502，用于根据性能指标、钻孔参数、候选泥浆泵量以及第一计算逻辑，得到钻孔泥浆雷诺数；
[0151]
第二得到模块503，用于在钻孔泥浆雷诺数小于第一预设阈值的情况下，根据候选泥浆泵量、物性参数、性能指标、钻孔参数、重力加速度以及第二计算逻辑，得到岩屑沉降速度；
[0152]
第三得到模块504，用于根据候选泥浆泵量、钻孔参数、岩屑沉降速度以及第三计算逻辑，得到岩屑运移效率；
[0153]
作为模块505，用于在岩屑运移效率大于岩屑运移效率阈值的情况下，将候选泥浆泵量作为目标泥浆泵量。
[0154]
需要说明的是，该实施例中的获取模块501可以用于执行上述步骤s101，该实施例中的第一得到模块502可以用于执行上述步骤s102，该实施例中的第二得到模块503可以用于执行上述步骤s103，该实施例中的第三得到模块504可以用于执行上述步骤s104，该实施例中的作为模块505可以用于执行上述步骤s105。
[0155]
通过上述模块，获取岩屑的物性参数、泥浆的性能指标、钻孔参数以及候选泥浆泵量；在此基础上，计算钻孔泥浆雷诺数，如果钻孔泥浆雷诺数小于第一预设阈值，计算岩屑沉降速度，并进一步计算岩屑运移效率；如果岩屑运移效率大于岩屑运移效率阈值，将候选泥浆泵量作为目标泥浆泵量。本技术确定泥浆泵量的过程充分考虑了施工过程中岩屑的物性、泥浆的性能变化情况以及钻孔情况，过程科学合理，结果准确可靠，可为水平定向钻进扩孔施工参数选取提供有力依据。解决了相关技术中存在适用范围小、无法根据工程实际情况确定所需泥浆泵量的问题。
[0156]
作为一种可选实施例，第一得到模块包括：
[0157]
第一得到单元，用于根据候选泥浆泵量、钻孔参数以及第一预设公式，得到钻孔泥浆流速；
[0158]
第二得到单元，用于根据钻孔泥浆流速、性能指标、钻孔参数以及第二预设公式，得到钻孔泥浆雷诺数。
[0159]
作为一种可选实施例，该装置还包括：
[0160]
第一更新模块，用于在钻孔泥浆雷诺数大于或等于第一预设阈值的情况下，更新候选泥浆泵量，直到基于更新后的候选泥浆泵量所得到的钻孔泥浆雷诺数小于第一预设阈值，则将更新后的候选泥浆泵量作为候选泥浆泵量。
[0161]
作为一种可选实施例，第二得到模块包括：
[0162]
第三得到单元，用于根据钻孔泥浆流速、性能指标、钻孔参数以及第三预设公式，得到钻孔泥浆表观黏度；
[0163]
第四得到单元，用于根据钻孔泥浆表观黏度、物性参数、性能指标、重力加速度以及第四预设公式，得到中间沉降速度；
[0164]
第五得到单元，用于根据中间沉降速度、物性参数、性能指标、钻孔泥浆表观黏度以及第五预设公式，得到颗粒雷诺数；
[0165]
判断单元，用于判断颗粒雷诺数是否小于第二预设阈值；
[0166]
作为单元，用于在颗粒雷诺数小于第二预设阈值的情况下，将中间沉降速度作为岩屑沉降速度；
[0167]
第六得到单元，用于在颗粒雷诺数不小于第二预设阈值的情况下，根据钻孔泥浆表观黏度、物性参数、性能指标以及第六预设公式，得到岩屑沉降速度。
[0168]
作为一种可选实施例，第三得到模块包括：
[0169]
第七得到单元，用于根据钻孔参数，得到钻孔轨迹的入土角和出土角、钻孔轨迹的水平段长度以及钻孔轨迹曲线段的水平投影长度；
[0170]
第八得到单元，用于根据入土角、出土角、水平段长度、水平投影长度、岩屑沉降速度、钻孔泥浆流速以及第七预设公式，得到岩屑沉降高度，其中，钻孔泥浆流速是根据候选泥浆泵量、钻孔参数以及第一预设公式得到的；
[0171]
第九得到单元，用于根据岩屑沉降高度、钻孔参数以及第八预设公式，得到岩屑运移效率。
[0172]
作为一种可选实施例，该装置还包括：
[0173]
第二更新模块，用于在岩屑运移效率小于或等于岩屑运移效率阈值的情况下，更新候选泥浆泵量，直到基于更新后的候选泥浆泵量所得到的岩屑运移效率大于岩屑运移效率阈值，则将更新后的候选泥浆泵量作为目标泥浆泵量。
[0174]
作为一种可选实施例，获取模块包括：
[0175]
获取单元，用于获取预设数量个泥浆样品的中间密度、中间流型指数以及中间稠度系数；
[0176]
第十得到单元，用于根据中间密度和第九预设公式，得到钻孔泥浆密度；
[0177]
第十一得到单元，用于根据中间流型指数和第十预设公式，得到流型指数；
[0178]
第十二得到单元，用于根据中间稠度系数和第十一预设公式，得到稠度系数；
[0179]
第十三得到单元，用于根据钻孔泥浆密度、流型指数以及稠度系数，得到性能指标。
[0180]
此处需要说明的是，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例所公开的内容。
[0181]
根据本技术实施例的又一个方面，还提供了一种用于实施上述泥浆泵量确定方法的电子设备，该电子设备可以是服务器、终端、或者其组合。
[0182]
图6是根据本技术实施例的一种可选的电子设备的结构框图，如图6所示，包括处理器601、通信接口602、存储器603和通信总线604，其中，处理器601、通信接口602和存储器603通过通信总线604完成相互间的通信，其中，
[0183]
存储器603，用于存储计算机程序；
[0184]
处理器601，用于执行存储器603上所存放的计算机程序时，实现如下步骤：
[0185]
获取岩屑的物性参数、泥浆的性能指标、钻孔参数以及候选泥浆泵量；
[0186]
根据性能指标、钻孔参数、候选泥浆泵量以及第一计算逻辑，得到钻孔泥浆雷诺数；
[0187]
在钻孔泥浆雷诺数小于第一预设阈值的情况下，根据候选泥浆泵量、物性参数、性能指标、钻孔参数、重力加速度以及第二计算逻辑，得到岩屑沉降速度；
[0188]
根据候选泥浆泵量、钻孔参数、岩屑沉降速度以及第三计算逻辑，得到岩屑运移效
率；
[0189]
在岩屑运移效率大于岩屑运移效率阈值的情况下，将候选泥浆泵量作为目标泥浆泵量。
[0190]
可选地，在本实施例中，上述的通信总线可以是pci(peripheral component interconnect，外设部件互连标准)总线、或eisa(extended industry standard architecture，扩展工业标准结构)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0191]
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
[0192]
存储器可以包括ram，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如，至少一个磁盘存储器。可选地，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
[0193]
作为一种示例，如图6所示，上述存储器603中可以但不限于包括上述泥浆泵量确定装置中的获取模块501、第一得到模块502、第二得到模块503、第三得到模块504、作为模块505。此外，还可以包括但不限于上述泥浆泵量确定装置中的其他模块单元，本示例中不再赘述。
[0194]
上述处理器可以是通用处理器，可以包含但不限于：cpu(central processing unit，中央处理器)、np(network processor，网络处理器)等；还可以是dsp(digital signal processing，数字信号处理器)、asic(application specific integrated circuit，专用集成电路)、fpga(field－programmable gate array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
[0195]
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
[0196]
本领域普通技术人员可以理解，图6所示的结构仅为示意，实施上述泥浆泵量确定方法的设备可以是终端设备，该终端设备可以是智能手机(如android手机、ios手机等)、平板电脑、掌上电脑以及移动互联网设备(mobile internet devices，mid)、pad等终端设备。图6其并不对上述电子设备的结构造成限定。例如，终端设备还可包括比图6中所示更多或者更少的组件(如网络接口、显示装置等)，或者具有与图6所示的不同的配置。
[0197]
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令终端设备相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：闪存盘、rom、ram、磁盘或光盘等。
[0198]
根据本技术实施例的又一个方面，还提供了一种存储介质。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以用于存储执行泥浆泵量确定方法的程序代码。
[0199]
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以位于上述实施例所示的网络中的多个网络设备中的至少一个网络设备上。
[0200]
可选地，在本实施例中，存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
[0201]
获取岩屑的物性参数、泥浆的性能指标、钻孔参数以及候选泥浆泵量；
[0202]
根据性能指标、钻孔参数、候选泥浆泵量以及第一计算逻辑，得到钻孔泥浆雷诺数；
[0203]
在钻孔泥浆雷诺数小于第一预设阈值的情况下，根据候选泥浆泵量、物性参数、性
能指标、钻孔参数、重力加速度以及第二计算逻辑，得到岩屑沉降速度；
[0204]
根据候选泥浆泵量、钻孔参数、岩屑沉降速度以及第三计算逻辑，得到岩屑运移效率；
[0205]
在岩屑运移效率大于岩屑运移效率阈值的情况下，将候选泥浆泵量作为目标泥浆泵量。
[0206]
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例中所描述的示例，本实施例中对此不再赘述。
[0207]
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：u盘、rom、ram、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0208]
在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0209]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种泥浆泵量确定方法，其特征在于，所述方法包括：获取岩屑的物性参数、泥浆的性能指标、钻孔参数以及候选泥浆泵量；根据所述性能指标、所述钻孔参数、所述候选泥浆泵量以及第一计算逻辑，得到钻孔泥浆雷诺数；在所述钻孔泥浆雷诺数小于第一预设阈值的情况下，根据所述候选泥浆泵量、所述物性参数、所述性能指标、所述钻孔参数、重力加速度以及第二计算逻辑，得到岩屑沉降速度；根据所述候选泥浆泵量、所述钻孔参数、所述岩屑沉降速度以及第三计算逻辑，得到岩屑运移效率；在所述岩屑运移效率大于岩屑运移效率阈值的情况下，将所述候选泥浆泵量作为目标泥浆泵量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述性能指标、所述钻孔参数、所述候选泥浆泵量以及第一计算逻辑，得到钻孔泥浆雷诺数，包括：根据所述候选泥浆泵量、所述钻孔参数以及第一预设公式，得到钻孔泥浆流速；根据所述钻孔泥浆流速、所述性能指标、所述钻孔参数以及第二预设公式，得到所述钻孔泥浆雷诺数。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述得到钻孔泥浆雷诺数之后，所述方法还包括：在所述钻孔泥浆雷诺数大于或等于所述第一预设阈值的情况下，更新所述候选泥浆泵量，直到基于更新后的候选泥浆泵量得到的所述钻孔泥浆雷诺数小于所述第一预设阈值，则将所述更新后的候选泥浆泵量作为所述候选泥浆泵量。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述候选泥浆泵量、所述物性参数、所述性能指标、所述钻孔参数、重力加速度以及第二计算逻辑，得到岩屑沉降速度，包括：根据所述钻孔泥浆流速、所述性能指标、所述钻孔参数以及第三预设公式，得到钻孔泥浆表观黏度；根据所述钻孔泥浆表观黏度、所述物性参数、所述性能指标、所述重力加速度以及第四预设公式，得到中间沉降速度；根据所述中间沉降速度、所述物性参数、所述性能指标、所述钻孔泥浆表观黏度以及第五预设公式，得到颗粒雷诺数；判断所述颗粒雷诺数是否小于第二预设阈值；在所述颗粒雷诺数小于所述第二预设阈值的情况下，将所述中间沉降速度作为所述岩屑沉降速度；在所述颗粒雷诺数不小于所述第二预设阈值的情况下，根据所述钻孔泥浆表观黏度、所述物性参数、所述性能指标以及第六预设公式，得到所述岩屑沉降速度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述候选泥浆泵量、所述钻孔参数、所述岩屑沉降速度以及第三计算逻辑，得到岩屑运移效率，包括：根据所述钻孔参数，得到钻孔轨迹的入土角和出土角、钻孔轨迹的水平段长度以及钻孔轨迹曲线段的水平投影长度；根据所述入土角、所述出土角、所述水平段长度、所述水平投影长度、所述岩屑沉降速
度、所述钻孔泥浆流速以及第七预设公式，得到岩屑沉降高度，其中，所述钻孔泥浆流速是根据所述候选泥浆泵量、所述钻孔参数以及所述第一预设公式得到的；根据所述岩屑沉降高度、所述钻孔参数以及第八预设公式，得到所述岩屑运移效率。6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，在所述得到岩屑运移效率之后，所述方法还包括：在所述岩屑运移效率小于或等于所述岩屑运移效率阈值的情况下，更新所述候选泥浆泵量，直到基于更新后的候选泥浆泵量得到的所述岩屑运移效率大于所述岩屑运移效率阈值，则将所述更新后的候选泥浆泵量作为所述目标泥浆泵量。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取泥浆的性能指标，包括：获取预设数量个泥浆样品的中间密度、中间流型指数以及中间稠度系数；根据所述中间密度和第九预设公式，得到钻孔泥浆密度；根据所述中间流型指数和第十预设公式，得到流型指数；根据所述中间稠度系数和第十一预设公式，得到稠度系数；根据所述钻孔泥浆密度、所述流型指数以及所述稠度系数，得到所述性能指标。8.一种泥浆泵量确定装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取岩屑的物性参数、泥浆的性能指标、钻孔参数以及候选泥浆泵量；第一得到模块，用于根据所述性能指标、所述钻孔参数、所述候选泥浆泵量以及第一计算逻辑，得到钻孔泥浆雷诺数；第二得到模块，用于在所述钻孔泥浆雷诺数小于第一预设阈值的情况下，根据所述候选泥浆泵量、所述物性参数、所述性能指标、所述钻孔参数、重力加速度以及第二计算逻辑，得到岩屑沉降速度；第三得到模块，用于根据所述候选泥浆泵量、所述钻孔参数、所述岩屑沉降速度以及第三计算逻辑，得到岩屑运移效率；作为模块，用于在所述岩屑运移效率大于岩屑运移效率阈值的情况下，将所述候选泥浆泵量作为目标泥浆泵量。9.一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述通信接口和所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信，其特征在于，所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于通过运行所述存储器上所存储的所述计算机程序来执行权利要求1至7中任一项中所述的方法步骤。10.一种计算机可读的存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项中所述的方法步骤。

技术总结
本申请提供了一种泥浆泵量确定方法、装置、电子设备以及存储介质，其中，该方法包括：获取岩屑的物性参数、泥浆的性能指标、钻孔参数以及候选泥浆泵量；根据性能指标、钻孔参数、候选泥浆泵量以及第一计算逻辑，得到钻孔泥浆雷诺数；在钻孔泥浆雷诺数小于第一预设阈值的情况下，根据候选泥浆泵量、物性参数、性能指标、钻孔参数、重力加速度以及第二计算逻辑，得到岩屑沉降速度；根据候选泥浆泵量、钻孔参数、岩屑沉降速度以及第三计算逻辑，得到岩屑运移效率；在岩屑运移效率大于岩屑运移效率阈值的情况下，将候选泥浆泵量作为目标泥浆泵量。通过本申请，解决了相关技术中存在适用范围小、无法根据工程实际情况确定所需泥浆泵量的问题。题。题。


技术研发人员：董顺 温栋 张晓萌
受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司
技术研发日：2023.03.08
技术公布日：2023/7/18