1.本发明涉及油基泥浆特性检测技术领域，尤其涉及一种监测油基泥浆破乳电压的方法与装置。
背景技术：
2.乳状液是油和水的混合物，在没有外力的影响的情况下，会以相对稳定的乳状形式存在。在乳状液通电达到破乳电压的情况下，会打破自身乳状液的稳定性，达到油水分离的效果。油基泥浆是常见的乳状液，常常用来作为页岩气钻井设备的油基泥浆。
3.确定油基泥浆的破乳电压可以保障井底条件下乳化稳定性。然而，目前无法准确地确定油基泥浆的破乳电压，而油基泥浆的破乳电压过高时，可能会造成安全事故；破乳电压过低时，可能会影响正常的钻井工作。
4.因此，亟需一种能够精确、高效地监测油基泥浆破乳电压的方法。
技术实现要素：
5.本发明提供一种监测油基泥浆破乳电压的方法与装置，用以解决现有技术中无法精确、高效地监测油基泥浆破乳电压的缺陷。
6.本发明提供一种监测油基泥浆破乳电压的方法，包括：
7.获取待测油基泥浆的电液参数；
8.将所述电液参数输入油基泥浆介电强度预测模型，通过该模型预测得到待测油基泥浆对应的介电强度；
9.向所述待测油基泥浆施加初始电压，同时监测所述待测油基泥浆的电流；所述初始电压的大小等于油基泥浆的介电强度对应的电压；
10.以所述初始电压为其起点，逐步增大所述待测油基泥浆的施加电压，直到所述待测油基泥浆的电流达到破乳对应的电流；
11.获取待测油基泥浆的电流达到破乳时对应的破乳电压；
12.以所述破乳电压对油基泥浆进行破乳。
13.根据本发明提供的一种监测油基泥浆破乳电压的方法，所述油基泥浆的电液参数包括：电离能、极化率、亲和能。
14.根据本发明提供的一种监测油基泥浆破乳电压的方法，所述油基泥浆介电强度预测模型的构建包括：
15.获取油基泥浆分子的电液参数、以及油基泥浆对应的介电强度；
16.根据所述油基泥浆的电液参数为输入、以所述油基泥浆对应的介电强度为输出训练模型，得到训练好的所述油基泥浆介电强度预测模型；
17.所述油基泥浆介电强度预测模型为基于grnn的广义回归神经网络模型。
18.根据本发明提供的一种监测油基泥浆破乳电压的方法，所述待测油基泥浆的电流监测基于稀疏分解的mp算法实现；
19.所述基于稀疏分解的mp算法包括:将电流信号在微观上分解为原子，通过替换后的原子组成线性和，以此来判断待测油基泥浆的电流信号。
20.根据本发明提供的一种监测油基泥浆破乳电压的方法，所述以所述初始电压为其起点，逐步增大所述待测油基泥浆的施加电压，直到所述待测油基泥浆的电流达到破乳对应的电流包括：
21.以所述初始电压为其起点，以0.1v为坡度，逐步增大所述待测油基泥浆的施加电压，直到所述待测油基泥浆的电流达到破乳对应的电流。
22.本发明还提供一种监测油基泥浆破乳电压的装置，包括：
23.获取单元，用于获取待测油基泥浆的电液参数；
24.预测单元，用于将所述电液参数输入油基泥浆介电强度预测模型，通过该模型预测得到待测油基泥浆对应的介电强度；
25.处理单元，用于向所述待测油基泥浆施加初始电压，同时监测所述待测油基泥浆的电流；所述初始电压的大小等于油基泥浆的介电强度对应的电压；
26.所述处理单元，还用于以所述初始电压为其起点，逐步增大所述待测油基泥浆的施加电压，直到所述待测油基泥浆的电流达到破乳对应的电流；
27.所述获取单元，还用于获取待测油基泥浆的电流达到破乳时对应的破乳电压；
28.破乳单元，用于以所述破乳电压对油基泥浆进行破乳。
29.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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如上述任一种所述监测油基泥浆破乳电压的方法。
30.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述监测油基泥浆破乳电压的方法。
31.本发明提供的监测油基泥浆破乳电压的方法与装置，本发明提供的监测油基泥浆破乳电压的方法，一方面，通过以介电强度对应的电压作为初始电压来监测油基泥浆的破乳电压，提高了识别提破乳电压的效率；另一方面，通过监测油基泥浆对应的电流大小来确定待测油基泥浆的破乳电压，提高了识别油基泥浆破乳电压的精度。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明提供的监测油基泥浆系统结构图；
34.图2为本发明监测油基泥浆破乳电压的方法流程图；
35.图3为本发明在油基泥浆破乳过程中的电压电流曲线常规识别和本发明识别对比图；
36.图4为本发明提供的监测油基泥浆破乳电压的装置结构示意图；
37.图5是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
38.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
39.油基泥浆达到破乳电压时，同时也会达到击穿电压，绝缘物内部产生破坏性的放电，从而使得绝缘电阻下降，电流瞬间增大。本发明监测油基泥浆破乳电压的原理就在于：当油基泥浆达到破乳电压时，油基泥浆对应的电流会瞬间增大，当监测到油基泥浆的电流陡然增大时，说明给油基泥浆施加的电压达到了破乳状态。然而，在监测油基泥浆的电流时，常规的方法监测到的电流由于存在噪音等外界因素，会存在监测的电流不准确、识别滞后等问题，因此，本发明还提供了一种基于稀疏分解的mp算法来精确地监测油基泥浆电流大小。
40.图1为本发明提供的监测油基泥浆系统结构图，如图1所示，本发明为了实现油基泥浆的破乳，所采用的仪器包括：计算机、示波器、电源、调压器、电极等。
41.图2为本发明监测油基泥浆破乳电压的方法流程图，如图2所示，该方法包括：
42.步骤201：获取待测油基泥浆的电液参数。
43.具体地，油基泥浆的电液参数主要有电离能、极化率、亲和能。
44.步骤202：将所述电液参数输入油基泥浆介电强度预测模型，通过该模型预测得到待测油基泥浆对应的介电强度。
45.下面首先介绍如何构建油基泥浆介电强度预测模型。
46.所述油基泥浆介电强度预测模型的构建方法包括：
47.获取油基泥浆分子的电液参数、以及油基泥浆对应的介电强度；根据所述油基泥浆的电液参数为输入、以所述油基泥浆对应的介电强度为输出训练模型，得到训练好的所述油基泥浆介电强度预测模型；所述油基泥浆介电强度预测模型为基于grnn的广义回归神经网络模型。
48.具体地，根据密度泛函原理，对油基泥浆分子的电液参数进行了计算；确定油基泥浆分子的电液参数的精确度；以油基泥浆分子的电液参数和相对介电强度试验结果为样本数据，进行了神经网络模建模的训练；将预测数据和试验数据进行比较，并分析其准确性和可行性。
49.本发明将待测油基泥浆的电液参数输入训练好的油基泥浆介电强度预测模型，对油基泥浆的介电强度进行了预测，得到了该油基泥浆的介电强度。然后通过该介电强度来判断油基泥浆的破乳电压大概范围，然后给油基泥浆施加介电强度的电压，并逐渐增大电压，直到监测得到的待测油基泥浆的电流达到破乳对应的电流，以此来监测油基泥浆的破乳电压。
50.破乳开始时，由电源产生特定的波形，频率和伏值，然后由电压放大器放大后向油基泥浆施加非均匀高强电场，进行破乳。
51.本发明提供的监测油基泥浆破乳电压的方法，首先通过油基泥浆介电强度预测模型来获取待测油基泥浆的介电强度，该方式不但获取介电强度的效率高，而且精度也高。然后将获取的介电强度作为监测油基泥浆破乳电压的初始电压，从而避免了从较小的电压作
为初始施加电压来始测量油基泥浆破乳电压的方式，因此，减小了测量周期，提高了测量油基泥浆破乳电压的效率。
52.步骤203：向所述待测油基泥浆施加初始电压，同时监测所述待测油基泥浆的电流；所述初始电压的大小等于油基泥浆的介电强度对应的电压；
53.步骤204：以所述初始电压为其起点，逐步增大所述待测油基泥浆的施加电压，直到所述待测油基泥浆的电流达到破乳对应的电流。
54.图3为本发明在油基泥浆破乳过程中的电压电流曲线常规识别和本发明识别对比图；本发明识别采用电流特征识别的方式，从图3可以看出，当待测油基泥浆的电压达到破乳时，待测油基泥浆对应电路会陡然增大，其陡然增大的原因就在于：油基泥浆在达到破乳电压时，绝缘物内部产生破坏性的放电，绝缘电阻下降，电流增大。
55.因为已经预测出油基泥浆的介电强度，所以在破乳一开始可直接通过电极向油基泥浆施加介电强度接近的电压大小，从而达到击穿电压的临界值，然后通过调压器，以介电强度对应的电压作为初始电压，以0.1v为坡度，每增加0.1v电压，检测油基泥浆对应的电流，直到油基泥浆的电流开始陡然上升，说明此时对应的电压达到了油基泥浆的破乳电压。
56.本发明提供的监测油基泥浆破乳电压的方法，通过以介电强度对应的电压作为初始电压，以0.1v为坡度，每增加0.1v电压，检测油基泥浆对应的电流的方式来监测油基泥浆的破乳电压，提高了识别提破乳电压的精度。
57.步骤205：获取待测油基泥浆的电流达到破乳时对应的破乳电压。
58.步骤206：以所述破乳电压对油基泥浆进行破乳。
59.本发明提供的监测油基泥浆破乳电压的方法，一方面，通过以介电强度对应的电压作为初始电压来监测油基泥浆的破乳电压，提高了识别提破乳电压的效率；另一方面，通过监测油基泥浆对应的电流大小来确定待测油基泥浆的破乳电压，提高了识别油基泥浆破乳电压的精度。
60.进一步地，所述待测油基泥浆的电流监测基于稀疏分解的mp算法实现；所述基于稀疏分解的mp算法包括:将电流信号在微观上分解为原子，通过替换后的原子组成线性和，以此来判断待测油基泥浆的电流信号。
61.具体地，在破乳过程中，计算机连接示波器进行实时监控，本发明通过引进基于稀疏分解的mp算法来提高对待测油基泥浆的电流信号特征识别的能力。
62.mp算法的基本原理：从字典矩阵d中选出一个最匹配信号x的原子(相当于某列向量)，建立一个稀疏近似，通过计算求出信号残差，接着继续选取最匹配信号残差的原子，反复迭代。很明显，信号x是这些原子的线性结合，表示的时候只用再加上最后的残差值即可。显然，只要残差值足够小，那么信号x就可以线性表示这些原子。换句话说就是将电流信号在微观上分解为原子，通过替换后的原子组成线性和，以此来细致判断电流信号准确的变化波动。
63.算法流程如下：
64.一个原子归一化的字典用φ＝{φk}表示，x表示信号。
65.(1)首先，将残差信号e0初始化为x，
66.(2)将字典中与e0内积的绝对值最大的原子找到，表示为最大内积绝对值，表示为φ1；
67.(3)将e0与在φ1空间中它的正交投影相减而得残差e1；
68.e1＝e
0-《e0,φ1》φ169.其中《e0,φ1》表示e0与φ1的内积。φ为原子归一化的字典，φ1为单位列向量，所以e0在φ1空间上的正交投影表示为《e0,φ1》φ1，若φ1不是单位列向量，则e0在φ1空间上的正交投影分量为《e0,φ1》φ1/(φ
1t
φ1)，t表示转置。
70.(4)对残差继续反复执行(2)、(3)步；
71.e
m 1
＝e
m-《em,φ
m 1
》φ
m 1
72.其中φ
m 1
是从字典中与em的内积绝对值最大的原子。
73.(5)直到达到电流信号即将急剧变化时停止算法。
74.又因为噪声信号无可替换的原子，所以该算法同时还能达到降噪的功能，这样就提高了电流信号特征识别的准确度。
75.现实中的电流信号识别，可能因为油基泥浆的性状并不稳定，会产生噪声信号干扰，或者电流波动等因素，实际识别的情况会不准确、识别滞后甚至错误；而本发明通过基于稀疏分解的mp算法识别油基泥浆的电流信号，可以将电流信号在微观上分解，这样就大大提高了识别油基泥浆的电流信号精度，达到又快又准的效果。从图3中也可以看出，采用本发明提供的方法，可以提高识别油基泥浆电流信号的精度。
76.下面对本发明提供的监测油基泥浆破乳电压的装置进行描述，下文描述的监测油基泥浆破乳电压的装置与上文描述的监测油基泥浆破乳电压的方法可相互对应参照。
77.图4为本发明提供的监测油基泥浆破乳电压的装置结构示意图，如图4所示，包括：
78.获取单元401，用于获取待测油基泥浆的电液参数；
79.预测单元402，用于将所述电液参数输入油基泥浆介电强度预测模型，通过该模型预测得到待测油基泥浆对应的介电强度；
80.处理单元403，用于向所述待测油基泥浆施加初始电压，同时监测所述待测油基泥浆的电流；所述初始电压的大小等于油基泥浆的介电强度对应的电压；
81.所述处理单元403，还用于以所述初始电压为其起点，逐步增大所述待测油基泥浆的施加电压，直到所述待测油基泥浆的电流达到破乳对应的电流；
82.所述获取单元401，还用于获取待测油基泥浆的电流达到破乳时对应的破乳电压；
83.破乳单元404，用于以所述破乳电压对油基泥浆进行破乳。
84.图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(communicationsinterface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行监测油基泥浆破乳电压的方法，该方法包括：获取待测油基泥浆的电液参数；
85.将所述电液参数输入油基泥浆介电强度预测模型，通过该模型预测得到待测油基泥浆对应的介电强度；
86.向所述待测油基泥浆施加初始电压，同时监测所述待测油基泥浆的电流；所述初始电压的大小等于油基泥浆的介电强度对应的电压；
87.以所述初始电压为其起点，逐步增大所述待测油基泥浆的施加电压，直到所述待测油基泥浆的电流达到破乳对应的电流；
88.获取待测油基泥浆的电流达到破乳时对应的破乳电压；
89.以所述破乳电压对油基泥浆进行破乳。
90.此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
91.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的监测油基泥浆破乳电压的方法。
92.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的监测油基泥浆破乳电压的方法。
93.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
94.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
95.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。