發(fā)布時間：2021-08-27 12:24

　　保障資源能源安全是實現(xiàn)國家經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵之一,也是國家安全的重要組成部分。隨著淺層礦產(chǎn)資源的日益枯竭、深部成礦理論的發(fā)展和大量深部資源能源的探明,深部地質(zhì)勘探和開發(fā)成為必然。但是深部地質(zhì)鉆進過程中存在“三高一擾動”的復(fù)雜地質(zhì)力學(xué)環(huán)境,非線性、強耦合、強干擾等特性突出,并且缺少考慮實際狀況的智能地層建模和鉆速優(yōu)化的方法。本文從復(fù)雜地質(zhì)鉆進過程特點和反應(yīng)機理出發(fā),運用機器學(xué)習(xí)和智能優(yōu)化理論,重點對鉆進點地層可鉆性建模、三維地層可鉆性場空間建模、鉆速高精度預(yù)測、非凸非線性鉆速優(yōu)化等相關(guān)問題進行研究。論文主要研究成果和創(chuàng)新點如下:（1）提出基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的鉆進點地層可鉆性智能建模方法對各測井參數(shù)與地層可鉆性之間相關(guān)關(guān)系進行分析,分別提出兩種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的鉆進點地層可鉆性智能建模方法。首先提出基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的鉆進點地層可鉆性融合建模方法,通過運用皮爾遜相關(guān)性分析方法確定與地層可鉆性相關(guān)性較強的輸入?yún)?shù),減小模型耦合;然后基于極限學(xué)習(xí)機和改進自適應(yīng)集成學(xué)習(xí)算法形成一種鉆進點地層可鉆性新型融合計算模型,通過仿真對比實驗驗證所提模型方法的優(yōu)越性。在之前融合建模方法的基礎(chǔ)上,引入遞推最小二乘算法,提出... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

地震參數(shù)采集過程

16甘超：復(fù)雜地層可鉆性場智能建模與鉆速優(yōu)化云2.0”實現(xiàn)了160多個國家級核心地質(zhì)數(shù)據(jù)庫共享，全國地質(zhì)資料館的近14萬檔、440余萬件存量地質(zhì)資料的查詢、瀏覽、在線訂單服務(wù)，累計提供90萬個鉆孔數(shù)據(jù)，鉆孔巖心圖像29萬多米，提供8.9億條各類圖書、期刊、報紙、論文、會議、專利等地學(xué)文獻檢索服務(wù)。2.3.2鉆中參數(shù)鉆中參數(shù)就是在鉆進過程中產(chǎn)生、記錄、采集的各類數(shù)據(jù)，也是最直接、最重要的鉆進過程信息，主要可以分為鉆進參數(shù)和錄井參數(shù)兩種。鉆進參數(shù)主要包括鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵量、扭矩、深度、立管壓力、鉆速等，可以在司鉆房中的人機交互屏幕中實時監(jiān)測。其中鉆壓、轉(zhuǎn)速和泵量是鉆進操作參數(shù)，在鉆進過程中可以通過對它們的控制實現(xiàn)優(yōu)化鉆進的目的，本文第六章將重點介紹如何優(yōu)化上述鉆進操作參數(shù)進而實現(xiàn)鉆速優(yōu)化。而錄井參數(shù)主要包括巖心、巖屑、熒光、輕烴、出入口流量/密度/溫度、總池體積、溢漏情況、環(huán)空當(dāng)量循環(huán)密度、鉆進成本等，是及時獲取地下信息、發(fā)現(xiàn)評估資源能源的最直接手段。實際鉆進工程通常將鉆進參數(shù)和錄井參數(shù)統(tǒng)一稱為綜合錄井參數(shù)。例如上海神開石油化工裝備股份有限公司開發(fā)的SK-CMS綜合錄井儀，融合防爆CAN總線技術(shù)、快速色譜、隨鉆測量、現(xiàn)場地質(zhì)分析等技術(shù)，可以在綜合錄井房中實現(xiàn)鉆進現(xiàn)場綜合信息解釋與評價[124]。綜合錄井采集監(jiān)測系統(tǒng)如圖2-3所示。圖2-3綜合錄井采集監(jiān)測系統(tǒng)綜合錄井采集監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)⒕畧龅孛娼g車轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)和泥漿循環(huán)系統(tǒng)采集得到的鉆進和錄井參數(shù)匯集到一起，并集中進行監(jiān)控，系統(tǒng)配備的熒光、色譜儀還可以進一步對巖心和巖屑進行分析。這些參數(shù)的采集和獲取將為鉆進過程建模、

中國地質(zhì)大學(xué)博士學(xué)位論文17優(yōu)化與控制奠定良好基矗2.3.3鉆后參數(shù)鉆后參數(shù)即鉆進形成井眼后，再下放儀器或者做巖心實驗獲取的測量參數(shù)，主要指測井參數(shù)和地層特征參數(shù)。其中，測井參數(shù)主要包括電阻率、聲波時差、自然伽馬、井斜角、方位角等，是反應(yīng)地球物理特性和鉆進軌跡的重要參數(shù)。常規(guī)的測井方法主要是電纜測井，將測井儀器下放至井底再上提一共記錄九條測井曲線。近年來，隨著傳感器、信息技術(shù)的提高，現(xiàn)在有部分公司也采用隨鉆測井方法，這種方法成本高、代價大，但是能夠隨鉆測量井下地層信息對實時更新地層模型，規(guī)避井下風(fēng)險，提高鉆進效率具有很大作用。地層特征參數(shù)主要指單軸抗壓強度、地層可鉆性、地層壓力等，這類參數(shù)難以通過測量的方式直接獲得，一般需要通過做巖心實驗計算或者通過與地震測井錄井鉆進等參數(shù)建立預(yù)測模型利用軟測量方式得到的數(shù)據(jù)。它們是反映巖石力學(xué)信息的綜合參數(shù)，也是對鉆機過程地質(zhì)環(huán)境的定量描述。測井參數(shù)采集系統(tǒng)主要以斯倫貝謝MAXIS500、哈里伯頓LOG-IQ和貝克休斯FOCUS等系統(tǒng)為代表[125]。中國石油集團長城鉆探測井技術(shù)研究院開發(fā)了新一代網(wǎng)絡(luò)化測井系統(tǒng)LEAP800，如圖2-4所示。圖2-4測井參數(shù)采集系統(tǒng)通常，測井參數(shù)采集系統(tǒng)由測井平臺和井下儀器兩部分組成。測井平臺包括地面軟硬件、遙測系統(tǒng)和總線系統(tǒng)；井下儀器種類眾多，主要可以分為常規(guī)儀器

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于地震解釋資料的水平井軌道優(yōu)化設(shè)計方法[J]. 耿智,陳勉,金衍,方欣,景寧.  石油機械. 2016(09)
[2]井底壓力條件下巖石可鉆性實驗及仿真研究[J]. 魏山棟,孟英峰,石祥超,唐漢林.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2016(08)
[3]定向鉆井PDC鉆頭三維鉆速預(yù)測方法[J]. 鄒德永,王家駿,盧明,陳修平,于金平.  中國石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(05)
[4]泥巖地層PDC鉆頭鉆井參數(shù)優(yōu)化方法[J]. 孫連忠,張進雙,王磊,曹建山,崔祥.  鉆采工藝. 2015(03)
[5]考慮鉆頭轉(zhuǎn)速影響的新三維鉆速方程[J]. 劉軍波,韋紅術(shù),趙景芳,張輝,張日鵬.  石油鉆探技術(shù). 2015(01)
[6]區(qū)域三維空間巖石可鉆性預(yù)測方法研究與應(yīng)用[J]. 耿智,樊洪海,陳勉,王金鐘,紀榮藝,景寧.  石油鉆探技術(shù). 2014(05)
[7]井底牙輪鉆頭的鉆速方程及現(xiàn)場應(yīng)用[J]. 李瑋,李亞楠,陳世春,叢長江,霍明宇,楊斌.  中國石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2013(03)
[8]基于SDCQGA優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的巖石可鉆性建模[J]. 沙林秀,張奇志,賀昱曜.  西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2013(02)
[9]基于優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地層可鉆性預(yù)測模型[J]. 董青青,梁小叢.  探礦工程(巖土鉆掘工程). 2012(11)
[10]基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的深井鉆速預(yù)測方法研究[J]. 景寧,樊洪海,紀榮藝,翟應(yīng)虎,劉天宇.  石油機械. 2012(07)

碩士論文
[1]基于測井資料和支持向量機的巖石可鉆性研究[D]. 張琥.西南石油大學(xué) 2011
[2]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法在致密砂巖可鉆性中的建模[D]. 趙琰.成都理工大學(xué) 2007



本文編號：3366348