一种基于人工智能的定向钻探数据测量分析方法与流程

本发明属于定向钻探数据测量分析，涉及一种基于人工智能的定向钻探数据测量分析方法。

背景技术：

1、定向钻探是一种专用钻探技术，用于在地下目标区域进行钻探时，通过控制钻探机的方向和倾斜角度以达到特定目的，这项技术的主要应用于石油与天然气勘探开发、地热能源开发和水资源勘探等领域。为了提高定向钻探的效率和成功率，对定向钻探数据进行测量分析至关重要。

2、当前的定向钻探数据测量分析主要根据钻探轨迹进行监测，分析钻探轨迹的准确性，并对钻探不准确时进行对应调控，还存在以下几个方面的不足：1、钻探轨迹准确性评定的不足：当前进行轨迹偏差分析主要根据实际探测的轨迹与计划探测轨迹的重合程度，再与参照的重合程度进行单一对比分析，未对未重合轨迹段进行进一步分析，进而忽视了未重合轨迹的细节情况，使得钻探轨迹分析结果的深度较为浅显。

3、2、当前钻探调控的可靠性不强，具体体现在：a1、当前进行钻探调控时，仅通过钻探机的位置进行方向调控和倾角调控，属于单一姿态调控，未考虑其具体地质环境，使得调控的有效性和可靠性无法保障。

4、a2、地质环境会对钻探速度造成干扰，而钻探速度又影响了钻探姿态的稳定性，当前未结合地质的偏差进行钻探速度调控，使得钻探调控的稳定性无法保障，同时无法保障后续钻探轨迹再次偏差的发生几率。

技术实现思路

1、鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种基于人工智能的定向钻探数据测量分析方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：本发明提供一种基于人工智能的定向钻探数据测量分析方法，该方法包括：步骤一、初始定向钻探数据提取：提取目标钻探区域对应初始勘测的地质数据、初始计划轨迹和各初始计划轨迹位置处的设置钻探速度。

3、步骤二、定向钻探数据测量：当启动定向钻探时，记录各测量时间点的监测地理信息和监测地质数据。

4、步骤三、定向钻探轨迹分析：根据初始计划轨迹和各测量时间点的监测地理信息，分析钻探轨迹偏差指数。

5、步骤四、定向钻探地质分析：根据初始勘测的地质数据和各测量时间点的监测地质数据，分析地质偏差指数。

6、步骤五、钻探调控判断确认：根据钻探轨迹偏差指数和地质偏差指数，进行钻探调控需求判断，若需求判断结果为需求，确认钻探调控类型，钻探调控类型为钻探姿态调控和钻探速度调控中的一个或多个。

7、步骤六、钻探指标调控确认：根据钻探调控类型，确认钻探调控类型下的钻探调控指标，并进行对应调控。

8、步骤七、钻探机钻探状态分析与反馈：根据预设的钻探机钻探状态数据，将其与钻探机在各测量时间点的钻探状态数据进行对比，分析钻探机钻探状态的安全指数，并进行反馈。

9、优选地，所述分析钻探轨迹偏差指数，包括：将各测量时间点的地理信息导入电子地图中得到各标注位置点，并通过连接各标注位置点生成实际探测轨迹。

10、将实际探测轨迹与初始计划轨迹进行重合对比，得到重合轨迹长度和各未重合轨迹段，将重合轨迹长度与实际探测轨迹长度进行作比，将比值记为重合轨迹长度比，记为。

11、若，将0作为钻探轨迹偏差指数。

12、若，提取各未重合轨迹段中实际探测轨迹与其临近计划钻探轨迹之间的垂直间距，从中筛选出取最大垂直间距，记为，同时提取各未重合轨迹段中实际探测轨迹与其临近计划钻探轨迹的夹角，进而从中筛选出最大夹角，记为，并根据和通过钻探轨迹偏差统计模型统计得到钻探轨迹偏差指数。

13、优选地，所述钻探轨迹偏差统计模型的具体表示公式包括：统计钻探轨迹偏差指数，，、和分别为设定参照的重合轨迹比、最大垂直间距和最大夹角，表示自然常数。

14、优选地，所述分析地质偏差指数，包括：从各测量时间点的监测地理信息中提取监测深度。

15、从初始勘测地质数据中定位出位于当前所处测量时间点对应监测深度之前的各初始勘测深度值，并作为各目标勘测深度值。

16、从各测量时间点的监测地质数据中提取目标勘测深度值的地质数据，进而提取各目标勘测深度值的监测土壤密实度，同时从初始勘测地质数据中提取各目标勘测深度值的初始土壤密实度。

17、将位于同一目标勘测深度值的初始土壤密实度和监测土壤密实度进行对比，分析各目标勘测深度值的地质偏差指数，并从中筛选出最大值作为目标勘测深度值的地质偏差指数，记为。

18、将各目标勘测深度值两两组合得到各目标勘测深度组，并将各目标勘测深度组内各目标勘测深度值的监测土壤密实度进行对比，按照的分析方式同理分析得到目标勘测深度组的地质偏差指数，记为。

19、统计地质偏差指数，，和分别为设定的目标勘测深度值的地质偏差指数参照权重和目标勘测深度组的地质偏差指数参照权重，，。

20、优选地，所述钻探调控需求判断，包括：若或者，则钻探调控需求判断结果为需求调控。

21、若且，则钻探调控需求判断结果为不需求调控。

22、优选地，所述确认钻探调控类型，包括：若且，则钻探调控类型为钻探姿态调控。

23、若且，则钻探调控类型为钻探速度调控。

24、若且，则钻探调控类型为钻探姿态调控和钻探速度调控。

25、优选地，所述确认钻探调控类型下的钻探调控指标，包括：若钻探调控类型为钻探姿态调控，从实际探测轨迹中节选出当前所处测量时间点对应的标注位置点作为目标位置，并将目标位置映射到初始计划轨迹中得到映射点位置。

26、从各测量时间点的监测地理信息中提取当前所处测量时间点的监测经度、监测纬度和监测深度，进而将所述监测经度、监测纬度和监测深度转化成三维位置坐标，同时将映射点位置导入三维位置坐标系内生成映射点位置的三维坐标。

27、将目标位置三维位置的坐标内的x轴方向、y轴方向和z轴方向的坐标分量与将映射点位置三维位置坐标内的x轴方向、y轴方向和z轴方向的坐标分量进行对应对比，统计偏差分量数目。

28、当偏差分量数目为1时，确认偏差分量，将目标位置与映射点位置对应的该偏差分量导入单向偏差调控模型中，进而得到调控值和调控方向，并将调控值和调控方向作为钻探姿态调控下的调控指标。

29、当偏差分量数目大于1时，确认各偏差分量，将目标位置与映射点位置对应的各偏差分量导入多向偏差调控模型中，进而得到调控方式作为钻探姿态调控下的调控指标。

30、若钻探调控类型为钻探速度调控，确认钻探速度调控下的调控指标。

31、若钻探调控类型为钻探姿态调控和钻探速度调控，则将钻探姿态下的调控指标和钻探速度下的调控指标均作为该调控类型下的调控指标。

32、优选地，所述确认钻探速度调控下的调控指标，包括：从各测量时间点的地质数据中提取当前所处测量时间点的土壤密实度作为实际土壤密实度。

33、将实际土壤密实度与设定各钻探速度对应的参照土壤密实度进行匹配对比，得到实际土壤密实度对应的匹配钻探速度，记为。

34、根据初始计划轨迹对应的映射点位置，从各初始计划轨迹位置处的设置钻探速度中提取所述映射点位置对应的设置钻探速度作为实际钻探速度，记为。

35、将与进行做差，将差值记为钻探速度差，并将钻探速度差的绝对值作为调控钻探速度值。

36、若钻探速度差大于0，将钻探速度调控类型记为调大，若钻探速度差小于0，将钻探速度调控类型记为调小，并将调控钻探速度值和钻探速度调控类型作为钻探速度调控下的调控指标。

37、优选地，所述分析钻探机钻探状态的安全指数，包括：从各测量时间点的钻探状态数据中提取监测温度和监测振动频率，并从预设的钻探机钻探状态数据中提取预警温度值、参照温度变化曲线、参照振动变化曲线和预警振动频率。

38、根据各测量时间的监测温度、预警温度值和参照温度变化曲线，统计温度安全指数。

39、根据各监测振动频率、参照振动变化曲和预警振动频率，按照温度安全指数的统计方式同理统计得到振动频率安全指数，记为。

40、统计钻探机钻探状态安全指数，，和分别为设定的温度安全指数参照权重和振动频率安全指数参照权重，，。

41、优选地，所述统计温度安全指数，包括：将各监测温度与预警温度值进行对比，若某监测温度小于预警温度值，则将该监测温度记为安全温度，统计安全温度数目，记为，并将监测温度数目记为。

42、以测量时间为横坐标，以监测温度为纵坐标，构建温度变化曲线，并根据参照温度变化曲线，将温度变化曲线与参照温度变化曲线进行重合对比，得到重合温度曲线长度，记为，并将温度变化曲线长度记为。

43、统计温度安全指数，，和分别为设定参照的温度合格比和温度吻合比。

44、相较于现有技术，本发明的有益效果如下：（1）本发明通过从重合轨迹长度比、未重合段的最大轨迹垂直间距和最大轨迹夹角三个参数维度进行钻探轨迹偏差指数分析，解决了当前未对未重合轨迹段进行进一步分析的不足，进而展示了未重合轨迹的细节情况，使得轨迹偏差指数分析的结果更为全面，进而提高了后续钻探姿态调控的准确性。

45、（2）本发明通过当前监测地质和初始地质的偏差和各监测地质之间的偏差进行地质偏差指数分析，解决了当前未对地质层之间的差异程度进行考虑的问题，提高了地质偏差指数分析结果的代表性，降低了仅从单一深度值进行地质偏差指数分析的误差，有助于及时发现地质偏差问题，进而提高了钻探机的工作效率。

46、（3）本发明通过进行地质偏差指数分析，直观的展示了地质状态，为后续钻探姿态调控提供了数据辅助。保障了地质分析结果的可靠性和代表性。

47、（4）本发明在进行钻探调控时，通过从钻探姿态和钻探速度两个维度进行针对性钻探调控，并在进行钻探姿态调控和钻探速度时充分考虑了其地质环境对钻探调控的影响，保障了钻探姿态调控的有效性和可靠性，同时保障了钻探调控的稳定性，进而降低后续钻探轨迹在次偏差的发生几率，从而提高了钻探调控的可靠性。

48、（5）本发明在进行钻探姿态调控时，通过设置单向偏差调控模型和多向偏差调控模型，进而进行钻探调控姿态确认，较为全面的反映了钻探机的实际钻探姿态，从而提高了进行钻探姿态调控的准确性，灵活应对复杂的地质情况。