[发明专利]一种钻探泥浆配方和性能参数调配的系统及方法

说明书

本发明提供了一种钻探泥浆配方和性能参数调配的系统及方法，包括钻探地层信息模块、现场钻探检测装置、水文水井钻探领域专家系统、机器学习预测模型和控制系统；形成自动调配钻探泥浆配方系统；所述现场钻探检测装置包括钻进参数检测装置、井身结构检测装置、泥浆性能参数检测装置；通过钻探地层信息模块、钻进参数检测装置和井身结构检测装置，输送数据到所述水文水井钻探领域专家系统进行判断地层的变化情况，提供相应地层的钻探泥浆配方，作为控制系统的输入参数；所述机器学习预测模型包括泥浆性能参数预测模型和泥浆配方添加剂加量预测模型。本发明可根据现场地层的实际情况，提供该地层相应的泥浆配方，大大增加现场钻探钻进的工作效益。

技术领域

本发明涉及水文水井钻探工程技术领域，尤其涉及一种钻探泥浆配方和性能参数调配的系统及方法。

背景技术

水文水井钻探是探明和开采地下水资源的重要手段之一。特别是处于高原地带的青海省，近年来，随着青海省工业化、城镇化进程加速推进，青海省人均用水量逐年攀升。虽全球变暖导致的高山融雪，在一定程度上缓解了青海省当前日益严重的用水需求；但要从根本上解决问题，还要依赖水文钻井寻求开发地下水资源来解决。大量的开发利用地下水资源，地下水位逐年下降，建井越来越深，钻遇地层越来越复杂。这样不仅需要研制开发一大批钻探新技术、新方法，而且还需要将这些新技术、新方法及时推广应用到实际工程中去。施工时泥浆配制的优劣在很大程度上决定着钻探工作的快慢和优劣，工程人员也越来越清醒地认识到，钻探工程中出现的各种复杂情况都可能直接或者间接地与所采用的钻井液有关。因此，设计合理的泥浆配方是成功进行水文水井钻探作业和降低钻探费用的关键。

但是，就我国目前钻探泥浆技术水平的普及程度而言，大多数工程施工过程中对泥浆设计和采用不够重视，泥浆设计和处理剂的选用通常都是由工程技术人员凭借自己的工程经验来进行的，只有在钻进遇阻之后才想到联系专家对现场泥浆进行调整。随着计算机科学的发展，将人工智能领域的相关技术引入到泥浆配方的设计中来。可以把各种行之有效的方法(专家经验、工程经验、理论分析、数值计算、实验模拟、现场监测)综合到一个基于知识的智能系统中，一种方法难以解决的问题可以转化为另一种方法来解决。并且在固体矿产勘探、工程施工钻探、水文水井钻探等领域，钻探泥浆的专家经验、专家知识库的获取建立复杂繁琐，设计软件的开发显得比较落后，已研发的成果也并没有得到广泛的应用和推广。因此继承已有的研究成果，开拓创新，开发出一个可以供钻探现场利用的一种钻探泥浆配方和性能参数调配的系统及方法，为现场技术人员正确的进行泥浆优化设计提供有效的辅助，是一件十分有意义的事情。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钻探泥浆配方和性能参数调配的系统及方法，解决了现有技术中不能满足的水文水井钻探过程中，实时提供高性能的钻探泥浆配方的技术问题。

一种钻探泥浆配方和性能参数调配的系统，包括：钻探地层信息模块、现场钻探检测装置、水文水井钻探领域专家系统、机器学习预测模型和控制系统；

所述现场钻探检测装置包括：钻进参数检测装置、井身结构检测装置以及泥浆性能参数检测装置；

所述水文水井钻探领域专家系统包括：输入单元、专家推理模块、输出单元和全过程信息化人机界面；

所述机器学习预测模型包括：泥浆性能参数预测模型和泥浆配方添加剂加量预测模型；

所述全过程信息化人机界面包括预测模型数据库和专家数据库；

所述钻探地层信息模块、钻进参数检测装置以及井身结构检测装置，均连接所述水文水井钻探领域专家系统中的输入单元，所述水文水井钻探领域专家系统中的输出单元，连接所述控制系统和所述机器学习预测模型中的泥浆性能参数预测模型；

所述全过程信息化人机界面用于建立所述预测模型数据库和所述专家数据库，根据现场钻探的实际钻探情况，实时完成对数据库的添加、修改、查找、删除操作；