[發(fā)明專(zhuān)利]一種利用鉆機(jī)運(yùn)行參數(shù)原位實(shí)時(shí)確定巖體損傷狀態(tài)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710089571.0
• 申請(qǐng)日: 2017-02-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106869904B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張凱;牛鋼鋼;鄧康宇;孫凱
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E21B47/00
• 分類(lèi)號(hào): E21B47/00
• 代理公司: 32249 南京瑞弘專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 彭雄<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入國(guó)

1.一種利用鉆機(jī)運(yùn)行參數(shù)原位實(shí)時(shí)確定巖體損傷狀態(tài)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，將壓力變送器串聯(lián)入液壓鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的輸入油路，測(cè)量鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)壓力P1；將壓力變送器串聯(lián)入液壓鉆機(jī)的給進(jìn)油缸的輸入油路，測(cè)量鉆機(jī)的給進(jìn)壓力P2；利用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)試鉆桿的旋轉(zhuǎn)速率ω；利用拉線位移傳感器測(cè)試鉆桿的鉆進(jìn)速率v；

步驟2，然后利用步驟1獲取的旋轉(zhuǎn)壓力P1、給進(jìn)壓力P2、旋轉(zhuǎn)速率ω以及鉆進(jìn)速率v確定壓力指標(biāo)π1與轉(zhuǎn)速指標(biāo)π2，其公式如下：

π1＝P1/P2

π2＝(d×ω)/v；

其中，d表示鉆孔直徑；

步驟3，利用鉆孔攝像或鉆孔聲波測(cè)試方法測(cè)試數(shù)個(gè)鉆孔，獲得這些鉆孔不同深度處的巖體損傷狀態(tài)，確定不同位置的巖體損傷狀態(tài)指標(biāo)I_D；

利用鉆孔攝像確定巖體損傷狀態(tài)指標(biāo)I_D時(shí)，以孔壁可見(jiàn)裂紋數(shù)目作為巖體損傷評(píng)價(jià)參數(shù)；設(shè)巖體沒(méi)有損傷時(shí)的裂紋數(shù)為n1，巖體損傷較大失去承載能力時(shí)的裂紋數(shù)為n2，則I_D＝(n2-n)/(n2-n1)，n表示孔壁可見(jiàn)裂紋數(shù)目；

利用鉆孔聲波測(cè)試確定巖體損傷狀態(tài)指標(biāo)I_D時(shí)，以巖體中的波速作為巖體損傷評(píng)價(jià)參數(shù)；設(shè)巖體沒(méi)有損傷時(shí)的波速為V_w1，巖體損傷較大失去承載能力時(shí)的波速為V_w2，則I_D＝(V_w-V_w2)/(V_w1-V_w2)，V_w表示巖體中的波速；

步驟4，通過(guò)步驟1-3獲取訓(xùn)練樣本，利用訓(xùn)練樣本中的π1與π2作為輸入，I_D作為輸出，采用多參數(shù)輸入單參數(shù)輸出模型對(duì)π1、π2、I_D進(jìn)行訓(xùn)練，建立I_D與π1與π2的關(guān)系；

步驟5，在鉆機(jī)的鉆進(jìn)過(guò)程中通過(guò)步驟1-2實(shí)時(shí)獲取壓力指標(biāo)π1與轉(zhuǎn)速指標(biāo)π2，將實(shí)時(shí)獲取的壓力指標(biāo)π1與轉(zhuǎn)速指標(biāo)π2導(dǎo)入步驟4中訓(xùn)練好的多參數(shù)輸入單參數(shù)輸出模型中實(shí)時(shí)確定I_D，從而實(shí)時(shí)確定巖體的損傷狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用鉆機(jī)運(yùn)行參數(shù)原位實(shí)時(shí)確定巖體損傷狀態(tài)的方法，其特征在于：步驟3中巖體損傷狀態(tài)指標(biāo)I_D的取值范圍為0≤I_D≤1，I_D可定量刻畫(huà)巖體的損傷狀態(tài)；當(dāng)I_D＝1，巖體無(wú)損傷；I_D越接近零，巖體的損傷越嚴(yán)重。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用鉆機(jī)運(yùn)行參數(shù)原位實(shí)時(shí)確定巖體損傷狀態(tài)的方法，其特征在于：所述多參數(shù)輸入單參數(shù)輸出模型為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型或多參數(shù)輸入單參數(shù)輸出的支持向量機(jī)模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用鉆機(jī)運(yùn)行參數(shù)原位實(shí)時(shí)確定巖體損傷狀態(tài)的方法，其特征在于：將壓力指標(biāo)π1與轉(zhuǎn)速指標(biāo)π2分別利用其最大值進(jìn)行歸一化處理。