[發(fā)明專利]一種三維地層可鉆性場(chǎng)空間建模方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010583339.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111815760A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甘超;曹衛(wèi)華;吳敏;陳茜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): G06T17/00
• 分類號(hào): G06T17/00;G06K9/62
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 曹雄

本發(fā)明提供了一種三維地層可鉆性場(chǎng)空間建模方法，主要解決了現(xiàn)有三維地層可鉆性場(chǎng)建模方法沒(méi)有考慮地層巖性特征從而導(dǎo)致模型精度不高的問(wèn)題。建模工作分兩個(gè)步驟進(jìn)行，首先，考慮深度和地層可鉆性數(shù)據(jù)，運(yùn)用模糊C均值聚類方法辨識(shí)地層模式；然后，根據(jù)不同的地層模式分別建立三維地層可鉆性場(chǎng)空間子模型，并最終形成三維地層可鉆性場(chǎng)。本發(fā)明的有益效果是：克服了以前三維地層可鉆性場(chǎng)建模方法中將所有地層信息一起考慮導(dǎo)致模型精度不高的缺陷，為復(fù)雜地質(zhì)鉆進(jìn)過(guò)程智能控制研究奠定了良好的基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖土鉆進(jìn)工程領(lǐng)域，具體涉及復(fù)雜地質(zhì)鉆進(jìn)過(guò)程智能控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三維地層可鉆性場(chǎng)空間建模方法。

背景技術(shù)

資源能源安全是國(guó)家安全的重要組成部分，也是國(guó)家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵之一。保障資源能源安全應(yīng)立足于國(guó)內(nèi)。隨著淺層礦產(chǎn)資源的日益枯竭、深部成礦理論的發(fā)展以及國(guó)內(nèi)外大量深部礦產(chǎn)資源的探明使得深部地質(zhì)勘探和開(kāi)發(fā)成為必然。但是深部地質(zhì)鉆進(jìn)過(guò)程中存在“三高一擾動(dòng)”的復(fù)雜地質(zhì)力學(xué)環(huán)境，非線性、強(qiáng)耦合、強(qiáng)干擾等特性突出，為礦產(chǎn)資源等的鉆進(jìn)工作帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)，現(xiàn)有的以地層可鉆性場(chǎng)為代表的地層環(huán)境模型預(yù)測(cè)的地層結(jié)構(gòu)精度預(yù)測(cè)低，易出現(xiàn)地層結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)錯(cuò)誤的情況，給鉆進(jìn)工作帶來(lái)了極大的困難。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種三維地層可鉆性場(chǎng)空間建模方法，該方法通過(guò)融合地層模式聚類和空間子模型的思想，建立了三維地層可鉆性場(chǎng)空間模型架構(gòu)，克服了將所有地層信息一起考慮導(dǎo)致模型精度不高的缺陷，能夠有效提高地層可鉆性場(chǎng)模型的精度和泛化能力，為復(fù)雜地質(zhì)鉆進(jìn)過(guò)程智能控制打下了良好的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜地質(zhì)鉆進(jìn)過(guò)程安全高效的目標(biāo)。

該三維地層可鉆性場(chǎng)空間建模方法分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段是考慮深度和地層可鉆性數(shù)據(jù)，運(yùn)用模糊C均值聚類方法辨識(shí)地層模式，第二個(gè)階段是基于各地層模式，分別采用隨機(jī)森林方法建立地層可鉆性場(chǎng)空間子模型，再使用十折交叉驗(yàn)證方法最終形成三維地層可鉆性場(chǎng)空間模型；然后，將深度、X和Y大地坐標(biāo)以及地層可鉆性數(shù)據(jù)分成訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測(cè)試集，使用訓(xùn)練集和驗(yàn)證集數(shù)據(jù)進(jìn)行空間聚類和三維地層可鉆性場(chǎng)空間模型建立，測(cè)試集數(shù)據(jù)則用來(lái)測(cè)試三維地層可鉆性場(chǎng)空間模型的最終預(yù)測(cè)精度，以便在實(shí)際中預(yù)測(cè)某一地層的可鉆性進(jìn)行相應(yīng)的鉆進(jìn)操作。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：能夠有效提高地層可鉆性場(chǎng)模型的精度和泛化能力，為復(fù)雜地質(zhì)鉆進(jìn)過(guò)程智能控制打下了良好的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜地質(zhì)鉆進(jìn)過(guò)程安全高效的目標(biāo)。具體如下：

(1)本發(fā)明的一種基于模糊C均值聚類和隨機(jī)森林的三維地層可鉆性場(chǎng)空間建模方法，首先考慮深度和地層可鉆性數(shù)據(jù)，運(yùn)用模糊C均值聚類方法確定地層模式，能夠?yàn)楹竺娴娜S地層可鉆性場(chǎng)建模工作奠定良好的基礎(chǔ)；

(2)本發(fā)明的一種基于模糊C均值聚類和隨機(jī)森林的三維地層可鉆性場(chǎng)空間建模方法，針對(duì)聚類好的地層模式，分別采用隨機(jī)森林算法建立地層可鉆性場(chǎng)空間子模型，并最終形成三維地層可鉆性場(chǎng)，能夠獲得更優(yōu)的建模效果；

(3)本發(fā)明的一種基于模糊C均值聚類和隨機(jī)森林的三維地層可鉆性場(chǎng)空間建模方法，使用訓(xùn)練集和驗(yàn)證集數(shù)據(jù)，運(yùn)用十折交叉驗(yàn)證方法確定模型的超參數(shù)，并建立三維地層可鉆性場(chǎng)模型。然后，運(yùn)用測(cè)試集數(shù)據(jù)對(duì)模型預(yù)測(cè)效果進(jìn)行仿真驗(yàn)證，有利于本發(fā)明在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中得到三維地層可鉆性場(chǎng)空間模型的流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中數(shù)據(jù)集與空間聚類結(jié)果的示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中訓(xùn)練與測(cè)試過(guò)程圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中三維地層可鉆性場(chǎng)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中的測(cè)試結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式