一种多参量超前物力灾害实时预测系统及方法与流程

文档序号:19277808发布日期:2019-11-29 22:31阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种多参量超前物力灾害实时预测系统,其特征在于,包括地质信息普查装置(1)、360度随钻测量装置(2)和设置在底面上的多源信息接收统计解译存储装置(6),所述地质信息普查装置(1)、所述360度随钻测量装置(2)与所述多源信息接收统计解译存储装置(6)通讯连接;

所述地层信息普查装置依据获取预定范围区域内的地层隐伏病患情况,圈定钻测区域;

所述360度随钻测量装置(2)在所述钻测区域以任意预设角度钻进,并实时获取地层岩土体力性参数和地层岩土体物性参数;

所述多源信息接收统计解译存储装置(6)对所述地层岩土体力性参数和所述地层岩土体物性参数进行处理和分析,随钻预测超前物力灾害。

2.根据权利要求1所述的一种多参量超前物力灾害实时预测系统,其特征在于,所述地层岩土体力性参数包括无侧限抗压强度、粘聚力和内摩擦角;所述地层岩土体物性参数包括孔隙度、饱和度、渗透率、岩土体中流体体积及扩散系数。

3.根据权利要求1所述的一种多参量超前物力灾害实时预测系统,其特征在于,所述地质信息普查装置(1)包括地面式探地雷达装置、钻孔雷达装置和雷达图谱解译存储装置。

4.根据权利要求2所述的一种多参量超前物力灾害实时预测系统,其特征在于,所述360度随钻测量装置(2)包括地面装置(3)和地下装置(4);所述地面装置(3)包括数字液压钻进装置(5),所述数字液压钻进装置(5)与所述多源信息接收统计解译存储装置(6)连接;所述地下装置(4)包括用于随钻定量获取各类岩土层深度及厚度并划分各类岩土层临界区间的随钻伽马射线录井装置(7),用于随钻定量获取所述地层岩土体物性参数的随钻核磁共振录井装置(8)以及用于生成钻进前方岩土体及孔壁物性细观图像的随钻全孔成像装置(9)。

5.根据权利要求4所述的一种多参量超前物力灾害实时预测系统,其特征在于,且在所述地下装置(4)还包括有与数字液压钻进装置(5)连接且实时360度调整钻头钻进方向的随钻钻孔轨迹调控装置(10),所述随钻钻孔轨迹调控装置(10)一端与液压钻机钻头连接,另一端与液压钻机钻杆链接,用于实时调整钻进方向,实现定向钻进,回钻轨迹复测,定量获取钻孔轨迹物性参数。

6.根据权利要求4所述的一种多参量超前物力灾害实时预测装置,其特征在于,所述数字液压钻进装置(5)包括用于完成360度钻测的小孔数字液压钻机(11)和钻进动力供应装置(12)以及钻进参数实时解译采集储存装置,所述数字液压钻进装置(5)用于随钻定量获取地层工程参数以及反演地层力学参数;

所述随钻伽马射线录井装置(7)包括安装在钻杆内壁上的有线信号接收发终端,以及安装于近钻头位置处且与所述有线信号接收发终端电性连接的伽马射线探测器、脉冲幅度鉴别器、分频器、整形器、电缆驱动器;

所述随钻核磁共振录井装置(8)安装于靠钻头位置处的探头和安装在钻杆内壁上的有线信号接收发终端,以及安装在钻杆空腔内且与所述线信号接收发终端电性连接的主控电路、输出功率放大器、磁体;

所述随钻全孔成像装置(9)包括设置在地面上的控制箱和电缆,以及设置在液压钻机钻头底部且通过所述电缆与所述控制箱电性连接的红外线细观成像探头。

7.根据权利要求4所述的一种多参量超前物力灾害实时预测装置,其特征在于,所述多源信息接收统计解译存储装置(6)包括用于随钻解译生成地层硬度图谱、地层伽马图谱、地层核磁共振能谱的多源信息接收模块、多源信息统计解译模块和多源信息存储模块,且所述多源信息接收统计解译存储装置(6)还包括有用于精准重构三维地层模型,自动计算地层各层位岩土体无侧限抗压强度及粘聚力损失度,随钻实时预测超前物力灾害的三维地层重构模块和微型计算机。

8.一种多参量超前物力灾害实时预测方法,其特征在于,包括以下步骤:

s100、判断预定范围内地层隐伏病患情况,并圈定钻测区域;

s200、实时获取钻进前方岩土体细观物性图像、地层岩土体工程参数以及钻进深度关系曲线;

s300、基于地层岩土体工程参数与力性参数量化关系式,同步反演得到岩土体力性参数,并随钻生成地层硬度图谱;

s400、获取各类岩土层深度及厚度,划分各类岩土层临界区间,随钻生成地层自然伽马能谱图,之后再获取地层岩土体孔隙度、饱和度、渗透率、岩土体中流体体积和扩散系数,并随钻生成地层核磁能谱;

s500、结合随钻地层硬度图谱、随钻地层自然伽马能谱图、随钻地层核磁能谱、钻孔轨迹物性参数、岩土体物性图像、邻井标准钻孔芯样数据,精准重构三维地层模型;

s600、计算各层岩土体芯样无侧限抗压强度及粘聚力损失度,结合三维地层模型,完成超前物力灾害预测。

9.根据权利要求8所述的一种多参量超前物力灾害实时预测方法,其特征在于,所述计算各层岩土体芯样无侧限抗压强度及粘聚力损失度,具体为:

计算各层岩土体芯样无侧限抗压强度,岩土体芯样无侧限抗压强度的计算公式为:无侧限强度损失度:

式中:σ'为当前岩土体无侧限抗压强度实测值,σ0为同一岩土体在相同条件下的标准无侧限抗压强度值:粘聚力损失度:

式中:c'为当前岩土体无侧限抗压强度实测值,c0为同一岩土体在相同条件下的标准无侧限抗压强度值。

10.根据权利要求8所述的一种多参量超前物力灾害实时预测方法,其特征在于,所述精准重构三维地层模型,具体包括以下步骤:

所述多源信息融合统计与解译单元采用二级数据融合分析方法,并以第一级为局部融合中心,之后再采用最优加权估计算法进行数据整合,并以第二级为全局融合中心;

釆用小波神经网络算法对同源融合后的数据融合结果进行信度分析与数据推理;

三维地层重构模块采用灰色关联分析与样本学习训练方法,优化收敛三维数字地层模型参数,实现钻井三维数字地层模型精准重构。


技术总结
本发明实施例公开了一种多参量超前物力灾害实时预测系统,包括地质信息普查装置、度随钻测量装置和设置在底面上的多源信息接收统计解译存储装置,地质信息普查装置、度随钻测量装置与多源信息接收统计解译存储装置通讯连接;地层信息普查装置依据获取预定范围区域内的地层隐伏病患情况,圈定钻测区域;度随钻测量装置在钻测区域以任意预设角度钻进,并实时获取地层岩土体力性参数和地层岩土体物性参数;多源信息接收统计解译存储装置对地层岩土体力性参数和地层岩土体物性参数进行处理和分析,随钻预测超前物力灾害。本发明充分解决了只钻不测或关键数据缺失的问题,从而使得后续操作更省时省力。

技术研发人员:吕祥锋;周宏源;张硕;杨晓辉;王涛;黄景琦;刘力源;周毅
受保护的技术使用者:北京科技大学;北京市市政工程研究院
技术研发日:2019.08.20
技术公布日:2019.11.29
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