深孔钻探过程实时监测与数据分析系统的制作方法

本发明涉及地质勘探，特别是指深孔钻探过程实时监测与数据分析系统。

背景技术：

1、在地质勘探领域，深孔钻探是获取地下地质信息的重要手段。然而，深孔钻探过程中面临着诸多挑战，如地质条件复杂多变、钻探设备易受损、钻探工艺参数难以精确控制等。传统上，钻探作业的监测和控制主要依赖于操作人员的经验和直觉，缺乏科学的数据支持和实时反馈机制。这导致钻探效率低下，安全风险高，且难以保证钻探质量。

2、具体来说，传统的钻探作业在以下几个方面存在明显不足：

3、钻探效率受限：由于无法实时监测钻探过程中的关键参数，如钻探深度、钻进速度、泥浆压力等，操作人员难以根据实时情况调整钻探参数，导致钻探效率低下。

4、安全风险较高：钻探过程中可能遇到复杂的地质条件，如断层、破碎带等，若无法及时发现和处理，可能导致设备损坏、人员受伤等安全事故。

5、钻探质量不稳定：缺乏科学的数据支持和实时反馈，操作人员难以精确控制钻探工艺参数，导致钻探质量不稳定，影响后续的地质分析和资源评估。

6、决策依据不足：传统的钻探作业缺乏科学的数据分析和预警机制，操作人员难以根据历史数据和实时数据做出科学的决策，影响钻探作业的智能化水平。

7、为了解决上述问题，因而提出深孔钻探过程实时监测与数据分析系统。

技术实现思路

1、本发明提出深孔钻探过程实时监测与数据分析系统，以解决现有的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：深孔钻探过程实时监测与数据分析系统，包括：

3、钻探设备，所述钻探设备用于进行深孔钻探；

4、传感器模块，所述传感器模块用于实时监测，并将数据传输；

5、数据采集模块，所述数据采集模块用于接收传感器模块传输的实时监测数据，并进行初步处理，具体包括步骤：

6、通过低通滤波器或高通滤波器对数据进行滤波处理，滤波器的设计基于傅里叶变换或小波变换，同时，采用移动平均法或指数平滑法对数据进行平滑处理；

7、基于地质条件、钻探设备状态、钻探工艺参数因素，采用加权平均法计算综合风险指数，或者采用支持向量机等机器学习算法对钻探过程进行风险评估；

8、基于预设的规则或经验，动态调整钻探参数以优化钻探过程，或者采用遗传算法、粒子群算法，在钻探参数空间内搜索最优解。

9、数据处理模块，所述数据处理模块用于对数据采集模块传输的数据进行进一步处理和分析，生成钻探过程的分析报告和预警信息；

10、显示模块和报警模块，所述显示模块用于显示实时监测数据和分析报告；所述报警模块用于在钻探过程中出现异常情况时及时发出报警信号。

11、优选的，所述传感器模块的工作流程为：

12、实时监测钻探过程中的关键参数；

13、将监测到的数据传输至数据采集模块。

14、优选的，所述显示模块的工作流程为：

15、接收数据处理模块传输的实时监测数据和分析报告；

16、将数据和分析报告以图形化、可视化的方式展示出来，包括钻探深度曲线、钻进速度曲线、泥浆压力曲线；

17、提供用户交互界面，供用户查看历史数据、导出报告、设置预警规则。

18、优选的，所述报警模块的具体工作流程为：

19、接收数据处理模块传输的预警信息；

20、依据预警信息的类型和严重程度，发出不同级别的报警信号；

21、记录报警历史，供用户进行后续分析和处理。

22、优选的，所述报警信号包括声音报警、灯光报警、短信报警、邮件报警。

23、优选的，所述关键参数包括钻探深度、钻杆扭矩、钻进速度、泥浆压力、泥浆流量、钻杆温度。

24、优选的，所述传感器模块包括测距传感器、压力传感器和温度传感器优选的，所述傅里叶变换的公式为：

25、

26、其中，x(k)为频域信号，表示原始信号x(n)在频域上的表示，x(n)为时域信号，即原始信号，表示钻探过程中实时监测到的数据，包括钻杆扭矩、钻进速度等，n为信号长度，表示原始信号x(n)的采样点数，k为频域索引，表示频域上的不同频率点，为复数指数项，是傅里叶变换的核心部分，用于将时域信号转换为频域信号。

27、优选的，所述小波变换的公式为：

28、

29、其中，其中w(a,b)为小波变换系数，x(t)为原始信号，ψ(t)为小波函数，a为尺度参数，b为平移参数。

30、优选的，所述加权平均法的公式为：

31、

32、式中，r为综合风险指数，表示考虑多个因素后的总体风险水平，wi为第i个因素的权重，表示该因素在综合风险评估中的重要程度，ri为第i个因素的风险值，表示该因素单独评估时的风险大小，∑为求和符号，表示对所有因素的风险值进行加权求和。

33、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

34、本发明通过实时监测钻探过程中的关键参数，系统能够即时反馈钻探状态，使操作人员能够迅速调整钻探参数，从而优化钻探过程，显著提高钻探效率，能够自动分析钻探数据，识别钻探过程中的瓶颈和问题，为操作人员提供改进建议，进一步提升钻探效率，能够实时监测钻探过程中的异常情况，如地质异常、设备故障等，并立即发出预警信号，使操作人员能够及时发现并处理潜在的安全隐患，从而有效降低安全风险，还能够预测钻探过程中可能出现的安全问题，为操作人员提供预防措施，进一步增强钻探作业的安全性。

技术特征：

1.深孔钻探过程实时监测与数据分析系统，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的深孔钻探过程实时监测与数据分析系统，其特征在于：所述传感器模块的工作流程为：

3.根据权利要求1所述的深孔钻探过程实时监测与数据分析系统，其特征在于：所述显示模块的工作流程为：

4.根据权利要求1所述的深孔钻探过程实时监测与数据分析系统，其特征在于：所述报警模块的具体工作流程为：

5.根据权利要求4所述的深孔钻探过程实时监测与数据分析系统，其特征在于：所述报警信号包括声音报警、灯光报警、短信报警、邮件报警。

6.根据权利要求2所述的深孔钻探过程实时监测与数据分析系统，其特征在于：所述关键参数包括钻探深度、钻杆扭矩、钻进速度、泥浆压力、泥浆流量、钻杆温度。

7.根据权利要求1所述的深孔钻探过程实时监测与数据分析系统，其特征在于：所述传感器模块包括测距传感器、压力传感器和温度传感器。

8.根据权利要求1所述的深孔钻探过程实时监测与数据分析系统，其特征在于：所述傅里叶变换的公式为：

9.根据权利要求1所述的深孔钻探过程实时监测与数据分析系统，其特征在于：所述小波变换的公式为：

10.根据权利要求1所述的深孔钻探过程实时监测与数据分析系统，其特征在于：所述加权平均法的公式为：

技术总结
本发明涉及地质勘探技术领域，且公开了深孔钻探过程实时监测与数据分析系统，包括：钻探设备，所述钻探设备用于进行深孔钻探；传感器模块，所述传感器模块用于实时监测，并将数据传输；数据采集模块，所述数据采集模块用于接收传感器模块传输的实时监测数据，并进行初步处理，具体包括步骤：通过低通滤波器或高通滤波器对数据进行滤波处理，滤波器的设计基于傅里叶变换或小波变换；本发明通过实时监测钻探过程中的关键参数，系统能够即时反馈钻探状态，使操作人员能够迅速调整钻探参数，从而优化钻探过程，显著提高钻探效率，能够自动分析钻探数据，识别钻探过程中的瓶颈和问题，为操作人员提供改进建议，进一步提升钻探效率。

技术研发人员：高洪志,李万伟,徐德生
受保护的技术使用者：吉林省第六地质探矿工程大队
技术研发日：
技术公布日：2025/2/13