深部地质钻探钻进过程流式大数据分析与动态预处理——以辽宁丹东3000 m科学钻探工程为例
投稿时间:2022-05-05  修订日期:2022-06-10  点此下载全文
引用本文:甘超,曹卫华,王鲁朝,等.深部地质钻探钻进过程流式大数据分析与动态预处理——以辽宁丹东3000 m科学钻探工程为例[J].钻探工程,2022,49(4):1-7.
GAN Chao,CAO Weihua,WANG Luzhao,et al. Streaming big data analysis and dynamic pre-processing in deep geological drilling process: A case study on the 3000m scientific drilling project in Dandong, Liaoning province[J]. Drilling Engineering, 2022,49(4):1-7.
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作者单位E-mail
甘超 中国地质大学(武汉)自动化学院湖北 武汉 430074
复杂系统先进控制与智能自动化湖北省重点实验室湖北 武汉 430074
地球探测智能化技术教育部工程研究中心湖北 武汉 430074 
ganchao@cug.edu.cn 
曹卫华* 中国地质大学(武汉)自动化学院湖北 武汉 430074
复杂系统先进控制与智能自动化湖北省重点实验室湖北 武汉 430074
地球探测智能化技术教育部工程研究中心湖北 武汉 430074 
weihuacao@cug.edu.cn 
王鲁朝 山东省第三地质矿产勘查院山东 烟台 264000  
吴敏 中国地质大学(武汉)自动化学院湖北 武汉 430074
复杂系统先进控制与智能自动化湖北省重点实验室湖北 武汉 430074
地球探测智能化技术教育部工程研究中心湖北 武汉 430074 
 
基金项目:国家自然科学基金青年项目“基于多源井震信息融合的地质钻进过程钻速智能优化”(编号:62003318);国家自然科学基金面上项目“复杂地质钻进过程效率动态优化与安全智能预警”(编号:62173313);国家自然科学基金重点项目“复杂地质钻进过程智能控制”(编号:61733016);湖北省自然科学基金创新群体项目“地质钻探智能化技术及应用”(编号:2020CFA031);中央高校基本科研业务费专项资金科研项目“考虑复杂地质环境的钻进过程钻速优化”(编号:CUG2106350)
中文摘要:深部地质钻探钻进过程数据价值密度低,传统方法难以在钻中流式大数据条件下有效去除尖峰、毛刺等各类钻进过程数据噪声。本文提出一种深部地质钻探钻进过程流式大数据分析与动态预处理方法,并成功应用于辽宁丹东3000 m科学钻探工程。首先,深入分析过程工艺和数据处理需求,建立深部地质钻探钻进过程流式大数据分析与动态预处理框架结构;然后,运用限幅滤波结合过程数据分布特征、司钻/机长人工操作经验去除过程数据中的离群值;接着,引入滑动窗口策略对流式钻进大数据进行动态处理,在每个窗口中运用Savitzky Golay滤波进一步提升数据质量。仿真实验和工程应用结果验证了本文方法具有很好的工程适用性和有效性。
中文关键词:深部地质钻探  钻进过程  流式大数据分析  流式大数据预处理  科学钻探
 
Streaming big data analysis and dynamic pre-processing in deep geological drilling process: A case study on the 3000m scientific drilling project in Dandong, Liaoning province
Abstract:The data quality in deep geological drilling process is poor, and traditional methods are hard to effectively remove all kinds of data noise such as spikes and burrs. A streaming big data analysis and dynamic pre-processing method for deep geological drilling process was proposed and successfully applied to the 3000m scientific drilling project in Dandong, Liaoning province. Firstly, the process mechanism and requirements of data processing are deeply analyzed, and the framework of streaming big data analysis and dynamic pre-processing in deep geological drilling process is established. After that, the outliers in the process data are removed by limiting filtering combined with the distribution characteristics of the process data and the driller’s manual operation experience. Then, the moving window strategy is introduced to dynamically process the big data of convective drilling, and savitzky Golay filter is used in each window to further improve the data quality. Finally, results of simulations and engineering application show that the proposed method has good engineering applicability and effectiveness.
keywords:deep geological drilling  drilling process  streaming big data analysis  streaming big data pre-processing  scientific drilling
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