●前言
符號說明
第1章 緒論 1
1.1 復雜地質鑽進過程分析 1
1.1.1 鑽進過程描述 1
1.1.2 鑽進過程信息 3
1.1.3 鑽進過程特點分析 5
1.2 地質鑽進過程建模、優化與控制研究現狀 6
1.2.1 地質鑽進過程建模 6
1.2.2 鑽進過程優化 10
1.2.3 鑽進過程控制 16
1.2.4 鑽進過程狀態監測 23
1.3 本書主要內容 26
參考文獻 27
第2章 地質環境建模 40
2.1 基於數據驅動的鑽進點地層可鑽性智能建模方法 40
2.1.1 鑽進點地層可鑽性融合建模方法 40
2.1.2 鑽進點地層可鑽性在線建模方法 43
2.2 基於地統計和機器學習的三維地層可鑽性場空間建模方法 46
2.3 井壁穩定性判別 51
2.3.1 考慮數據不均衡特性的地層岩性識別方法 51
2.3.2 基於半監督學習的岩石力學參數計算 55
2.3.3 井壁穩定性分析 60
2.4 本章小結 64
參考文獻 65
第3章 鑽進軌跡優化設計 68
3.1 針對幾何特性的鑽進軌跡優化設計 68
3.1.1 考慮井身輪廓能量的鑽進軌跡優化設計 68
3.1.2 具有參數不確定性的鑽進軌跡優化設計 75
3.2 考慮地層特性的鑽進軌跡優化設計 80
3.2.1 井壁穩定性約束下的鑽進軌跡優化設計 82
3.2.2 考慮多地層井壁穩定性的鑽進軌跡優化設計 87
3.3 本章小結 91
參考文獻 92
第4章 鑽壓控制和鑽柱黏滑振動抑制.95
4.1 鑽壓控制 95
4.1.1 鑽柱軸向運動模型 95
4.1.2 考慮不確定給進阻尼繫數的鑽壓魯棒控制方法 102
4.1.3 考慮大範圍給進阻尼繫數的鑽壓增益調度控制方法 108
4.2 鑽柱黏滑振動抑制 113
4.2.1 鑽柱扭轉運動模型 113
4.2.2 僅利用地面信息的黏滑振動抑制方法 117
4.2.3 同時利用地面信息和孔內信息的黏滑振動抑制方法 135
4.3 本章小結 147
參考文獻 148
第5章 鑽進軌跡控制 151
5.1 定向鑽進軌跡控制 151
5.1.1 基於PI控制器和補償器的定向鑽具姿態控制方法 151
5.1.2 基於觀測器的定向鑽進軌跡控制方法 159
5.1.3 面向鑽壓不確定性的定向鑽進軌跡魯棒控制方法 170
5.2 垂鑽軌跡糾偏控制 182
5.2.1 垂鑽軌跡延伸模型 182
5.2.2 考慮測量噪聲的垂鑽軌跡糾偏控制方法 186
5.2.3 考慮造斜率不確定性的垂鑽軌跡糾偏控制方法 190
5.3 本章小結 198
參考文獻 198
第6章 鑽進過程智能優化 201
6.1 鑽進狀態預測 201
6.1.1 基於混合支持向量回歸的鑽速預測模型 201
6.1.2 基於混合建模的總池體積預測模型 205
6.2 鑽進過程智能協調優化 212
6.2.1 基於混合蝙蝠算法的鑽柱繫統鑽速優化 212
6.2.2 考慮繫統間耦合關繫的鑽柱繫統與循環繫統協調優化 214
6.3 本章小結 218
參考文獻 219
第7章 鑽進過程狀態監測 221
7.1 鑽進工況識別與狀態評估 221
7.1.1 鑽進數據可靠性判別與校正 221
7.1.2 鑽進過程智能工況識別 226
7.1.3 鑽進過程運行性能評估 230
7.2 鑽進過程異常檢測與預警 235
7.2.1 基於正常工作區域劃分的孔內異常檢測 235
7.2.2 基於幅值變化檢測的孔內事故檢測 239
7.2.3 基於貝葉斯定理的鑽進過程事故預警 244
7.3 鑽進過程故障診斷 248
7.3.1 基於時間序列特征聚類的井漏井湧故障診斷 249
7.3.2 基於多時間尺度特征的孔內故障診斷 255
7.4 本章小結 260
參考文獻 261
第8章 鑽進過程智能控制繫統與實驗繫統 263
8.1 鑽進過程智能控制繫統 263
8.1.1 繫統設計 263
8.1.2 繫統實現 271
8.1.3 智能監控雲平臺 274
8.2 鑽進過程智能控制實驗繫統 279
8.2.1 實驗繫統設計 279
8.2.2 實驗繫統實現 280
8.2.3 實驗結果與分析 282
8.3 本章小結 295
參考文獻 295
第9章 鑽進過程智能控制繫統工程應用 297
9.1 湖北省襄陽市2000m地熱資源預可行性勘查項目應用 297
9.1.1 襄陽地熱井概況 297
9.1.2 襄陽地熱井繫統應用 298
9.1.3 襄陽地熱井繫統運行效果 301
9.2 遼寧省丹東市3000m非煤固體科學鑽探項目應用 306
9.2.1 丹東科探井概況 306
9.2.2 丹東科探井繫統應用 307
9.2.3 丹東科探井繫統運行效果 309
9.3 河北省保定市5000m地熱地質勘查項目應用 318
9.3.1 保定勘查井概況 318
9.3.2 保定勘查井繫統應用 319
9.3.3 保定勘查井繫統運行效果 320
9.4 本章小結 326
參考文獻 326
索引 328

本書結合作者多年來的研究工作和實踐經驗，繫統闡述復雜地質鑽進過程智能控制方法與技術及其在實際工程中的應用。主要內容包括：地層可鑽性智能建模、井壁穩定性判別；鑽進軌跡優化設計；鑽壓控制和鑽柱黏滑振動抑制；鑽進軌跡控制；鑽進狀態預測、鑽進過程智能協調優化；鑽進工況識別與狀態評估、鑽進過程異常檢測與預警、鑽進過程故障診斷；鑽進過程智能控制繫統與實驗繫統及工程應用。