一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法及系统

本公开涉及随钻岩性识别，具体涉及一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、在隧道工程建设过程中，掌子面前方岩性变化、软弱夹层、断层破碎带、富水带以及岩体完整性突变等地质因素，直接影响施工安全、掘进效率、支护参数选择和超前风险处置。因此，及时、准确地识别掌子面前方岩性及其变化特征，是隧道安全高效施工的重要基础。

3、近年来，有研究尝试利用钻进速度、推进压力、扭矩、转速、钻进比能等钻进参数进行岩性识别。钻进参数能够反映钻具与围岩之间的相互作用关系，与岩石强度、完整性和可钻性具有一定关联，但其变化同时受施工控制参数、刀具磨损状态、设备工况和操作策略等因素影响，单独依靠钻进参数进行岩性判断时，容易出现误判或识别稳定性不足的问题。

4、但是，上述现有岩性识别方法仍存在以下局限性：

5、（一）传统取芯与室内测试方法虽然可靠，但成本高、周期长，难以满足隧道施工实时超前预测需求；

6、（二）仅基于钻进参数的岩性识别容易受到设备状态、施工控制参数和刀具磨损等非地质因素干扰，识别精度和稳定性有限。

技术实现思路

1、本公开为了解决上述问题，提出了一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法及系统，通过被动源干涉重构、瞬时指标提取、钻进参数特征化、地化参数岩性指示化以及多源注意力机制，进行波场传播响应、岩机作用反馈和物质组成约束的多源融合，实现掌子面前方岩性的智能、高效、连续预测。

2、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

3、一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法，包括：

4、获取隧道超前水平钻施工过程中的被动源地震记录、钻进参数和岩屑地化参数；

5、对被动源地震记录进行干涉重构和瞬时属性提取，获得与前方介质响应相关的瞬时指标特征；

6、分别对钻进参数和岩屑地化参数进行特征提取，获得钻进响应特征以及地化岩性指示特征；

7、将瞬时指标特征、钻进响应特征以及地化岩性指示特征进行时间-距离-里程空间配准，形成多源特征；

8、将多源特征输入至多源融合岩性预测模型，输出得到岩性预测结果，并根据岩性预测结果生成工程解释结果；

9、其中，所述多源融合岩性预测模型包括被动源瞬时指标编码器、钻进参数编码器以及地化参数编码器，分别对三种特征数据源进行编码，根据各数据源的数据质量、空间距离、缺失率和特征不确定性生成跨模态融合权重，生成多源融合特征，最终输出岩性类别、岩性概率以及不确定性。

10、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

11、一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测系统，包括：

12、数据采集模块，用于获取隧道超前水平钻施工过程中的被动源地震记录、钻进参数和岩屑地化参数；

13、被动源干涉重构模块，用于对被动源地震记录进行干涉重构；

14、瞬时指标提取模块，用于对被动源地震记录进行瞬时属性提取，获得与前方介质响应相关的瞬时指标特征；

15、钻进参数处理模块，用于对钻进参数进行特征提取，获得钻进响应特征；

16、地化参数处理模块，用于对岩屑地化参数进行特征提取，获得地化岩性指示特征；

17、空间配准模块，用于将瞬时指标特征、钻进响应特征以及地化岩性指示特征进行时间-距离-里程空间配准，形成多源特征；

18、多源融合岩性预测模块，用于将多源特征输入至多源融合岩性预测模型，输出得到岩性预测结果；

19、结果输出模块，用于根据岩性预测结果生成工程解释结果；

20、其中，所述多源融合岩性预测模型包括被动源瞬时指标编码器、钻进参数编码器以及地化参数编码器，分别对三种特征数据源进行编码，根据各数据源的数据质量、空间距离、缺失率和特征不确定性生成跨模态融合权重，生成多源融合特征，最终输出岩性类别、岩性概率以及不确定性。

21、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

22、一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法。

23、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

24、一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现所述的一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法。

25、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

26、一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现所述的一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法。

27、与现有技术相比，本公开的有益效果为：

28、本公开的一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法，首先采集超前钻探过程中产生的被动源地震记录、钻进参数和岩屑地化参数；对被动源地震记录进行干涉重构和瞬时属性提取，获得与前方介质响应相关的瞬时振幅、瞬时频率等指标；同时提取钻进速度、推进压力、扭矩、转速、钻进比能等钻进特征，并融合岩屑地化组成、蚀变指标和岩性指示参数；最后通过多源特征融合模型建立被动源地震响应、钻进力学响应、地化组成特征与岩性类别之间的非线性关系，实现掌子面前方岩性的智能预测。该方法能够减少对传统取芯和室内测试的依赖，提高岩性识别的连续性、实时性和准确性，具有较好的工程应用价值。

29、本公开的一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法，将被动源地震瞬时指标、钻进参数和地化参数联合用于岩性预测，实现了波场传播响应、岩机作用反馈和物质组成约束的多源融合，避免了单一数据源导致的岩性识别偏差。

30、本公开的一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法，通过稳健互相干干涉和质量加权叠加，将连续、非平稳、震源不确定的施工被动源振动记录转换为可解释的虚拟震源记录，提高了被动源信息在岩性预测中的可用性。

31、本公开的一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法，引入钻进比能、破岩效率、扭矩-推力比等岩机作用特征，并结合地化元素、矿物组成和蚀变指标，使岩性预测结果同时具备力学响应依据和物质组成依据，增强了模型可解释性。

1.一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法，其特征在于，所述对被动源地震记录进行干涉重构和瞬时属性提取，获得与前方介质响应相关的瞬时指标特征，包括：

3.如权利要求1所述的一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法，其特征在于，所述分别对钻进参数和岩屑地化参数进行特征提取，获得岩机作用特征以及地化岩性指示特征，包括：

4.如权利要求1所述的一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法，其特征在于，所述岩屑地化参数包括钻孔渣粉、掌子面岩粉、排渣样品或钻孔样品中的主量元素、微量元素、矿物组成、蚀变指标、泥化指标、碳酸盐指示指标及含水反应指标，对地化指标进行标准后构建地化岩性指示特征。

5.如权利要求1所述的一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法，其特征在于，所述将瞬时指标特征、钻进响应特征以及地化岩性指示特征进行时间-距离-里程空间配准，形成多源特征，包括：

6.如权利要求1所述的一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法，其特征在于，所述将多源特征输入至多源融合岩性预测模型，输出得到岩性预测结果，并根据岩性预测结果生成工程解释结果，包括：

7.一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测系统，其特征在于，包括：

8.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如权利要求1-6任一项所述的一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如权利要求1-6任一项所述的一种融合随钻地震与钻进地化的岩性预测方法。