一种基于岩屑运移量的PDC钻头钻进参数的优化方法

技术特征：
1.一种基于岩屑运移量的pdc钻头钻进参数的优化方法，其特征在于：包括以下步骤：s0：获取历史数据；s1：根据钻井实时工况，确定钻进过程的特征、标签和参数的取值，根据算法确定重要度靠前的参数；s2：根据最大互信息值法计算各个特征与标签的互信息值并排序，从而确定各个特征与标签之间的重要度，根据重要度选择从已有特征中选择若干个重要度大的特征以降低数据集维度、优化系统的特定指标；s3：根据步骤s2选出的特征数量及取值范围设计对应的正交试验表；利用正交试验法分析已选择的特征，通过正交试验表进行试验找出各个特征的最优搭配；s4：结合正交试验表的结果和问题采用包括观察分析、极差分析、方差分析的分析方法分析试验结果，确定最佳参数组合。2.根据权利要求1所述的一种基于岩屑运移量的pdc钻头钻进参数的优化方法，其特征在于：所述的步骤s1中，具体步骤为：s11：选择包括转速、岩石特性、井深、钻井液密度、钻井液喷出速度、钻压、井底温度的参数作为特征；s12：以单位时间内向井上运移的岩屑量作为标签；s13：获取在不同的转速、岩石特性、井深、钻井液密度、钻井液喷出速度、钻压、井底温度的情况下，单位时间内向井上运移的岩屑量。3.根据权利要求1所述的一种基于岩屑运移量的pdc钻头钻进参数的优化方法，其特征在于：所述的步骤s2中，具体步骤为：设a、b分别是在x、y方向上的划分格子的个数，形成网格分布；设b是变量，则最大互信息值的计算公式为：4.根据权利要求3所述的一种基于岩屑运移量的pdc钻头钻进参数的优化方法，其特征在于：所述的步骤s2中，具体步骤为：b的大小设置为数据量的0.6次方。5.根据权利要求1所述的一种基于岩屑运移量的pdc钻头钻进参数的优化方法，其特征在于：所述的步骤s3中，具体步骤为：在正交试验表中，称所选的特征为因素，因素是影响结果的原因；所获得特征的取值范围为水平，水平是因素本身的不同条件和状态，是因素的取值范围或者大小。6.根据权利要求5所述的一种基于岩屑运移量的pdc钻头钻进参数的优化方法，其特征在于：所述的步骤s3中，设计正交试验表的具体步骤为：s31：确定优化指标为单位时间内岩屑的运移量；s32：确定本次正交试验的因素与水平；设l为正交表符号；x表示行数即试验的次数；m为因素水平数，范围为1～m；n为列数，表示影响结果的因素个数；按照如下公式设计正交表：l
x
(m
n
)；正交试验表的每列都由相同的数字组成；任意两列横向形成的数字对出现的次数相等；s33：根据因素和水平选择正交试验表，若所选择的列数比因素的数量多时，则让多余
的列为空；s34：列出试验条件，正交试验表的每行表示一次试验选择的方案。7.根据权利要求1所述的一种基于岩屑运移量的pdc钻头钻进参数的优化方法，其特征在于：所述的步骤s4中，具体步骤为：s41：对试验结果进行观察分析，根据每一组试验的结果，直接找出最好的试验条件；s42：对实验结果进行极差分析，具体步骤为：s421：计算各因素的相同水平试验结果之和；s422：计算各因素的相同水平试验结果的平均值，比较各水平试验结果之和的平均值的大小，值越大越好；以每个因素的实际取值顺序作为横坐标，以对应于该水平所做试验的结果的平均值为纵坐标作趋势图；s423：计算各列中相同水平试验结果之和的平均值的极差值；比较极差值的大小，极差值大的因素表示在相同水平下该因素对结果的影响大，则该因素为主要因素；s43：利用正交试验表对试验结果进行方差分析，将总偏差平方和分解为各个因素效应的偏差平方和与误差效应平方和，并固定在正交表的每一列上，计算因素的平均变动和误差的平均变动，然后利用f检验法对因素进行显著性检验。8.根据权利要求7所述的一种基于岩屑运移量的pdc钻头钻进参数的优化方法，其特征在于：所述的步骤s43中，具体步骤为：s431：设y
k
为第k号试验条件组的实验结果，k＝1，2，3
…
，n；为n次试验的平均值；f为自由度；t
ji
为因素j的第i个水平对应的试验结果之和，i＝1，2，3
…
m；则计算各列的偏差平方和s为：方和s为：s
e
＝s
t-∑s
j
,f
e
＝f
t-∑f
j
；s432：计算方差v、方差比f和影响率ρ：v
j
＝s
j
/f
j
，v
e
＝s
e
/f
e
，f
j
＝v
j
/v
e
，ρ
j
＝s
′
j
/s
t
＝(s-f
·ve
)/s
t
；s433：列出包括偏差平方和s、自由度f、方差v、方差比f和影响率ρ的方差分析表；从方差分析表中找出具有显著性的f
j
或较大的ρ
j
，则对应的因素j即为对试验质量特性有最大、次大影响的因素，j＝a，b，c，
…
；根据t
ji
值找出影响最大的因素j的最好水平，最终得出最好的因素水平组合。9.根据权利要求1所述的一种基于岩屑运移量的pdc钻头钻进参数的优化方法，其特征在于：所述的步骤s3中，具体步骤为：
若观察分析结果与极差分析结果一致，则判断找出了有代表性的条件；若观察分析结果与极差分析结果不一致，则通过极差分析得出的结果和给出的因素水平补做试验；若使用不同分析法得到一致的结论时，则判断找到了最宜因素水平组合；若使用不同分析法得到不一致的结论，且方差分析或极差分析结论不处于试验计划内，则按此结论做验证试验；若此验证试验结果显示为较佳，则判断得到了最宜因素水平组合；如果验证试验结果与观察分析结果不一致，则做第二次试验，必要时重选因素与水平。10.一种计算机存储介质，其特征在于：其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行如权利要求1至权利要求9中任意一项所述的一种基于岩屑运移量的pdc钻头钻进参数的优化方法。

技术总结
本发明提供了一种基于岩屑运移量的PDC钻头钻进参数的优化方法，通过收集历史数据，从历史钻井数据中寻找规律，针对不同的岩层以及深度确定最优指标，实现了确定钻头钻进参数的最优指标的功能。本发明通过更好地选择钻井参数，提高了钻头的使用寿命和钻进效率。本发明通过对钻头所采用的钻进参数的正确评估，实现了对钻头的具体工况的了解。了对钻头的具体工况的了解。了对钻头的具体工况的了解。


技术研发人员：但斌斌 屈朋举 熊凌 陈刚 容芷君 牛清勇 王伟 邓思洪 龚昌运 杜涛 李国锋 蒋麒麟 赵慧 宋四化 乔瀚 朱潘蕾 代超 吕生 都李平 谭远平 方一飞 骆志承 冯鹏云
受保护的技术使用者：武汉科技大学
技术研发日：2022.03.11
技术公布日：2022/6/28