第35卷第2期地质与勘探Vol.35No.21999年3月GEOLOGYANDPROSPECTINGMarch,1999钻进过程实时状态监控与事故诊断专家系统3———人工智能在钻井工程中的应用之一史玉升梁书云(华中理工大学·武汉·430074)提出了钻进过程实时状态监控与事故诊断的人工智能方法—专家系统,给出了实现钻进过程实时状态监控与事故诊断专家系统的总体思想,以及如何建立综合数据库、产生式规则和控制策略的具体方法和步骤。试验证明这种方法切实可行,具有一定的应用价值。关键词钻进过程状态监控事故诊断专家系统钻进过程实时状态监控与事故诊断是在动态特现象,由这个越限信号激励专家系统起动运行,利用征分析的基础上对钻进过程进行辨识和控制的[1]。产生式系统的与或图分析法,采用逆向推理、宽度优由于动态系统的随机干扰比较大,钻进过程的规律先的搜索策略[1],即先假定事故类型,然后利用IF很难用数学模型来描述,单一的特征量虽然可以表-THEN规则去推断这些事故是否成立。若所有事达钻进过程事故形成与发展的规律,但往往还不能故假设均不成立,则说明事故类型不在假设之中,这作状态的判别,这就需要用模式识别的许多方法对时发出报警信号,提醒司钻注意,然后凭经验调节有钻进过程状态属性进行识别。从本质上讲,钻进过关钻井参数,若越限消除,则证明调节成功,继续钻程的实时状态监控与事故诊断可以认为是模式识别进;若越限信号未消除,并上升至上上限或下降至下具体应用的一个方面。模式识别的方法很多,目前下限,则说明调节失败,事故有扩大的可能,此时停尤以人工智能(AI)中的专家系统(ES)和神经网络止钻进过程,分析事故类型并逐步完善专家系统。(ANN)对钻进过程中的实时状态监控与事故诊断最若所有事故假设中有一种假设成立,则停止搜索,同[1]有发展前途。因为它们不需要精确的数学模型,时发出报警信号并显示预测事故类型,司钻根据预很适合钻进过程中经验性强、信息不足、不精确等特测事故类型,采取相应的调节措施,若事故预兆消点。除,则停止报警与显示,证明调节成功,继续钻进;若事故预兆未能消除,并且其越限信号上升至上上限1实时状态监控与事故诊断专家系统思路或下降至下下限,则证明调节失败,此时立即停止钻总的设计思想是“钻井理论+特征信号采集+进过程,同时发出报警信号并显示事故类型,等待处专家系统+状态监控与事故诊断”。这里所指的专理。这样就可以预防事故的产生及其进一步恶化,家系统,实际上就是让计算机模仿专家和高级司钻保证钻进过程安全、优质、高效、低耗地进行。有效的分析与判断方法,实时地对钻进过程状态进行识别与控制(图1)。2实时状态监控与事故诊断专家系统实时状态监控与事故诊断,其实质是在分析异常现象和事故原因的基础上,及时地由现象推断出事故的原因,并给予调节和控制。状态监控与事故图1钻进过程实时状态监控与事故诊断专家系统思路诊断,它融状态监控、事故诊断和专家系统于一体,通过传感器把钻进过程中的有关特征信号输入利用计算机模拟专家进行状态监控与事故诊断。计算机,根据专家知识,每个特征信号都设置了上限钻进过程实时状态监控与事故诊断专家系统包和上上限、下限和下下限。若钻进过程中,特征信号括以下3个方面。均在上、下限之内,则钻进过程处于正常运行状态;(1)状态监测。当钻进过程的主要特征信号偏若有某一特征信号越限,则说明钻进过程出现异常离了专家给定的目标范围时,就认为钻进过程出现本文1997年12月收到,王梅编辑。3本研究受中国博士后基金资助52©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第2期史玉升:钻进过程实时状态监控与事故诊断专家系统了异常。该阶段的目的在于监测钻进过程的主要特降。这是因为钻具断裂后,实际钻头已不再研磨地征信号,当主要特征信号越限时检测出来。层,而此时断口上层的钻柱仍然在旋转并且对断口(2)事故预测与识别。根据检测到的特征信号下部的柱体加有压力,若此时忽略了钻柱轴向的弹及其越限程度,依据IF-THEN与或树的事故预测性变形,钻进速度代表的是断口上部的钻柱切磨落与识别准则,判别出钻进过程的事故类型。鱼鱼顶部分的速度。由于钻具的硬度远大于地表硬(3)决策处理。根据事故预测结果调节钻进参度,故钻进速度将明显减小。数,并报警、显示事故类型。随着钻进过程自动化与正常钻进中悬重W和钻压WOB是同一物理量。最优化的实现,钻进参数的调节可以自动完成,但目一般的录井仪用压力传感器检测悬重,同时,计算机前只能进行人工调节