[发明专利]岩层参数的确定方法及装置

权利要求书

1.一种岩层参数的确定方法，其特征在于，包括：

获取钻进岩层过程中在不同的数据采集时间t采集到的g个试验数据组，所述试验数据组中的试验数据包括钻进单位体积岩石时的钻杆轴力做功值w_F、钻进单位体积岩石时的钻杆扭矩做功值w_M、钻进单位体积岩石时的钻头与孔底摩擦做功值w_f；

将所述g个试验数据组中的试验数据分别代入岩石单轴抗压强度值R_c的估算公式，以确定在不同的数据采集时间t采集到的所述g个试验数据组分别对应的g个岩石单轴抗压强度值R_ci，其中R_ci为按照采集时间顺序获取的第i个试验数据组所对应的岩石单轴抗压强度值；

将确定的g个岩石单轴抗压强度值R_ci按照数据采集的时间顺序形成一岩石单轴抗压强度值的数据序列A＝(R_c1，R_c2，R_c3，……，R_ci，……，R_cg)，将该数据序列A通过K-means聚类分析软件来确定最终分类结果；所述最终分类结果包括最佳分类数d_s和每一分类的子序列；其中最佳分类数d_s即为岩层按照岩石单轴抗压强度值的区别划分的总层数；当第e个子序列为A_e＝(R_ca，R_ca+1，……，R_cb)时，则第e层岩层的单轴抗压强度均值R为：

2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，还包括：

获取随数据采集时间t变化的钻杆的钻进速度V的表达式V(t)，所述钻杆的钻进速度为钻杆每秒进入岩层的深度，单位为m/s；所述钻杆的钻进速度V的表达式V(t)的获取方法包括：将不同的钻杆的钻进速度V与钻进速度V的采集时间t通过数据拟合得到表达式V(t)；

确定第e个子序列A_e＝(R_ca，R_ca+1，……，R_cb)中岩石单轴抗压强度值所对应的数据采集时间t的区间T_e＝[t_a，t_b]；

则第e层岩层的厚度为：

3.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于：

根据公式(3)计算所述钻进单位体积岩石时的钻杆轴力做功值w_F：

根据公式(4)计算所述钻进单位体积岩石时的钻杆扭矩做功值w_M：

根据公式(5)计算所述钻进单位体积岩石时的钻头与孔底摩擦做功值w_f：

式中，F为钻杆的推力，单位为N；λ为扩孔系数，即钻孔的横截面的面积与钻杆的横截面的面积之比；r为钻杆的钻头直径，单位为m；M为钻杆的扭矩，单位为N·m；n为钻杆的转速，单位为r/min；V为钻杆的钻进速度，即为钻杆每秒进入岩层的深度，单位为m/s；μ为钻头与孔底的摩擦系数，μ取值为0.21。

4.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述岩石单轴抗压强度值R_c的估算公式的确定方法包括：

以钻进单位体积岩石时的钻杆轴力做功值w_F、钻进单位体积岩石时的钻杆扭矩做功值w_M、钻进单位体积岩石时的钻头与孔底摩擦做功值w_f为自变量，以岩石单轴抗压强度值R_c为因变量，通过线性回归方法得到。