[发明专利]岩层参数的确定方法及装置

说明书

本发明提供的一种岩层参数的确定方法及装置，属于地质勘探工程技术领域。通过将获取的钻进岩层过程中在不同的数据采集时间采集到的多个试验数据组中的钻进单位体积岩石时的钻杆轴力做功值、钻进单位体积岩石时的钻杆扭矩做功值、钻进单位体积岩石时的钻头与孔底摩擦做功值代入岩石单轴抗压强度值R_c的估算公式，来得到多个岩石单轴抗压强度值，并通过K‑means聚类分析软件来确定不同岩层分类中的岩石单轴抗压强度值组成的子序列，通过求子序列中岩石单轴抗压强度值的均值，即得到该岩层的单轴抗压强度均值，并可进一步确定各岩层的厚度。从而极大的简化了地质勘探程，且对于井巷工程实现了岩性连续探测，节约了人力和时间成本。

技术领域

本发明涉及一种岩层参数的确定方法及装置，属于地质勘探工程技术领域。

背景技术

在煤矿、隧道等地下工程中，岩层情况对工程的安全有较大影响。目前，主要通过岩石取芯、钻孔窥视等了解岩层信息，但上述方法影响工程进展速度，且费时费力，不能够实时了解工程所处岩层环境。

目前，石油行业的随钻测井技术相对成熟，但局限性较大，在煤矿等地下工程中还没广泛应用。也有学者提出了基于钻孔岩屑的地层探测法，但岩屑收集困难，且对于岩性易溶于水的岩层，不能够收集到该岩层的岩屑，导致对地层结构的判断不连续，且该方法不能对岩石的单轴抗压强度进行预测。

因此，许多学者提出了基于锚杆钻机的随钻参数实时识别岩层的方法，但目前国内还未找到有效方法使该技术得到广泛应用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种岩层参数的确定方法及装置。

本发明提供的岩层参数的确定方法，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：

可选地，本发明提供的岩层参数的确定方法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：