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    孙皓, 杨霄, 王怡冰, 马哲家祺, 陆承达, 吴俊东, 2026. 基于双层CNN-LSTM的地质钻进过程钻速建模. 地球科学. doi: 10.3799/dqkx.2026.113
    引用本文: 孙皓, 杨霄, 王怡冰, 马哲家祺, 陆承达, 吴俊东, 2026. 基于双层CNN-LSTM的地质钻进过程钻速建模. 地球科学. doi: 10.3799/dqkx.2026.113
    Sun Hao, Yang Xiao, Wang Yibing, Ma Zhejiaqi, Lu Chengda, Wu Jundong, 2026. Dual-Layer CNN- LSTM-Based Rate of Penetration Modeling for Geological Drilling Processes. Earth Science. doi: 10.3799/dqkx.2026.113
    Citation: Sun Hao, Yang Xiao, Wang Yibing, Ma Zhejiaqi, Lu Chengda, Wu Jundong, 2026. Dual-Layer CNN- LSTM-Based Rate of Penetration Modeling for Geological Drilling Processes. Earth Science. doi: 10.3799/dqkx.2026.113

    基于双层CNN-LSTM的地质钻进过程钻速建模

    doi: 10.3799/dqkx.2026.113
    基金项目: 

    深地国家科技重大专项(2024ZD1003102);高等学校学科创新引智计划111项目(B17040);中国地质大学(武汉)“地大学者”人才岗位科研启动经费资助(项目编号2023115);中国地质大学(武汉)中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(CUG240634).

    详细信息
      作者简介:

      孙皓(1999-),男,博士生,从事地质钻进过程智能建模与优化等方面的研究。ORCID:0009-0009-7753-5357.E-mail:haosun@cug.edu.cn

      通讯作者:

      吴俊东(1992-),博士,教授,从事欠驱动机器人控制、软体机器人建模与控制、非线性系统分析与控制等方面的研究。ORCID:0000-0002-5268-2731.E-mail:jdwu@cug.edu.cn

    • 中图分类号: P634

    Dual-Layer CNN- LSTM-Based Rate of Penetration Modeling for Geological Drilling Processes

    • 摘要: 钻速是表征钻进效率的关键指标,其变化受多种钻进参数的共同影响,具有显著的强耦合性和非线性特征。当前时刻的钻速状态,不仅由该时刻的钻进参数和地层条件决定,还与前若干时刻的钻速变化、钻进参数变化、钻进状态等密切相关,呈现出明显的时间依赖与序列记忆特性。针对实际钻进数据中工况复杂、噪声较大以及传统模型难以有效反映长期时序依赖的问题,本文以襄阳某井场实际钻进过程为研究对象,提出一种基于双层CNN-LSTM的钻速建模方法。首先,针对原始钻进数据多工况混杂的问题,构建正常钻进工况识别与井段自动划分方法,并结合异常数据清洗、分段滤波及尺度变换,形成一套数据预处理方案。其次,采用时滞互信息相关性分析方法,对钻速与多种钻进参数之间的非线性及时序相关关系进行定量分析,据此确定模型输入变量及时间窗口长度。在此基础上,通过多尺度卷积特征提取与时序建模相结合,构建一种双层CNN并联与LSTM串联的钻速模型。实验结果表明,所提出的模型在实际钻进数据上的精度和稳定性均优于传统机器学习模型及单一结构深度学习模型,能够有效反映钻进过程中钻速的时序变化规律,为复杂钻进条件下的钻速建模提供一种可行的数据驱动方法。

       

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    出版历程
    • 收稿日期:  2026-02-12
    • 网络出版日期:  2026-05-13

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