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申请/专利权人：西南石油大学

摘要：本申请实施例提供了一种基于FP‑growth的井壁失稳风险预测与辅助决策系统及方法，属于数据挖掘领域以及石油钻井领域。其中，所述系统包括：井史数据存储模块、井史数据处理模块、井壁失稳风险FP树成长模块、井壁失稳风险数据挖掘模块、井壁失稳风险评估模块、井壁失稳辅助决策模块。本发明的有益技术效果是：提出了一种基于FP‑growth的井壁失稳风险预测与辅助决策系统及方法，通过基于FP‑growth的井壁失稳风险预测系统的预测得出该井段发生井壁失稳的可能性，并根据同一区块发生井壁失稳事故时异常参数的大小变化来提出合理化建议，从而达到井壁失稳的提前预知及防治，以此为判断依据可以为钻井技术人员提供更加准确、有效的决策依据，从而提高钻井作业的效率。

主权项：1.一种基于FP-growth的井壁失稳风险预测系统，其特征在于，所述系统包括：1井史数据存储模块，其主要作用是将钻井数据、录井数据、钻井液数据、测井数据等不同来源、不同类型的大量数据全部按照地质区块来分类导入数据库中，从而避免因数据储存格式的混乱导致部分数据缺失，并将现场钻井产生的实测数据导入一个单独的表中，除此之外，还将所有收集到的井壁失稳事故发生时的钻井参数实例和参数调整情况以决策代码的形式存入数据库中；2井史数据处理模块，用于对井史数据进行预处理，首先设置待训练的钻井数据对应的输入参数，将不同模式下同一口井的数据进行组合，并针对钻井数据各项参数属性分别进行数据预处理；数据预处理方法为数据清洗、数据集成、数据转换；若是数据来源体系完整、无噪点，则直接进行数据转换处理；设置待训练的井史数据对应的输入参数时要求必须与井壁失稳风险密切相关，具体参数包括：井深、层位、岩性、钻头类型、钻头尺寸、大钩负荷、钻压、扭矩、转速、钻速、立压、流量、钻井液密度、钻井液粘度、十秒切力、十分切力、钻井液类型、三转读数、一百转读数；3井壁失稳风险FP树成长模块，该模块将各个井史数据以元素的形式进行整理，从而根据井史数据参数的不同生成各个元素项，而后对井史数据存储模块中储存数据的所有数据元素进行两次遍历，分别找到每个元素项的出现频率，从而确定频繁项，并将频繁项里的第一个元素作为根节点，每个元素逐一判断该元素是否是这一根节点的子节点，从而生成FP树并逐渐成长直至所有元素均在频繁项中；井壁失稳风险FP树成长模块中生成井壁失稳风险FP树的具体方法为：3-1将井史数据存储模块中的所有井史数据以元素的形式进行整理，并创建一个字典型头指针表，以井史数据参数为单位保存每类元素的总数及指向每类元素第一个元素项的指针，这样就可以利用头指针表快速访问FP树中一个给定类型的所有元素；3-2第一次遍历井史数据，获得每个元素项的出现频率，保存到头指针表中，而后遍历头指针表，设置最小支持度为20％，去掉不满足最小支持度的元素；3-3第二次遍历数据集，只考虑那些频繁项；将每个参数对应元素项的频繁项抽取出来作为事务，并对频繁项进行降序排序，用排序后的频繁项来构建井壁失稳风险FP树，一条事务一条事务的往井壁失稳风险FP树中填充；3-4对于每个事务，看第一个元素是否作为根节点的子节点存在，存在则计数增加，不存在则新建子节点，并更新头指针表该元素的指针；3-5如果指针为None，说明该元素第一次出现，将指针指向该节点元素，如果指针不为None，说明该元素已经出现过在其他子节点下面，如果第一次作为根节点的子节点，那么将指针沿着链表到尾部，使尾部节点指针指向这里的新节点；3-6每条事务处理完第一个元素后，重复3-4和3-5将后面的元素按照该方法依次加入井壁失稳风险FP树中，从而使井壁失稳风险FP树逐渐成长，最终成为包含大量井史数据的数据挖掘模型；4井壁失稳风险数据挖掘模块，该模块用于将井壁失稳风险FP树成长模块中产生的频繁项进行整理生成条件模式基，以条件模式基作为输入数据，通过创建FP树的方法创建条件FP树，并循环其他元素项以发现更多更大的频繁项集，从而扩大井壁失稳风险条件FP树的枝叶，并将井史数据存储模块中的现场钻井产生的实测数据输入井壁失稳风险条件FP树，产生井壁失稳风险实时预测输出结果；创建井壁失稳风险条件FP树的具体方法为：4-1从首个频繁集的单一元素开始，以所查找的元素项为结尾，并记录查找的前缀路径，即介于所查找的元素项与井壁失稳风险FP树树根节点之间的所有内容，其中前缀路径的集合即为条件模式基；4-2以条件模式基为输入数据，通过生成井壁失稳风险FP树的方法再次生成井壁失稳风险条件FP树，且必须针对每一个频繁项，都创建一颗井壁失稳风险条件FP树；5井壁失稳风险评估模块是将井壁失稳风险数据挖掘模块的输出结果进行分析，判断井段发生井壁失稳的可能性并导出至系统界面；6井壁失稳辅助决策模块，用于将井壁失稳事故发生时的钻井参数实例与井壁失稳风险实时预测输出结果进行对比和分析，判断出下步建议对哪些参数进行调整并以对比表格的形式导出至系统界面。

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百度查询： 西南石油大学 一种基于FP-growth的井壁失稳风险预测与辅助决策系统及方法