河海大学刘鑫获国家专利权
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龙图腾网获悉河海大学申请的专利融合多维参数分析钻机功率消耗建模与下钻速度控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121497300B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-31发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610036405.3,技术领域涉及:E21B44/00;该发明授权融合多维参数分析钻机功率消耗建模与下钻速度控制方法是由刘鑫;邵志伟;袁潇;陈守军;厉恒逍;洪溢阳;高远;洪宝宁设计研发完成,并于2026-01-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本融合多维参数分析钻机功率消耗建模与下钻速度控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了融合多维参数分析钻机功率消耗建模与下钻速度控制方法,具体涉及桩基施工领域,基于功率平衡模型,将采集到的施工参数代入,获得当前工况下理论控制速度;采用组合滤波算法对当前的下钻速度曲线进行平滑处理,输出最后一段平滑下钻速度曲线的平均值;比较下钻速度曲线最后一段平滑下钻速度曲线的平均值与理论控制速度,获得工况系数;以工况系数为判断依据,结合实时状况进行辅助验证,根据预设的映射关系,判定当前施工工况类型;根据判定的工况类型,自动匹配并执行对应的自适应控制策略,动态调节钻杆的下钻速度、切削转速及注浆系统参数,形成闭环控制。
本发明授权融合多维参数分析钻机功率消耗建模与下钻速度控制方法在权利要求书中公布了:1.融合多维参数分析钻机功率消耗建模方法,实时采集钻机钻进过程中的施工参数,其特征在于:包括: 基于功率平衡模型,将采集到的施工参数代入,获得当前工况下理论控制速度;采用组合滤波算法对当前的下钻速度曲线进行平滑处理,输出最后一段平滑下钻速度曲线的平均值; 其中,采用组合滤波算法对当前的下钻速度曲线进行平滑处理,步骤如下: 首先,采用中值滤波获得一段下钻时间内的平均下钻速度: ; 其中,为取得中位数的函数;为第个点的下钻速度实测值,即下钻速度;为第个点中值滤波后输出的下钻速度值;为滤波半径,决定能过滤多宽的异常值,根据现场施工参数确定; 中值滤波后,通过全变分去噪法,检测速度变化的断层点,并将不同层段内的下钻速度压缩成一个平均值,输出最后一段平滑下钻速度曲线的平均值,即; 先通过获得最小化的总代价来进行去噪,计算如下: ; 其中,为经过中值滤波和全变分去噪后的第个点的下钻曲线数据;为正则化参数,决定了在分层时能忽略多大的波动; 全变分去噪后,获得段明显的分层;设第段有个数据,第段的起始数据为所有段数据的第个数据,则的计算公式如下: ; 正则化参数的计算如下: ; 其中,为最小可识别地层级差;为工程经验系数,无量纲;是噪声标准差的N倍;为钻进背景噪声幅度,单位为mmin; 其中,实时采集钻机钻进过程中的施工参数包括切削电流、提降电流、下钻速度、切削转速、输浆管道压力和浆液流速; 通过功率平衡模型计算理论控制速度,如下: ; 其中,、、、、、为通过现场标定试验确定的参数;、为电流-功率转换系数;为转速功率消耗系数;匀速钻进标定阶段:为在均匀地层中,控制钻杆匀速下钻的不同的恒定速度;为浆压阻力系数;为浆液润滑系数;为基础阻力系数;第一组参数包括切削电流、提降电流、切削转速,用于计算净下钻功率;第二组参数包括输浆管道压力和浆液流速,用于计算综合钻进阻力。
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