钻具组合智能辅助设计关键技术研究与应用.pdfVIP

摘要

钻具组合设计是钻井工程设计中的一个技术难度大，又非常重要的环节，特别是定

向井与水平井的发展，更使钻具组合设计成为钻井工程关键问题之一。面对当前智能制

造的发展趋势，为了提高钻具组合设计的效率和质量，需要一种智能化的设计方法来实

现对钻具组合设计知识的继承、共享和重用。目前由于钻井工程设计信息的异构性、分

布性，造成知识难以共享和重用、知识管理困难。传统知识建模方法在复杂钻具组合设

计概念及其关系上的表达能力、推理能力及灵活性不足，难以解决异构知识的共享与重

用问题。本体知识表示方法具有良好的概念层次结构、逻辑推理能力和较强的知识表达

能力，在解决知识表示、推理、融合、共享等方面具有明显优势。因此运用信息技术和

本体在知识领域的优势，进行钻具组合的智能辅助设计研究具有重要意义。

本文针对钻具组合设计过程中模糊性、随机性等问题，提出了基于本体的钻具组合

设计知识模型。首先，在整理分析钻具组合设计知识特点及设计知识间关系的基础上，

规范采用钻井设计领域概念和术语，明确概念间的关系，并对钻具组合设计知识进行语

义描述，参照CommonKADS知识本体模型，构建了钻具组合设计领域知识本体库。其

次，在采用本体描述钻具组合设计知识的同时，利用本体推理实现了对钻具组合设计本

体库的本体映射，利用本体映射规则以及自定义规则，借助Jena推理机完成基于本体知

识与规则的推理过程。并且利用本体与案例推理相结合的方法，实现钻具组合本体知识

库与钻具组合设计案例知识库有效结合，利用语义匹配相似度以及属性相似度实现钻具

组合智能设计。最后，利用本体知识库与钻头选型地层综合系数法相结合实现钻头的智

能选型，并对钻具组合智能设计进行了原型实现。实验和运行表明，基于本体的钻具组

合智能辅助解决方案可行，能大大提高实际工作效率。

关键词：钻具组合设计，知识表示，本体建模，案例推理

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ResearchandApplicationonKeyTechnologyofDrillingAssembly

IntelligentDesign

ShaoBo(SoftwareEngineering)

DirectedbyProf.PangShanchenandProf.DuanYouxiang

Abstract

Drillingassemblydesignisoneofthemostdifficultandveryimportantstepsindrilling

engineeringdesign,especiallythedevelopmentofdirectionalandhorizontalwells.Italso

makesdrillingassemblydesignoneofthekeyissuesindrillingengineering.Facedwiththe

currenttrendofintelligentmanufacturing,inordertoimprovetheefficiencyandqualityof

thedesignofthedrillingassembly,anintelligentdesignmethodisneededtoinherit,shareand

reusetheknowledgeofthedesignofthedrillingassembly.Atpresent,duetothe

heterogeneityanddistributionofdrillingengineeringdesigninformation,itisdifficultto

shareandreuseknowledge,and