基于优化的BP神经网络地层可钻性预测模型.pdf

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1、26探矿工程(岩土钻掘工程)2012年第39卷第11期基于优化的BP神经网络地层可钻性预测模型董青青，梁小丛(中国地质大学(武汉)工程学院，湖北武汉430074)摘要：提出了一种粒子群算法(PSO)优化的BP网络模型预测地层可钻性的新方法。利用粒子群算法优化BP网络模型的参数，避免了BP网络陷入局部极小值的缺点，提高了模型的预测速度和精度。结合钻探实例，利用测井资料和地层可钻性级别的关系建立了可钻性级别实时预测模型，并将该模型与传统的BP网络进行对比，结果表明，该模型优于BP网络，具有较高的精度和较快的收敛速度，有一定的适用性。关键词：地层可钻性；BP网络模型；粒子群算法；

2、预测模型中图分类号：P634．1文献标识码：A文章编号：1672—7428(2012)11—0026—03AModelforPredictingFormationDrillabilityBasedonOptimizedBPNeuralNetwork／DONGQing—qing，LIANGXiao—cong(EngineeringCollege，ChinaUniversityofGeosciences，WuhanHubei430074，China)Abstract：Anewmethodforpredictingformationdrillablitywasproposedac

3、cordingtothetheoryofBPnetworksbasedonPSO．TheuseofPSOoptimizingtheparametersofBPnetworksistoimprovetheconvergencespeedandprecisionofBPneuralnetworks．Combiningwiththeexamplesofdrillingandbasedontherelationshipofloginformationformationdrilla—bilitygrade，areal—timeformationdrillabilitygrademod

4、elwasestablished．TheresultsshowthatthemodelissuperiortoBPnetworkwithhigheraccuracyandfasterconvergencerateanditisaneffectivewaytopredictformationdrillablity．Keywords：formationdrillability；BPnetworkmodel；PSO；predictionmodel0研究背景搜索空问的“鸟”，也即‘粒子’。在粒子群优化问题在岩土钻掘工程设计与实践中，我们常常希望中，每个解就是空间中的粒子，所有的粒子

5、都有一个能事先预知地层岩石的破碎难易程度，以便正确选被优化的函数所决定的适应值。空中的粒子以一定择钻进工艺、方法，制定生产定额。因此探讨地层岩的速度飞行，并根据粒子本身最优适应值pbest以及石可钻性的方法显得极为重要。目前国内外普遍采全局的最优适应值gbest对速度进行动态调整，从而用的岩石可钻性实验方法主要有：室内岩心实验法，形成群体寻优的正反馈机制，直到寻找到群体最优和参数分析法2大类。都是钻后评价方法，实验用适应值为止。设在一个D维的目标搜索空间中，有的岩心脱离了地下的真实环境，因此实验数据具有Ⅳ个粒子组成一个群落，将每个粒子代入一个目标一定的偏差性，并不能真实反映

6、岩石的可钻性级数。函数即可算出其适应值，根据适应值的大小衡量是而BP网络模型是目前广大研究者用于地层岩否为所要求解的最优解。设第i个粒子的位置为置石可钻性的钻前预测模型。利用测井资料作为网络=(XX，⋯，∞)，速度也是一个维向量，记为模型的输入参数，岩层可钻性级值作为输出，此模型=(，，⋯，)。记第i个粒子迄今为止搜索结构简单，具有良好的自适应性、自学习性和极强的到的最优位置为pbst=(pbpb⋯，p6)，而整个非线性逼近、容错能力等特点。但该模型容易陷入局粒子群搜索到的最优位置为gbst=(gbgb⋯，部极小值，且泛化能力较弱、网络收敛速度较慢。在g6∞)。粒子位置和速

7、度改变的2个公式：本文中提出一种基于粒子群算法优化的BP网络预测f(+1)=，(k)+clrand[pb(k)一Xf()]模型，在该模型中用粒子群算法代替了梯度下降法对+C2rand[g6(k)一X()](1)BP网络的权值和偏差进行优化，提高了模型的收敛(+1)=X()+(k+1)(2)速度和预测的精度。因此利用此模型建立地层可钻式中：C、C2——加速系数，即分别调节向全局最好性级值的预测具有更高的精度和更广泛的适用性。粒子和个体最好粒子方向飞行的最大步长；rand、rand——[0，1]之间的随机数；——第i个