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技術(shù)·裝備 技術(shù)應(yīng)用 Technology & Equipment·Technology Application
數(shù)據(jù)仿真與物理模擬技
術(shù)決定鉆井工具的選擇
□ 編譯 / 楊霞 中石化江鉆石油機(jī)械有限公司
定 向鉆井中，鉆頭 相互作用的幾乎所有類型的巖石 維梁單元，包含從鉆頭到地面的
和螺桿故障占起
所有部件。該模型考慮了影響鉆
進(jìn)行室內(nèi)測試。
螺桿鉆具仿真。螺桿鉆具由
柱動態(tài)性能的因素，可預(yù)測時域
鉆前事故的一半
以上。下面介紹 多個部件組成，馬達(dá)總成包括定 的瞬態(tài)響應(yīng)。此模型實(shí)現(xiàn)了井下
一種技術(shù)方法，旨在優(yōu)化鉆頭、 子 / 轉(zhuǎn)子組，負(fù)責(zé)將水利能轉(zhuǎn)化 驅(qū)動工具的詳細(xì)工作機(jī)制和幾何
螺桿鉆具和井底鉆具組合的匹 為機(jī)械能。轉(zhuǎn)子是運(yùn)動的部件， 形狀，來研究這些工具的動態(tài)特
配，以降低失效風(fēng)險(xiǎn)并提高鉆井 靜止的定子是內(nèi)部粘結(jié)橡膠的金 征和定向性能。在對所有備選的
性能。整個工作流程包括每個復(fù) 屬管。開發(fā)出優(yōu)化螺桿鉆具建模 井底鉆具組合進(jìn)行比較分析的基
50 雜部件的詳細(xì)建模和算法，在系 的工作流程，用來評估螺桿鉆具 礎(chǔ)上，模擬結(jié)果為特定的應(yīng)用而
統(tǒng)級別內(nèi)有效地對其進(jìn)行組合， 在任何鉆井條件下的性能和耐用 開發(fā)并檢查集成的井底鉆具組合
下面將一一介紹。 性。模型包括性能、疲勞和滯后 的解決方案提供了機(jī)會。
發(fā)熱模擬能力。在此工作流程的 組合模擬和數(shù)據(jù)分析。以適
數(shù)據(jù)仿真技術(shù) 框架內(nèi)，技術(shù)人員使用三種模擬， 當(dāng)和有效的方式組合鉆頭、螺桿
結(jié)果之間存在相互關(guān)聯(lián)。 鉆具、其它井底鉆具組合及鉆柱
鉆頭仿真。在四維——三維 的詳細(xì)模型是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。機(jī)器學(xué)
空間及隨時間的瞬態(tài)行為中對鉆 習(xí)用于從鉆頭、螺桿和其它井底
鉆柱模擬技術(shù)
頭模型進(jìn)行建模。在四維有限元 鉆具組合中學(xué)習(xí)特定的輸入和輸
建模中，能對 PDC 鉆頭和反向循 正確的鉆柱模擬對成功評估 出模式。完整的三維有限元分析
鉆井性能和設(shè)備的可靠性至關(guān)重
環(huán)鉆頭進(jìn)行建模。詳細(xì)的切削結(jié) 動態(tài)模型將使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法以
要。此研究中，鉆柱和井底鉆具
構(gòu)模型包括確定切削齒的數(shù)量以 確保在系統(tǒng)級別內(nèi)組合其它部件
組合的分析包括全面的有限元分
及如何在三維切削齒空間內(nèi)布齒， 的效果前，能模擬每個獨(dú)立的部
析模型，還包括四維分析中對鉆 件。
必須正確模擬鉆頭切削齒和巖石
的相互作用來模擬真實(shí)的工況。 井過程進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃矐B(tài)分析。此 典型輸出。此系統(tǒng)級建模提
此相互作用的特點(diǎn)是對與切削齒 有限元模型使用六個自由度的三 供了新功能，特別是它能通過評
