基于钻井数据反演的牙轮钻头与岩石互作用仿真  

Interaction simulation of cone bit and rock based on drilling parameter inversion

作　　者：杨高[1] 况雨春[2] 赵增强[2] 张海龙[1] 王刚庆[1] 

机构地区：[1]江汉机械研究所 [2]西南石油大学机电工程学院

出　　处：《石油机械》2008年第6期9-12,92,共4页China Petroleum Machinery

基　　金：中国石油天然气集团公司石油科技中青年创新基金项目“基于非线性动力学的山前构造超刚性钻具组合防斜打快技术研究”(05E7043);国家自然科学基金项目“基于钻井系统动力学的井眼轨迹预测理论及控制方法研究”(50474040);教育部博士点基金项目“高速牙轮钻头轴承设计理论及方法研究”(20050615003)

摘　　要：通过建立牙齿的简化破碎坑模型和牙齿微面上的受力模型来模拟牙轮钻头与岩石的互作用,由破碎坑半锥角θ和力-压入系数k共同反映钻头结构、钻井参数以及岩石性质等因素的综合影响。根据现场钻井数据,采用误差梯度下降算法结合计算机仿真技术来反演这2个模型的参数值,并使用反演得到的参数值,进行钻进过程的计算机仿真致效,所得钻头的仿真钻进曲线和机械钻速与实际钻井十分吻合。研究结果表明,基于钻井数据反演的牙轮钻头与岩石互作用仿真方法,可以通过相对简单的模型求得更加准确的结果。The interaction of cone bit and rock is simulated through establishing the simplified teeth indentation model and the force model on the teeth.The half pyramidal angel θ of the indentation and coefficient κ express the comprehensive effect of drilling bit structure,drilling parameter and rock property.According to field drilling data,the parameter values of the two models are inversed by using error gradient descending method and computer simulation technology.Using the values,a computer simulation about the process of drilling is performed,and the simulation drilling curve and rate of penetration are very similar to the drilling data in the field.The research proves that a more accurate result can be got from relatively simplified models by a simulation method of inversing interaction between cone bit and formation based on drilling data.

关 键 词：牙轮钻头 计算机仿真 反演 互作用 

分 类 号：TE921.1[石油与天然气工程—石油机械设备] TP391.9[自动化与计算机技术—计算机应用技术]