[发明专利]基于钻柱-钻头-岩石-井筒系统全尺寸钻进模拟的钻井提速评价方法

权利要求书

1.基于钻柱-钻头-岩石-井筒系统全尺寸钻进模拟的钻井提速评价方法，首先建立基于钻柱-钻头-岩石-井筒系统全尺寸钻进模拟的有限元模型，然后采用显示积分算法对建立的有限元模型进行分析计算，最后依据所建立的评价准则对钻井提速做出评价；其特征在于，所述建立基于钻柱-钻头-岩石-井筒系统全尺寸钻进模拟的有限元模型包括以下步骤：

    步骤1、建立包括井壁、钻杆、钻铤、下部钻具组合、钻头及岩石的有限元仿真网格模型；

    步骤2、根据现场实际钻井不同的工况条件，定义所建立有限元模型中各钻具部件物理属性及岩石的破碎失效准则，并用根据Drucker-Prager模型定义岩石的本构关系；

    步骤3、分别建立钻具与井壁随机接触碰撞模型和钻头与岩石之间的互作用模型；

    步骤4、根据现场实际不同的钻井参数，定义所建有限元模型的边界条件。

2.如权利要求1所述基于钻柱-钻头-岩石-井筒系统全尺寸钻进模拟的钻井提速评价方法，其特征在于，所建立的井壁、钻杆、钻铤、下部钻具组合、钻头和岩石的网格模型具体如下：采用壳单元对井壁和钻头进行离散，采用梁单元对钻杆、钻铤和下部钻具组合划分网格，采用正六面体实体单元对岩石进行离散。

3.如权利要求1所述基于钻柱-钻头-岩石-井筒系统全尺寸钻进模拟的钻井提速评价方法，其特征在于，所述井眼是根据现场实测数据建立的包括井深、井斜角和方位角三维全井井眼网格模型。

4.如权利要求1所述基于钻柱-钻头-岩石-井筒系统全尺寸钻进模拟的钻井提速评价方法，其特征在于，所述岩石的本构关系采用Drucker-Prager模型，岩石的破碎失效准则采用岩石的等效塑性应变判据。

5.如权利要求1所述基于钻柱-钻头-岩石-井筒系统全尺寸钻进模拟的钻井提速评价方法，其特征在于，钻具与井壁随机接触和钻头与岩石之间的互作用接触采用罚刚度法。

6.如权利要求1所述基于钻柱-钻头-岩石-井筒系统全尺寸钻进模拟的钻井提速评价方法，其特征在于，所述有限元模型中钻柱上端边界条件采用等效弹簧模型。

7.如权利要求1所述基于钻柱-钻头-岩石-井筒系统全尺寸钻进模拟的钻井提速评价方法，其特征在于，所述钻井提速评价指标包括钻井机械钻速、井眼质量和下部钻具稳定性。