[发明专利]一种动态摩阻扭矩计算方法

权利要求书

1.一种动态摩阻扭矩计算方法，首先建立基于全井服役管柱系统的有限元数值模型，对数值模型施加边界条件后采用有效的算法进行计算分析狭长井筒中的服役管柱受到的摩阻扭矩，其特征在于，所述的基于全井服役管柱系统动力学的动态摩阻扭矩计算方法包括以下步骤：

步骤1、根据设计需要建立全井井筒和服役管柱组合相对应的实体模型，采用有限元法数值化、离散全井管柱系统，得到有限元网格模型；

步骤2、针对模拟的工况条件，赋予有限元数值模型的物理属性，定义服役管柱的边界条件；

步骤3、结合动力学方程与管柱-井筒的互作用模型描述管柱动态行为下受到的摩阻扭矩方程；

步骤4、运用有效的算法对上述所建立的全井服役管柱系统数值模型进行非线性动力学瞬时响应计算，计算全体管柱受到的摩阻扭矩，并提取摩阻、扭矩瞬时值等参数绘制曲线进行评价分析。

2.根据权利要求1所述的一种动态摩阻扭矩计算方法，其特征在于，所述的井筒和管柱组合模型是根据设计和现场钻探的三维井眼轨迹建立的，井筒横截面的大小是根据井身结构建立的。

3.根据权利要求1所述的一种动态摩阻扭矩计算方法，其特征在于，所建立的有限元网格模型具体如下：采用四节点三维双线性刚体壳单元对钻头和井筒划分网格，采用两节点三维线性梁单元对管柱划分网格，采用八节点线性六面体单元对岩石划分网格。

4.根据权利要求1所述的一种动态摩阻扭矩计算方法，其特征在于，所述管柱-井筒的互作用采用赫兹理论和弹簧阻尼系统联合求解管柱与井筒之间的接触力。

5.根据权利要求1所述的一种动态摩阻扭矩计算方法，其特征在于，所述管柱的下端边界条件采用钻头与岩石的互作用模型实时模拟钻进。

6.根据权利要求1所述的一种动态摩阻扭矩计算方法，，其特征在于，所述计算数据包括管柱的轴向力、接触力、摩擦力和扭矩。