[发明专利]鱼骨刺井水力钻头钻进水力参数多目标优化方法和装置

说明书

本发明公开了一种鱼骨刺井水力钻头钻进参数多目标优化方法，其特征在于，包括构造鱼骨刺井水力钻头钻进参数优化的多目标函数，其中多目标函数包括水力参数和结构参数；确定鱼骨刺井水力钻头钻进参数优化的多目标函数的约束条件，根据约束条件建立所述鱼骨刺井水力钻头钻进参数多目标优化模型；根据鱼骨刺井水力钻头钻进参数多目标优化模型确定所述鱼骨刺井水力钻头钻进参数，以实现所述鱼骨刺井水力钻头钻进参数多目标优化。本发明提供的一种鱼骨刺井水力钻头钻进参数多目标优化方法，根据约束条件进行钻进参数优化，具有很大的灵活性和广泛的实用性。

技术领域

本发明涉及地下资源钻采工程技术领域，特别涉及鱼骨刺井水力钻头钻进水力参数多目标优化方法和装置。

背景技术

鱼骨刺井钻井技术由于可高效、精确、可控地连通油气藏而在我国常规油气藏开采中被广泛应用。其可在油气层中一次打通多达300条分支方式，大幅增加油气藏的裸露面积，产量高。

磨料射流是鱼骨刺井钻井技术中，常用的射流技术之一。其将固体磨料颗粒加入到高压水射流或者由高压浆体射流中，以水或者浆体作为磨料颗粒的载体，使加速后的磨料直接对材料冲击。磨料射流可以使钻头的破岩能力加强，具有高机械的钻速以及少量钻头磨损的特点，在石油工程领域广泛应用。旋转磨料射流是通过在喷嘴出口的上游位置添装加旋装置而形成旋转射流的过程，高压流体流经喷嘴时通过喷嘴的导流元件(如叶轮或者导流槽)产生具有三维速度的扩散式射流，旋转射流的形状为喇叭状，射流指点的运动轨迹为螺旋形，所以具有明显的扩散性，能够比常规的圆射流形成大得多的冲击面积。

旋转磨料射流的主要零件包括叶轮、喷嘴和叶轮衬套，叶轮的结构参数以及碰嘴的尺寸对于旋转磨料射流而言有着极其重要的意义。叶轮的叶片数、出口角、叶轮长度等参数对旋转磨料射流的扩散角以及破岩成孔有一定的影响规律，叶轮衬套与叶轮通过过盈配合连接在一起，喷嘴的尺寸也对射流有重要的影响。

基于上述情况，亟需一种用于综合考虑叶轮、喷嘴和叶轮衬套多目标水力参数的优化方法，用于指导现场作业设计和施工。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种鱼骨刺井水力钻头钻进水力参数多目标优化方法。本发明技术方案如下：

一方面，本发明提供、一种鱼骨刺井水力钻头钻进参数多目标优化方法，包括构造鱼骨刺井水力钻头钻进参数优化的多目标函数，其中所述多目标函数包括水力参数和结构参数；确定所述鱼骨刺井水力钻头钻进参数优化的多目标函数的约束条件，根据约束条件建立所述鱼骨刺井水力钻头钻进参数多目标优化模型；根据所述鱼骨刺井水力钻头钻进参数多目标优化模型确定所述鱼骨刺井水力钻头钻进参数，以实现所述鱼骨刺井水力钻头钻进参数多目标优化。

可选的，所述鱼骨刺井水力钻头包括旋转磨料射流喷嘴、叶轮和叶轮衬套。

可选的，所述鱼骨刺井水力钻头钻进参数优化的多目标函数为：F(x)＝α₁f₁(x)+α₂f₂(x),其中，f₁(x)为水力参数，f₂(x)为结构参数；α₁、α₂为各函数权重值，α₁+α₂＝1。

可选的，所述最小过盈量δ_min的计算公式为：δ_min＝e_αmin+e_{i min}；其中，e_αmin为在所述叶轮衬套内孔的包容件能够承受来自轴向压入力时所需的最小直径变化量；e_{i min}为在所述叶轮的被包容件能够承受来自轴向压入力时，所需的最小直径变化量；