基于UG的PDC钻头钻进仿真方法研究Research on PDC bit drilling simulation method based on UG.pdf

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1、图书分类号学校代码：」一—一论文题目基于的钻头钻进仿真方法研究研究生姓名陈玉中导师姓名况雨春（教授）学科专业石油矿场机械研究方向井下工具与钻头二一五年六月西南石油大学研究生学位论文知识产权声明书及学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，§卩：研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西南石油大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本

2、学位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西南石油大学。本学位论文属于、保密（），在年解密后适用本授权书。、不保密（吉允、士由杯岛士丁“，，、西南石油大学研究生学位论文独创性声明本人声明：所呈交的研究生学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含其他人为获得西南石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中

3、作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名年月曰摘要釆用仿真方法进行钻头切削参数的模拟计算是钻头个性化设计的重要技术手段。为提高钻头钻进仿真的效率及精度、可视化效果以及与钻头三维设计系统实现无缝连接，本论文利用二次开发技术开展了钻头钻进仿真方法的研宄。本文在钻头几何学、运动学及互作用力学理论的基础上，利用软件的参数化建模及扫掠功能建立虚拟钻头模型和切削齿的切削轨迹模型；将原有仿真方法中建模难度较大的虚拟切削仿真以及切削参数的计算等模型，利用的布尔运算功能实现；建立了基于二次开发功能开发的钻头钻进仿真系统软件。针对

4、特殊工艺井钻井工况仿真需求，根据复合钻井中钻头复合运动和导向运动特性，在理想工况钻头钻进仿真方法的基础上改变运动学模型，利用微元法建立了切削齿切削轨迹模型；拓展了建模中相交线的计算功能，解决了复杂运动工况下切削参数的计算难题。针对复杂地层情况下钻头钻进硬夹层工况，在复杂运动工况钻头钻进仿真方法的基础上开发了穿越夹层钻进仿真模型，可以仿真分析在软硬交错地层中钻进下部地层时，各切削齿切削上下部地层的切削量和切削力变化关系。本论文运用模块化设计方法，将钻头钻进仿真系统软件分为：输入模块、仿真模块、分析模块、输出模块。可

5、以根据用户需求选择模块组合，去除不必要模块的运行时间，提高效率和软件使用的灵活性。研究结果表明，本文的切削量参数仿真结果与既有数值仿真方法计算结果变化趋势相同，并且具有更高精度。对比切削力仿真结果与有限元仿真方法仿真结果表明，两种模拟方法的切削力变化趋势相同，但本论文建立的仿真软件仿真效率更高。本文的研宄结果为钻头钻进仿真提供了一种新的方法，有助于提高个性化钻头产品的开发效率。关键词：钻头；计算机仿真；二次开发；复杂工况AbstractSimulationmethods，，，methodshavethesamet

6、rend.However?thecomputationalmodelsofcuttingparametersinthispaperismoreefficient.TheresultindicatesthatthePDCbitdrillingsimulationsystemsoftwarecanprovideanewmethodforPDCbitdrillingsimulation,whichisimprovetheeficiencyofrapidcustomizationofPDCbit.KeyWords：；；；

7、；目录绪论问题的提出钻头工作原理及失效形式工作原理钻头的失效分析计算机仿真在石油钻井中的应用国内外研宄现状国内研宄现状国外研究现状研宄意义、内容及创新点第章理想工况下钻头钻进仿真方法研究基于的钻头钻进仿真原理二次开发方法原理二次开发概述二次开发工具三维实体扫掠的基本原理布尔运算理论的基本原理基于的钻头单齿切削实例：基于的钻头理想工况钻进仿真方法钻头的基础理论虚拟钻头模型井底和井壁的仿真模型钻头切削量参数的分析计算方法钻头切削齿与岩石互作用力计算方法本章小结第章复杂工况下钻头钻进仿真研究复杂运动工况下钻头钻进仿真方

8、法研究复合运动工况下仿真建模方法导向运动工况下仿真建模方法钻头穿越夹层钻进仿真方法研究软硬互层的钻进特点分析3.2.2PDC钻头在水平夹层地层中的钻进仿真本章小结第章钻头钻进仿真系统软件开发软件功能和特点仿真软件的结构软件主要子程序及功能编程语言和软件运行环境软件使用说明钻头钻进仿真实例本章小结第章结论和建议主要研宄成果存在的问题和今后的任务存在的问题今后的任务；魏攻读硕