[發(fā)明專利]鉆井模擬器溢流模擬方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910263421.2
• 申請(qǐng)日: 2009-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN101710467A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳利學(xué);梅雪;梅大成;龔捷;胡衛(wèi)東;鄭巧;趙剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): G09B25/02
• 分類號(hào): G09B25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鉆井模擬方法，特別是涉及一種鉆井模擬器溢流模擬方法。

背景技術(shù)

石油工業(yè)是一種技術(shù)密集型行業(yè)，鉆井作業(yè)是石油工業(yè)拿儲(chǔ)量、上產(chǎn)量的重要手段之一。由于石油鉆井生產(chǎn)條件的限制和井下情況的復(fù)雜性，使石油鉆井作業(yè)面臨極大的風(fēng)險(xiǎn)。為了獲得更好生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，減少人為事故的發(fā)生，對(duì)鉆井現(xiàn)場(chǎng)操作人員和工程技術(shù)人員的技術(shù)技能培訓(xùn)就顯得十分重要。鉆進(jìn)和關(guān)井處于鉆井過程中較為重要的兩部分，所以在鉆進(jìn)和關(guān)井過程中的對(duì)溢流控制就顯得很重要了。

目前，鉆井操作培訓(xùn)主要在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，由于各種條件和因素的制約，使培訓(xùn)內(nèi)容受到極大的限制，培訓(xùn)的系統(tǒng)性、培訓(xùn)效果及培訓(xùn)人員數(shù)量等都受到極大的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的即在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的鉆井模擬器溢流模擬方法，該方法是參照鉆井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作流程，對(duì)鉆井模擬器溢流的工作原理和操作方法進(jìn)行逼真模擬，增強(qiáng)教學(xué)培訓(xùn)的現(xiàn)場(chǎng)感，縮短培訓(xùn)周期、提高培訓(xùn)效果、降低培訓(xùn)成本。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：鉆井模擬器溢流模擬方法，專門針對(duì)鉆井模擬器溢流模擬控制程序，按照以下步驟實(shí)現(xiàn)鉆井過程中溢流情況的模擬：

(1)讀取前端設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)和操作指令；

(2)根據(jù)獲得的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)和操作指令類別以及預(yù)先建立的鉆井模擬器溢流模型，計(jì)算出實(shí)現(xiàn)鉆井模擬器溢流模擬動(dòng)畫的作業(yè)數(shù)據(jù)；

(3)按照設(shè)定的數(shù)據(jù)格式與專門設(shè)置的圖形處理單元通訊，交換初始化數(shù)據(jù)和作業(yè)數(shù)據(jù)，圖形處理單元根據(jù)此數(shù)據(jù)完成鉆井模擬器溢流的動(dòng)畫展現(xiàn)；

(4)按照設(shè)定的數(shù)據(jù)格式與圖形處理單元通訊，交換動(dòng)畫狀態(tài)信息；

(5)重復(fù)前述步驟(1)～(4)。

鉆井模擬器溢流模擬控制程序必須持續(xù)不斷的與前端設(shè)備進(jìn)行通信，以獲取前端的設(shè)備狀態(tài)以及獲取培訓(xùn)學(xué)員的操作過程。這樣做有以下幾個(gè)原因：

(1)實(shí)時(shí)獲取前端硬件的設(shè)備狀態(tài)后，經(jīng)過鉆井模擬器溢流模擬控制程序處理，可以驅(qū)動(dòng)圖形處理單元產(chǎn)生與硬件設(shè)備操作同步的動(dòng)畫過程。比如在圖形處理單元中，大鉤的上升和下降過程就是受前端絞車離合器，腳油門，剎把，離合器檔位等部件的控制。

(2)實(shí)時(shí)獲取的前端設(shè)備狀態(tài)也是鉆井模擬器溢流模擬控制程序中模擬數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

鉆井模擬器溢流模擬控制程序所計(jì)算出的鉆井溢流參數(shù)也需要實(shí)時(shí)傳輸給前端設(shè)備，所以鉆井模擬器溢流模擬控制程序和前端設(shè)備之間的通信具備雙向、高速和穩(wěn)定的特性。

操作指令類別包括：正常鉆井與關(guān)井指令、起鉆與關(guān)井指令、起鉆鋌與關(guān)井指令和空井指令。

正常鉆進(jìn)與關(guān)井操作的過程為：開始本次作業(yè)，正常鉆進(jìn)，判斷是否出現(xiàn)溢流，若未出現(xiàn)溢流則正常鉆進(jìn)，若出現(xiàn)溢流，打開節(jié)流管匯，關(guān)閉環(huán)形防噴器、上半封防噴器、環(huán)形防噴器、節(jié)流閥、J2A平板閥，然后錄井，結(jié)束本次作業(yè)。

起鉆與關(guān)井操作的過程為：開始本次作業(yè)，卸方鉆桿，起立桿，判斷是否溢流，若未發(fā)現(xiàn)溢流則返回起立桿，若發(fā)現(xiàn)溢流則搶接鉆具防噴器，關(guān)井，錄井，最后結(jié)束本次作業(yè)。

起鉆鋌與關(guān)井操作的過程為：開始本次作業(yè)，起鉆鋌，判斷是否溢流，若未發(fā)現(xiàn)溢流則返回起鉆鋌，若發(fā)現(xiàn)溢流則搶接防噴單桿，關(guān)井，錄井，最后結(jié)束本次作業(yè)。

空井與關(guān)井操作的過程為：開始本次作業(yè)，起完鉆鋌，判斷溢流量是否大，如果溢流量大則關(guān)井，錄井，最后結(jié)束本次作業(yè)；如果溢流量小則搶接防噴單桿，關(guān)井，錄井，最后結(jié)束本次作業(yè)。

本發(fā)明所述的鉆井模擬器溢流模擬必須建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，這樣才能使鉆井模擬器溢流模擬的各種參數(shù)符合實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的情況，才能達(dá)到良好的培訓(xùn)效果。

本發(fā)明所采用的鉆井模擬器溢流模擬模型包括鉆井溢流過程模擬模型和關(guān)井溢流過程模擬模型。模型使用的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)包括初始狀態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)，初始狀態(tài)參數(shù)包括鉆頭壓降P_b、比鉆壓W、地層統(tǒng)計(jì)可鉆性K_d、實(shí)際或設(shè)計(jì)泥漿密度ρ、剎車鼓摩擦力F_制、傳動(dòng)效率η_桿、重力加速度g、滲流系數(shù)C、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓縮系數(shù)Zs、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度Ts、天然氣密度ρ_g、溢流段環(huán)空環(huán)空中所分混合物的段數(shù)n、橫截面積A_a、混合物中泥漿體積分量混合物中天然氣體積分量和考慮平衡安全的地層壓力附加值P_e；