计算机仿真技术在石油装备中的应用（中）

　　西南石油学院从90年代初开始开展计算机仿真技术的研究工作，在石油装备的新产品研制中最先采用了计算机仿真技术，取得出了一些研究成果。下面举例说明。

　　3.1 钻井系统动力学计算机仿真分析

　　3.1.1建立力学模型
　　在钻头与岩石作用静力学模型的基础上，建立了在钻井过程中由于钻头与岩石互作用及钻柱的弹性主形而引起的牙轮钻头、钻柱纵向振动模型，利用数值计算方法实现了对仿真模型的求解方法。通过编制钻头与岩石互作用及钻柱动力学仿真分析软件实现了对牙轮钻头、钻柱在不同工况下的纵向振动仿真分析计算，得到了牙轮钻头、钻柱在不同工况下的纵向振动仿真分析计算，得到了牙轮钻头、钻柱在给定条件下的动力学特征。
　　钻头、钻柱是钻井过程中的主要钻井工具钻柱是指从方钻杆到钻头全部井下钻具的总称。由钻杆、钻铤、扶正器、接头及其它各种附件组成。作用是起下钻头，向钻头传递破碎岩石所需要的机械能量，给井底施加钻压，向井内输送钻井液及进行其它井下作业。钻柱处在内、外充满钻井液的狭长井眼里工作，通常承受着拉、压、弯扭及液力等荷载，其运动的动态过程十分复杂，如图1所示。

在钻井过程中，振动是造成钻井事故的主要原因，要弄清钻井过程中的振动规律必须建立振动模型，在此基础上对其进行仿真分析。
　　根据结构和力学特点建立力学模型，如图2所示。

3.1.2 模型的求解
　　由于钻柱振动模型中的激振位移来自钻头与岩石互作用产生的位移X（t）,而该

通过编制仿真软件就可以实现对不同钻井条件、钻井参数、钻具组合情况下钻井系统的运动学、动力学仿真分析研究，为进一步研制新型外井装备及工具提供了理论依据和方法。