一种基于正交试验方法对潜孔锤反循环钻头参数的优化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种优化分析方法，具体地说是涉及一种基于正交试验方法对潜孔锤反循环钻头参数的优化方法。
【背景技术】
[0002]20世纪40年代，反循环钻井技术开始萌芽，空气反循环钻井技术是70年代中期才进入实用阶段，并在地质勘探领域得到大规模应用。依靠其钻井效率和取心率高、岩矿心质量好、以及可在水源贫乏地区钻探等优势，在80年代，空气反循环钻井技术与金矿勘探技术齐头并进，占据了传统钻井行业的很大一部分。美国、俄罗斯、澳大利亚等国家都具有很成熟的钻井经验，每年美国都有30多家公司开动100多台钻机进行空气反循环钻井作业。目前，确定地下矿产各项技术参数完全可以用岩屑代替传统的柱状岩心，不仅在固体矿产勘探中适用，还可以应用在工程施工、油气开发、水文水井等领域。另外，在发展中的南美、西非等国也被大量使用，甚至发展速度缓慢的蒙古国也逐渐兴起使用反循环连续取心钻探技术进行钻井作业。
[0003]贯通式潜孔锤钻探技术一直得到中国地质调查局和原地矿部的大力支持，反循环钻井技术得到不断深入和完善，钻井工艺取得了多项技术创新。在矿产勘探、水文水井钻探等领域的应用效果显著，甚至适应在复杂地质条件下的钻进。目前，我国的潜孔锤反循环钻井技术已处于国际领先水平。
[0004]对于潜孔锤反循环钻头的优化设计，各项技术参数就是可变因素，并且有一定的变动范围，技术参数的组合众多，选择实物试验法几乎是不可能的，试验周期长，耗费各种试验资源，所以借助计算机模拟技术采用非实物试验的方法同样可以达到试验目的。
【发明内容】
[0005]鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种基于正交试验方法对潜孔锤反循环钻头参数的优化方法，该优化方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明的技术方案:
[0007]一种基于正交试验方法对潜孔锤反循环钻头参数的优化方法，其特征在于:
[0008]建立反循环钻头模型:对于反循环钻头模型底喷孔直径、底喷孔个数、内喷孔直径、内喷孔个数、内喷孔倾斜角度进行参数配置；
[0009]选择正交优化表对应各因素组合分别进行模拟试验:基于正交试验所考虑的因素，将外环空进气量质量流量填入Excel表格并进行计算分析得出最优解；
[0010]基于最优解对反循环钻头技术参数进行确定及流体分析:基于上步得出的最优解，进步保证内喷孔均匀排布。
[0011]所述参数配置还包括进气量变化参数配置。
[0012]所述的内喷孔均匀排布可以通过在内喷孔入口处设计一个环槽来实现并重新建模。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果:
[0014]本发明仿真效果优异，能够有效降低实物试验工作量，并进行对繁琐的参数进行科学删减，选择有价值的组合进行试验，避免试验资源的浪费，提高仿真效率。
【具体实施方式】
[0015]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，对本发明进行进一步详细说明。
[0016]对于潜孔锤反循环钻头的优化设计，影响反循环效果的技术参数主要有:底喷孔的直径及个数、内喷孔的直径及个数和其倾斜角度5个因素，要建立数量较多的模型用以模拟研究，在试验中成为全面试验。虽然不是实物试验，但是工作量也相当硕大，这时候就需要正交试验法对这些因素的组合进行科学删减，选择有价值的组合进行试验，避免试验资源的浪费。
[0017]本发明基于正交试验方法对潜孔锤反循环钻头参数的优化方法的具体步骤如下:
[0018]建立反循环钻头模型:对于反循环钻头模型底喷孔直径、底喷孔个数、内喷孔直径、内喷孔个数、内喷孔倾斜角度进行参数配置；
[0019]对于反循环钻头，制约反循环效果水平的因素主要有，底喷孔直径、底喷孔个数、内喷孔直径、内喷孔个数、内喷孔倾斜角度5个因素。
[0020]还包括一个进气量变化因素。
[0021]选择正交优化表对应各因素组合分别进行模拟试验:基于正交试验所考虑的因素，将外环空进气量质量流量填入Excel表格并进行计算分析得出最优解；
[0022]由于只考虑底喷孔直径、底喷孔个数、内喷孔直径、内喷孔个数、内喷孔倾斜角度5个因素，并将进气量变化因素作为误差项使用进行流体分析试验，并将外环空进气量质量流量填入Excel表格进行计算分析得出最优解。
[0023]基于最优解对反循环钻头技术参数进行确定及流体分析:基于上步得出的最优解，进步保证内喷孔均匀排布。
[0024]对于内喷孔的排布问题，在正交试验中，为了让所有试验模型都达到内喷孔均布的条件，所以在内喷孔入口处设计一个环槽来避免影响。
[0025]均布的条件可能对试验结果数值的大小没有太大影响，但是足以改变整个正交试验的结论，添加环槽的设计还是十分必要的。
[0026]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于正交试验方法对潜孔锤反循环钻头参数的优化方法，其特征在于: 建立反循环钻头模型:对于反循环钻头模型底喷孔直径、底喷孔个数、内喷孔直径、内喷孔个数、内喷孔倾斜角度进行参数配置； 选择正交优化表对应各因素组合分别进行模拟试验:基于正交试验所考虑的因素，将外环空进气量质量流量填入Excel表格并进行计算分析得出最优解； 基于最优解对反循环钻头技术参数进行确定及流体分析:基于上步得出的最优解，进步保证内喷孔均匀排布。
2.根据权利要求1所述的基于正交试验方法对潜孔锤反循环钻头参数的优化方法，其特征在于:所述参数配置还包括进气量变化参数配置。
3.根据权利要求1所述的基于正交试验方法对潜孔锤反循环钻头参数的优化方法，其特征在于:所述的内喷孔均匀排布可以通过在内喷孔入口处设计一个环槽来实现并重新建模。
【专利摘要】本发明公开了一种基于正交试验方法对潜孔锤反循环钻头参数的优化方法，包括：建立反循环钻头模型：对于反循环钻头模型底喷孔直径、底喷孔个数、内喷孔直径、内喷孔个数、内喷孔倾斜角度进行参数配置；选择正交优化表对应各因素组合分别进行模拟试验：基于正交试验所考虑的因素，将外环空进气量质量流量填入Excel表格并进行计算分析得出最优解；基于最优解对反循环钻头技术参数进行确定及流体分析：基于上步得出的最优解，进步保证内喷孔均匀排布。本发明仿真效果优异，能够有效降低实物试验工作量，并进行对繁琐的参数进行科学删减，选择有价值的组合进行试验，避免试验资源的浪费，提高仿真效率。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104636517
【申请号】CN201310555222
【发明人】曲通, 关峰
【申请人】大连市勘察测绘研究院有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月7日