МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗРУШЕНИЯ ПОРОДЫ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ МЕТОДОМ ДИСКРЕТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

1. Способ прогнозирования характеристик вооружения долота в толще пород, в котором:
имитируют толщу пород с использованием моделирования методом дискретных элементов,
имитируют перемещение вооружения, контактирующего с имитированной толщей пород, в условиях высокого ограничивающего давления на обломки породы, выбуренные из толщи пород, и
используют по меньшей мере одну смоделированную методом дискретных элементов кривую зависимости деформаций от напряжения неупругой реакции имитированной породы для прогнозирования характеристик.
2. Способ по п.1, в котором дополнительно используют кривую зависимости деформаций от напряжения для прогнозирования эффективности бурения.
3. Способ по п.1, в котором при использовании моделирования методом дискретных элементов используют код потоков частиц (PFC).
4. Способ по п.1, в котором вооружением является неподвижно закрепленный режущий элемент, зуб конической шарошки или вооружение для ударного бурения.
5. Способ конструирования бурового долота, в котором:
математическими методами моделируют по меньшей мере две конструкции бурового долота для использования в среде моделирования методом дискретных элементов (МДЭ),
имитируют толщу горных пород с использованием моделирования МДЭ,
имитируют бурение толщи горных пород буровыми долотами по меньшей мере двух смоделированных математическими методами конструкций в условиях высокого ограничивающего давления на обломки породы, выбуриваемые из толщи пород, и
сравнивают кажущуюся удельную энергию буровых долот по меньшей мере двух конструкций с использованием площади под созданными путем моделирования МДЭ кривыми зависимости деформаций от напряжения, соответствующими имитированному бурению.
6. Способ по п.5, в котором МДЭ осуществляют с использованием кода потоков частиц (PFC).
7. Способ по п.5, в котором упомянутые по меньшей мере две конструкции бурового долота представляют собой конструкции вращающегося долота лопастного типа, шарошечного долота или долота ударного бурения.
8. Способ прогнозирования характеристик вооружения долота в толще пород, в котором:
выбирают множество характеристик, влияющих на буримость породы,
математическими методами имитируют породу с использованием моделирования методом дискретных элементов, чтобы определить по меньшей мере некоторые выбранные из множества характеристик безотносительно к какой-либо конкретной реальной породе, и
имитируют перемещение по меньшей мере одного вооружения, контактирующего с имитированной породой, в условиях высокого ограничивающего давления на обломки породы.
9. Способ создания виртуальной породы в среде моделирования методом дискретных элементов (МДЭ), в котором:
выбирают множество ограничивающих давлений, превышающих атмосферное давление,
выбирают конфигурацию воспринимающих нагрузку плит,
проводят по меньшей мере одно испытание при каждом из множества ограничивающих давлений с использованием воспринимающей нагрузку плиты выбранной конфигурации для контакта с веществом реальной породы и одновременно измеряют напряжение, прилагаемое вооружением к материалу реальной породы, и результирующую деформацию материала реальной породы,
создают материал виртуальной породы с использование среды моделирования МДЭ,
имитируют контакт с веществом виртуальной породы с использованием воспринимающей виртуальную нагрузку плиты выбранной конфигурации и по существу такого же приложенного виртуального напряжения как напряжение, прилагаемое воспринимающей нагрузку плитой при каждом из выбранных из множества ограничивающих давлений в среде моделирования МДЭ, и моделируют результирующую деформацию материала виртуальной породы, и
устанавливают эквивалентность деформативности материала виртуальной породы и материала реальной породы при по меньшей мере некоторых выбранных из множества давлений и как в упругой области, так и неупругой области кривой зависимости деформаций от напряжения.
10. Способ по п.9, в котором дополнительно устанавливают эквивалентность в достаточном интервале множества выбранных ограничивающих давлений с целью регистрации как деформационного разупрочнения, так и деформационного упрочнения материала виртуальной породы.
11. Способ моделирования разрушения породы, в котором:
создают материал виртуальной породы с использованием моделирования методом дискретных элементов (МДЭ),
имитируют ограничивающее давление на материал виртуальной породы в среде моделирования МДЭ,
воздействуют на границу поверхности материала виртуальной породы путем приложения напряжения с использованием вооружения в среде моделирования МДЭ при имитированном ограничивающем давлении и
моделируют разрушение материала виртуальной породы с использованием соответствующей прогнозированной его деформации под действием приложенного напряжения в среде моделирования МДЭ.
12. Способ моделирования характеристик осуществляемого вооружением разрушения вещества толщи пород, в котором:
используют созданную методом дискретных элементов модель материала породы,
воздействуют на поверхность материала смоделированной породы с помощью смоделированного вооружения при выбранном ограничивающем давлении в среде моделирования методом дискретных элементов и
определяют поведение материала смоделированной породы в результате контакта с ним смоделированного вооружения.
13. Способ по п.12, в котором смоделированным вооружением является неподвижно закрепленный режущий элемент, зуб конической шарошки или вооружение для ударного бурения.
14. Способ по п.12, в котором дополнительно варьируют выбранное ограничивающее давление и повторно осуществляют контакт материала смоделированной породы с смоделированным вооружением.
15. Способ по п.12, в котором дополнительно варьируют по меньшей мере один параметр, выбранный из параметров, включающих размер, форму и ориентацию смоделированного вооружения, усилие контакта смоделированной породы с смоделированным вооружением, глубину контакта смоделированной породы с смоделированным вооружением и направление контакта смоделированной породы с смоделированным вооружением, и повторно осуществляют контакт материала смоделированной породы с смоделированным вооружением с использованием по меньшей мере одного варьируемого параметра.
16. Способ по п.15, в котором дополнительно сравнивают определяемое поведение материала смоделированной породы по меньшей мере при одном варьируемом параметре, и по результатам сравнения изменяют по меньшей мере один физический параметр реального бурового инструмента.