| 研究概要 |
本研究の目的は,石油・天然ガス開発に用いられる掘削ビットおよびドリルストリングの動挙動をモデル化し,ビットの動きを3次元的に視覚化できる掘削挙動シミュレータを開発することである。
本年度は,前年度に構築した数値計算モデルの計算結果を視覚的に表示するためのプログラミング作業を行った。数値計算モデルの開発はUNIXオペレーティングシステム上で行ったため,Windowsをオペレーティングシステムとするパーソナルコンピュータ(PC)への移植作業とPC上でのグラフィック表示部の開発を行った。
(1)数値計算モデルの移植作業
UNIX上で開発した数値計算モデルをPC上に移植した。プログラム移植上の不具合の改良・修正作業に加え,計算速度の改善,計算の収束性のチェックを行った。本シミュレーションモデルの計算アルゴリズムではビット歯先の岩石への貫入深さに対して数値計算上の離散化空間ステップが十分小さいことが必要であり,計算条件によっては収束が非常に悪いことが明らかになった。これに対して数値計算パラメータのチューニングを行い,その結果フィールドにおいて通常想定される掘削条件下ではほぼ問題なくシミュレーションを行うことが可能になった。
(2)3次元視覚化コンピュータプログラムの作成
掘削ビット,ドリルストリングの挙動を3次元的にグラフィック表示できるコンピュータプログラムの作成を行った。上記モデルの移植作業においてモデルの修正,パラメータのチューニングなどに当初予定した以上の時間を費やしたが,グラフィックス表示プログラムのプロトタイプを完成した。プロトタイプシミュレータではローラーコーンビットの形状を3次元格子(スケルトン)で表示し,コーンの回転運動やビット歯先の坑底面上の軌跡などを視覚的に捉えることができる。
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