本发明专利技术公开了一种悬挂状态钻井隔水管动态响应预测方法、系统及存储介质，包括以下步骤：计算目标位置的响应参数和监测位置的加速度之间的传递函数；计算监测位置的实际加速度监测数据的功率谱密度；将传递函数和监测位置的加速度功率谱密度相乘得到目标位置响应参数的功率谱密度；求解每一监测周期目标位置响应参数的功率谱密度的均方根值，并乘以设定值作为动态响应参数在每一监测周期内的峰值预测值，反映在每一监测周期内该动态响应参数的有效值；即得到隔水管系统悬挂期间的动态响应预测参数。预测参数。预测参数。
【技术实现步骤摘要】
悬挂状态钻井隔水管动态响应预测方法、系统及存储介质
[0001]本专利技术涉及一种基于加速度振动监测数据的悬挂状态钻井隔水管动态响应预测方法、系统及存储介质，属于海洋石油工程和深水油气领域。
技术介绍
[0002]深水钻井作业中，钻井隔水管是连接海底井口与海面作业平台的重要通道，是深水油气勘探开发的重要设备。隔水管在遇到恶劣天气或工况(如台风、强内波流)时，钻井平台需要紧急撤离，保证人员及设备的安全。
[0003]目前常规避台方案是平台解脱并回收全部隔水管后航行至安全区域，待环境条件允许后，将隔水管需要重新下放，重新开始钻井作业。这种方案效率极低，会导致非作业时间增长，从而增加钻井的成本。还存在其他避台方案，例如悬挂撤离避台，当紧急遇到台风天气时，平台回收部分隔水管，未回收的隔水管悬挂于平台，随平台一起航行撤离至安全区域。该方案可以延长钻井作业时间，比常规的回收全部隔水管具备一定的优势；然而，因航速难以提高(推荐最高不超过0.3节航速)，航行撤离效率难以保证，因此该方案作为紧急状态下的备用方案(尤其在台风工况下)，存在一定的安全风险。因此，在悬挂状态和悬挂撤离状态下，隔水管状态监测和预警对于保证和提高恶劣海况下的悬挂隔水管系统的安全状态显得至关重要。但在悬挂和悬挂撤离等应急状态下，钻井隔水管由于现场作业原因，无法安装太多监测传感器或者部分重点关注区域不便安装传感器时，因而导致无法监测整根隔水管状态。
[0004]为此，亟需开发一种基于监测数据的隔水管动态响应预测系统，为确保悬挂隔水管作业安全提供决策支持，降低事故的发生，提高海上钻井作业安全。
技术实现思路
[0005]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种利用隔水管振动加速度监测数据进行悬挂状态下隔水管的动态响应预测方法、系统及存储介质。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种悬挂状态钻井隔水管动态响应预测方法，包括以下步骤：
[0008]计算目标位置的响应参数和监测位置的加速度之间的传递函数；
[0009]计算监测位置的实际加速度监测数据的功率谱密度；
[0010]将传递函数和监测位置的加速度功率谱密度相乘得到目标位置响应参数的功率谱密度；
[0011]求解每一监测周期目标位置响应参数的功率谱密度的均方根值，并乘以设定值作为动态响应参数在每一监测周期内的峰值预测值，反映在每一监测周期内该动态响应参数的有效值；即得到隔水管系统悬挂期间的动态响应预测参数。
[0012]在一些实施例中，优选地，传递函数的计算过程如下：
[0013]①
计算隔水管系统的前1～N阶的自振频率；
[0014]②
对隔水管系统顶端位置处施加含1～N阶自振频率振动信号的加速度正弦激励，
[0015]③
对隔水管系统进行有限元计算，提取稳定状态后监测位置处的加速度时程数据和目标位置处的响应参数时程数据，均进行傅里叶变换的频域处理后，得到不同自振频率下的目标位置处的响应参数幅值；
[0016]④
将得到的不同自振频率下的目标位置处的响应参数幅值依次与同等频率下的监测位置的加速度正弦激励幅值进行相除，得到隔水管系统在不同自振频率下的目标位置的响应参数和监测位置的加速度之间的传递函数。
[0017]在一些实施例中，优选地，监测位置的实际加速度监测数据的功率谱密度的计算过程如下：
[0018]将监测位置处的一个监测周期内的实际监测加速度时程数据进行频域化处理，得到监测位置加速度的功率谱密度。
[0019]在一些实施例中，优选地，在上述步骤
②
中，各阶加速度正弦激励的幅值为同一大小值。
[0020]在一些实施例中，优选地，响应参数为加速度、位移和/或弯矩。
[0021]在一些实施例中，优选地，所述设定值为
[0022]第二方面，本专利技术还提供一种悬挂状态钻井隔水管动态响应预测系统，包括：
[0023]传递函数计算模块，被配置为计算目标位置的响应参数和监测位置的加速度之间的传递函数；
[0024]加速度功率谱密度计算模块，被配置为计算监测位置的实际加速度监测数据的功率谱密度；
[0025]响应参数功率谱密度计算模块，被配置为将传递函数和监测位置的加速度功率谱密度相乘得到目标位置响应参数的功率谱密度；
[0026]响应参数预测模块，被配置为求解每一监测周期目标位置响应参数的功率谱密度的均方根值，并乘以设定值，得到隔水管系统悬挂期间的动态响应预测参数。
[0027]第三方面，本专利技术还提供一种处理设备，所述处理设备至少包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序时执行以实现本专利技术第一方面所述的悬挂状态钻井隔水管动态响应预测方法。
[0028]第四方面，本专利技术还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现本专利技术第一方面所述的悬挂状态钻井隔水管动态响应预测方法。
[0029]本专利技术采用以上技术方案，其具有如下优点：本专利技术提供的悬挂状态钻井隔水管动态响应预测方法，利用监测位置的加速度监测数据和传递函数对悬挂状态的隔水管动态响应参数进行预测，从而能够为确保悬挂隔水管作业安全提供决策支持，降低事故的发生，提高海上钻井作业安全。
附图说明
[0030]图1为本专利技术利用监测位置加速度传感器数据计算隔水管目标位置处的动态响应示意图。
[0031]图2为本专利技术的目标位置响应参数的传递函数计算原理图。
[0032]图3为本专利技术的目标位置响应参数的传递函数计算流程框图。
[0033]图4为本专利技术的一个监测周期内的利用传递函数计算得到目标位置的响应参数的预测峰值的流程框图。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”“内”、“外”、“横”、“竖”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，使用术语“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0036]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种悬挂状态钻井隔水管动态响应预测方法，其特征在于，包括以下步骤：计算目标位置的响应参数和监测位置的加速度之间的传递函数；计算监测位置的实际加速度监测数据的功率谱密度；将传递函数和监测位置的加速度功率谱密度相乘得到目标位置响应参数的功率谱密度；求解每一监测周期目标位置响应参数的功率谱密度的均方根值，并乘以设定值作为动态响应参数在每一监测周期内的峰值预测值，反映在每一监测周期内该动态响应参数的有效值；即得到隔水管系统悬挂期间的动态响应预测参数。2.如权利要求1所述的悬挂状态钻井隔水管动态响应预测方法，其特征在于，传递函数的计算过程如下：
①
计算隔水管系统的前1～N阶的自振频率；
②
对隔水管系统顶端位置处施加含1～N阶自振频率振动信号的加速度正弦激励，
③
对隔水管系统进行有限元计算，提取稳定状态后监测位置处的加速度时程数据和目标位置处的响应参数时程数据，均进行傅里叶变换的频域处理后，得到不同自振频率下的目标位置处的响应参数幅值；
④
将得到的不同自振频率下的目标位置处的响应参数幅值依次与同等频率下的监测位置的加速度正弦激励幅值进行相除，得到隔水管系统在不同自振频率下的目标位置的响应参数和监测位置的加速度之间的传递函数。3.如权利要求1所述的悬挂状态钻井隔水管动态响应预测方法，其特征在于，监测位置的实际加速度监测数据的功率谱密度的计算过程如下：将监测位置处的一个监...
【专利技术属性】
技术研发人员：王金龙，许亮斌，李中，盛磊祥，李朝玮，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司北京研究中心，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。