一种钻井用多层套管环空带压有限元计算方法和装置制造方法及图纸

本申请实施例提供了一种钻井用多层套管环空带压有限元计算方法和装置。该方法包括：获取对几何模型的参数的设定，几何模型是多层套管的模型，多层套管之间存在多个环空腔体，该参数包括：分析步、增压幅度、作用点和流体压力，分析步用于指示多个环空腔体中进行施压的目标环空腔体，流体压力用于指示施压的大小，增压幅度用于指示对目标环空腔体中的第一目标环空腔体施压时压力的变化幅度，作用点用于指示施压过程中多层套管中受到作用力影响的套管，基于对参数的设定，对几何模型进行有限元计算，以得到几何模型在施压过程中的应力应变情况，模拟出了钻井用多层套管环空带压现象，为钻井用多层套管环空带压预防技术提供了理论依据。理论依据。理论依据。

【技术实现步骤摘要】
一种钻井用多层套管环空带压有限元计算方法和装置


[0001]本申请涉及钻井及采油领域，并且更具体地，涉及一种钻井用多层套管环空带压有限元计算方法和装置。

技术介绍

[0002]随着深水钻井开采的发展，钻井用多层套管被越来越多的应用到实际作业中。在多层套管的套管和套管之间形成有环形空间，该环形空间可称为环空腔体。
[0003]在进行深水钻井开采时，由于工程环境和作业条件的复杂性，环空带压问题较为突出，而较高的环空带压会造成管柱变形，使井筒的完整性失效。此外，在实验室条件下，需耗费大量的物力和财力，并且试验设备在加压条件下会发生不可控因素，易造成实验结果出现误差，加压过程也会增加实验危险系数。因此，如何模拟钻井用多层套管环空带压现象，为钻井用多层套管环空带压预防技术提供理论依据，成为一项亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种钻井用多层套管环空带压有限元计算方法和装置，以期模拟出钻井用多层套管环空带压现象，从而为钻井用多层套管环空带压预防技术提供理论依据。
[0005]第一方面，本申请提供了一种钻井用多层套管环空带压有限元计算方法，该方法可以由有限元软件执行，或者，还可以由能够实现全部或部分有限元软件功能的逻辑模块或软件实现，本申请对此不作限定。
[0006]示例性地，该方法包括：获取对几何模型的参数的设定，所述几何模型是多层套管的模型，所述多层套管之间存在多个环空腔体，所述参数包括：分析步、增压幅度、作用点和流体压力，所述分析步用于指示所述多个环空腔体中进行施压的目标环空腔体，所述目标环空腔体的数量至少为一个，所述流体压力用于指示施压的大小，所述增压幅度用于指示对所述目标环空腔体中的第一目标环空腔体施压时压力的变化幅度，所述作用点用于指示施压过程中所述多层套管中受到作用力影响的套管；基于对所述参数的设定，对所述几何模型进行有限元计算，以得到所述几何模型在所述施压过程中的应力应变情况。
[0007]基于上述
技术实现思路
，通过在有限元软件中对钻井用多层套管的几何模型进行参数设定，设定出该多层套管的多个环空腔体中进行施压的目标环空腔体、施压的大小、对目标环空腔体中的第一目标环空腔体施压时压力的变化幅度，以及施压过程中多层套管中受到作用力影响的套管，从而有限元软件就可基于对参数的设定，对几何模型进行有限元计算，即模拟出钻井用多层套管的环空带压现象，以得到该几何模型在施压过程中的应变应力情况，从而为钻井用多层套管环空带压预防技术提供了理论依据。
[0008]结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，该参数还包括计算时长和迭代时长，所述迭代时长是指对所述第一目标环空腔体进行均匀增压时，每一个压力值施加至所述第一目标环空腔体的时间长度。
[0009]结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，该参数还包括应变输出参数和应力输出参数。
[0010]结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，该参数还包括种子点参数，所述种子点参数用于指示所述几何模型进行网格划分的粒度。
[0011]结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，该参数还包括气体密度，所述气体密度用于指示所述多个环空腔体中的气体的密度。
[0012]结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，该参数还包括边界参数，所述边界参数用于约束所述几何模型的轴向端的边界为固定边界，且轴向位移为零。
[0013]结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，该参数还包括初始形态参数，所述初始形态参数用于指示所述几何模型的初始形态为准静态。
[0014]结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，该参数还包括所述多层套管的管材的材料属性。
[0015]结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，该参数还包括所述多层套管的各层套管的几何参数。
[0016]第二方面，本申请提供了一种钻井用多层套管环空带压有限元计算装置，包括用于实现第一方面中可能实现方式中的方法的模块或单元。应理解，各个模块或单元可通过执行计算机程序来实现相应的功能。
[0017]第三方面，本申请提供了一种钻井用多层套管环空带压有限元计算装置，包括处理器，所述处理器用于执行第一方面中任一种可能实现方式中所述的有限元计算方法。
[0018]第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，包括计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机实现第一方面中任一种可能实现方式中的方法。
[0019]第五方面，本申请提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：计算机程序(也可以称为代码，或指令)，当所述计算机程序被运行时，使得计算机执行第一方面中任一种可能实现方式中的方法。
[0020]应当理解的是，本申请的第二方面至第五方面与本申请的第一方面的技术方案相对应，各方面及对应的可行实施方式所取得的有益效果相似，不再赘述。
附图说明
[0021]图1是本申请实施例提供的一种钻井用多层套管环空带压有限元计算方法的示意性流程图；
[0022]图2是本申请实施例提供的几何模型的示意图；
[0023]图3是本申请实施例提供的几何模型的剖面示意图；
[0024]图4是本申请实施例提供的作用点设定示意图；
[0025]图5是本申请实施例提供的网格划分示意图；
[0026]图6是本申请实施例提供的一种实例运行结果示意图；
[0027]图7是本申请实施例提供的另一种实例运行结果示意图；
[0028]图8是本申请实施例提供的一种钻井用多层套管环空带压有限元计算装置的示意性框图；
[0029]图9是本申请实施例提供的一种钻井用多层套管环空带压有限元计算装置的另一
示意图框图。
[0030]图中：
[0031]A：生产套管；B：技术套管；C：表层套管；D：导管；a：生产套管内的环空腔体；b：生产套管与技术套管之间的环空腔体；c：技术套管与表层套管之间的环空腔体；d：表层套管与导管之间的环空腔体；F1：生产套管上的作用点；F2：技术套管上的作用点；F3：表层套管上的作用点；F4：导管上的作用点。
具体实施方式
[0032]下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
[0033]图1是本申请实施例提供的一种钻井用多层套管环空带压有限元计算方法的示意性流程图。图1所示的方法100包括步骤110至步骤120。下面详细说明图1所示的方法100中的各个步骤。应理解，本申请实施例中的方法100可以应用于有限元软件中。有限元软件是基于结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法，是一种有效的数值分析方法。本申请技术人员还可根据实际需求将方法100应用于配置有有限元软件中的部件，或其能够实现全部或部分有限元软件功能的逻辑模块或软件中，本申请对此不加以限制。本申请实施例以应用于有限元软件中为例进行说明。
[0034]在步骤110中，获取对几何模型的参数的设定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井用多层套管环空带压有限元计算方法，其特征在于，包括：获取对几何模型的参数的设定，所述几何模型是多层套管的模型，所述多层套管之间存在多个环空腔体，所述参数包括：分析步、增压幅度、作用点和流体压力，所述分析步用于指示所述多个环空腔体中进行施压的目标环空腔体，所述目标环空腔体的数量至少为一个，所述流体压力用于指示施压的大小，所述增压幅度用于指示对所述目标环空腔体中的第一目标环空腔体施压时压力的变化幅度，所述作用点用于指示施压过程中所述多层套管中受到作用力影响的套管；基于对所述参数的设定，对所述几何模型进行有限元计算，以得到所述几何模型在所述施压过程中的应力应变情况。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数还包括计算时长和迭代时长，所述迭代时长是指对所述第一目标环空腔体进行均匀增压时，每一个压力值施加至所述第一目标环空腔体的时间长度。3.如权利要求1中任一项所述的方法，其特征在于，所述参数还包括应变输出参数和应力输出参...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宴滨，高德利，杨进，辛世琳，王金铎，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：