本发明专利技术公开了一种通过弯曲井段的井下工具的应力的计算方法及装置，其中，该计算方法包括：基于井下工具实际工况条件，判断井下工具的弯曲属于常规弯曲还是极限弯曲；若井下工具的弯曲属于常规弯曲，则构建常规弯曲的井下工具的第一位移函数；通过有限元软件加载第一位移函数进行分析；若井下工具的弯曲属于极限弯曲，则构建极限弯曲的井下工具的第二位移函数以及通过有限元软件加载第二位移函数进行分析，基于本发明专利技术的通过弯曲井段的井下工具的应力的计算方法，能够很好的模拟实际井下工具实际弯曲工况进而求解应力值。实际弯曲工况进而求解应力值。实际弯曲工况进而求解应力值。
【技术实现步骤摘要】
通过弯曲井段的井下工具的应力的计算方法及装置
[0001]本专利技术涉及一种通过弯曲井段的井下工具的应力的计算方法，具体涉及一种通过弯曲井段的井下工具的应力的计算方法、装置、计算设备及计算机存储介质。
技术介绍
[0002]石油开发过程要历经多个环节，完成石油勘探、钻井、录井、测井、固井以及完井等过程才能构建成目的层石油到地面的通道。
[0003]石油井在大于一定深度后其轨迹通常是弯曲的，某一段石油井的曲率可能比较大，井下工具在通过曲率井段时会受到来自井壁的强制弯曲。特别是当井段曲率较大同时井下工具外径又接近井眼直径时，井下工具会受到较大的弯曲。
[0004]在设计时应考虑这一工况对井下工具强度的影响。因此在此工况下需要计算井下工具的最大应力。通常井下工具结构比较复杂，需要借助有限元软件进行强度计算。有限元边界条件的设置对井下工具的应力计算结果的正确性有较大的影响。因此，有限元边界条件应尽量与井下弯曲工况一致同时又满足几何条件和软件设置规则。在现有技术中大多进行类比设计，很多井下工具并未进行弯曲时的强度计算，不能很好的模拟实际井下工具的实际弯曲概况。
技术实现思路
[0005]鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的通过弯曲井段的井下工具的应力的计算方法、装置、计算设备及计算机存储介质。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供了一种通过弯曲井段的井下工具的应力的计算方法，包括：
[0007]基于井下工具实际工况条件，判断井下工具的弯曲属于常规弯曲还是极限弯曲；
[0008]若井下工具的弯曲属于常规弯曲，则构建常规弯曲的井下工具的第一位移函数；
[0009]通过有限元软件加载第一位移函数进行分析；
[0010]若井下工具的弯曲属于极限弯曲，则构建极限弯曲的井下工具的第二位移函数；以及
[0011]通过有限元软件加载第二位移函数进行分析。
[0012]可选地，构建常规弯曲的井下工具的第一位移函数，进一步包括：
[0013]基于简支梁受集中力的计算模型构建常规弯曲的井下工具的第一位移函数；以及
[0014]构建极限弯曲的井下工具的第二位移函数，进一步包括：
[0015]基于等曲率圆模型构建极限弯曲的井下工具的第二位移函数。
[0016]基于简支梁受集中力的计算模型构建常规弯曲的井下工具的第一位移函数，进一步包括：
[0017]基于常规弯曲的井下工具与弯曲井段的几何关系计算常规弯曲的井下工具的最大挠度；
[0018]基于简支梁受集中力的计算模型计算常规弯曲的井下工具所承受的集中力；以及
[0019]基于常规弯曲的井下工具所承受的集中力，确定常规弯曲的井下工具的挠曲方程，获取常规弯曲的井下工具任一点的位移函数。
[0020]通过有限元软件加载第一位移函数进行分析，进一步包括：
[0021]设置常规弯曲的井下工具的第一边界条件；
[0022]通过有限元软件对常规弯曲的井下工具进行有限元网格划分；
[0023]获取与各个有限元网格对应的、常规弯曲的井下工具所承受的应力；以及
[0024]获得常规弯曲的井下工具所承受的最大应力。
[0025]设置常规弯曲井下工具的第一边界条件，进一步包括：
[0026]在常规弯曲的井下工具的纵轴方向施加第一位移函数；
[0027]常规弯曲的井下工具的横轴方向和竖轴方向的自由度设置为0；
[0028]常规弯曲的井下工具与第一接头的靠近常规弯曲的井下工具的一侧的接触为绑定接触，常规弯曲的井下工具与第一接头的中间部分的接触为无分离接触；常规弯曲的井下工具与第一接头的远离常规弯曲的井下工具一侧的端面的接触为无分离接触；以及
[0029]常规弯曲的井下工具与第二接头的靠近常规弯曲的井下工具的一侧的接触为绑定接触，常规弯曲的井下工具与第二接头的中间部分的接触为无分离接触；常规弯曲的井下工具与第二接头的远离常规弯曲的井下工具一侧的端面的接触为无分离接触。
[0030]可选地，通过有限元软件加载第二位移函数进行分析，进一步包括：
[0031]设置极限弯曲的井下工具的第二边界条件；
[0032]通过有限元软件对极限弯曲的井下工具进行有限元网格划分；
[0033]获取与各个有限元网格对应的、极限弯曲的井下工具所承受的应力；以及
[0034]获得极限弯曲的井下工具所承受的最大应力。
[0035]可选地，设置极限弯曲的井下工具的第二边界条件，进一步包括：
[0036]在极限弯曲的井下工具的纵轴方向施加第二位移函数；
[0037]极限弯曲的井下工具的横轴方向和竖轴方向的自由度设置为0；
[0038]极限弯曲的井下工具与第一接头的靠近极限弯曲的井下工具的一侧的接触为绑定接触，极限弯曲的井下工具与第一接头的中间部分的接触为无分离接触；极限弯曲的井下工具与第一接头的远离极限弯曲的井下工具一侧的端面的接触为无分离接触；以及
[0039]极限弯曲的井下工具与第二接头的靠近极限弯曲的井下工具的一侧的接触为绑定接触，极限弯曲的井下工具与第二接头的中间部分的接触为无分离接触；极限弯曲的井下工具与第二接头的远离极限弯曲的井下工具一侧的端面的接触为无分离接触。
[0040]根据本专利技术的另一方面，提供一种通过弯曲井段的井下工具的应力的计算装置，该的计算装置包括：
[0041]判断模块，适于基于井下工具实际工况条件，判断井下工具的弯曲属于常规弯曲还是极限弯曲；
[0042]第一构建模块，适于构建常规弯曲的井下工具的第一位移函数；
[0043]第一分析模块，适于通过有限元软件加载第一位移函数进行分析；
[0044]第二构建模块，适于构建极限弯曲的井下工具的第二位移函数；以及
[0045]第二分析模块，适于通过有限元软件加载第二位移函数进行分析。
[0046]可选地，第一构建模块进一步适于：
[0047]基于简支梁受集中力的计算模型构建常规弯曲的井下工具的第一位移函数；以及
[0048]第二构建模块进一步适于：
[0049]基于等曲率圆模型构建极限弯曲的井下工具的第二位移函数。
[0050]可选地，第一构建模块进一步适于：
[0051]基于常规弯曲的井下工具与弯曲井段的几何关系计算常规弯曲的井下工具的最大挠度；
[0052]基于简支梁受集中力的计算模型计算常规弯曲的井下工具所承受的集中力；以及
[0053]基于常规弯曲的井下工具所承受的集中力，确定常规弯曲的井下工具的挠曲方程，获取常规弯曲的井下工具任一点的位移函数。
[0054]可选地，第一分析模块进一步适于：
[0055]设置常规弯曲的井下工具的第一边界条件；
[0056]通过有限元软件对常规弯曲的井下工具进行有限元网格划分；
[0057]获取与各个有限元网本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种通过弯曲井段的井下工具的应力的计算方法，其特征在于，包括：基于所述井下工具实际工况条件，判断所述井下工具的弯曲属于常规弯曲还是极限弯曲；若所述井下工具的弯曲属于常规弯曲，则构建常规弯曲的井下工具的第一位移函数；通过有限元软件加载所述第一位移函数进行分析；若所述井下工具的弯曲属于极限弯曲，则构建极限弯曲的井下工具的第二位移函数；以及通过有限元软件加载所述第二位移函数进行分析。2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述构建常规弯曲的井下工具的第一位移函数，进一步包括：基于简支梁受集中力的计算模型构建所述常规弯曲的井下工具的第一位移函数；以及所述构建极限弯曲的井下工具的第二位移函数，进一步包括：基于等曲率圆模型构建所述极限弯曲的井下工具的第二位移函数。3.根据权利要求2所述的计算方法，其特征在于，所述基于简支梁受集中力的计算模型构建所述常规弯曲的井下工具的第一位移函数，进一步包括：基于所述常规弯曲的井下工具与所述弯曲井段的几何关系计算所述常规弯曲的井下工具的最大挠度；基于所述简支梁受集中力的计算模型计算所述常规弯曲的井下工具所承受的集中力；以及基于所述常规弯曲的井下工具所承受的集中力，确定所述常规弯曲的井下工具的挠曲方程，获取所述常规弯曲的井下工具任一点的位移函数。4.根据权利要求1或2所述的计算方法，其特征在于，所述通过有限元软件加载所述第一位移函数进行分析，进一步包括：设置所述常规弯曲的井下工具的第一边界条件；通过所述有限元软件对所述常规弯曲的井下工具进行有限元网格划分；获取与各个有限元网格对应的、所述常规弯曲的井下工具所承受的应力；以及获得所述常规弯曲的井下工具所承受的最大应力。5.根据权利要求4所述的计算方法，其特征在于，所述设置常规弯曲井下工具的第一边界条件，进一步包括：在所述常规弯曲的井下工具的纵轴方向施加所述第一位移函数；所述常规弯曲的井下工具的横轴方向和竖轴方向的自由度设置为0；所述常规弯曲的井下工具与第一接头的靠近所述常规弯曲的井下工具的一侧的接触为绑定接触，所述常规弯曲的井下工具与所述第一接头的中间部分的接触为无分离接触；所述常规弯曲的井下工具与所述第一接头的远离所述常规弯曲的井下工具一侧的端面的接触为无分离接触；以及所述常规弯曲的井下工具与第二接头的靠近所述常规弯曲的井下工具的一侧的接触为绑定接触，所述常规弯曲的井下工具与所述第二接头的中间部分的接触为无分离接触；所述常规弯曲的井下工具...
【专利技术属性】
技术研发人员：曲春雨，
申请(专利权)人：中海油田服务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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