[發明專利]一種鉆井用多層套管環空帶壓有限元計算方法和裝置

在審

• 申請號: 202110860139.3
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113673126A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 王宴濱;高德利;楊進;辛世琳;王金鐸
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/28;G06F30/17;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 章愫;黃健

本申請實施例提供了一種鉆井用多層套管環空帶壓有限元計算方法和裝置。該方法包括：獲取對幾何模型的參數的設定，幾何模型是多層套管的模型，多層套管之間存在多個環空腔體，該參數包括：分析步、增壓幅度、作用點和流體壓力，分析步用于指示多個環空腔體中進行施壓的目標環空腔體，流體壓力用于指示施壓的大小，增壓幅度用于指示對目標環空腔體中的第一目標環空腔體施壓時壓力的變化幅度，作用點用于指示施壓過程中多層套管中受到作用力影響的套管，基于對參數的設定，對幾何模型進行有限元計算，以得到幾何模型在施壓過程中的應力應變情況，模擬出了鉆井用多層套管環空帶壓現象，為鉆井用多層套管環空帶壓預防技術提供了理論依據。

技術領域

本申請涉及鉆井及采油領域，并且更具體地，涉及一種鉆井用多層套管環空帶壓有限元計算方法和裝置。

背景技術

隨著深水鉆井開采的發展，鉆井用多層套管被越來越多的應用到實際作業中。在多層套管的套管和套管之間形成有環形空間，該環形空間可稱為環空腔體。

在進行深水鉆井開采時，由于工程環境和作業條件的復雜性，環空帶壓問題較為突出，而較高的環空帶壓會造成管柱變形，使井筒的完整性失效。此外，在實驗室條件下，需耗費大量的物力和財力，并且試驗設備在加壓條件下會發生不可控因素，易造成實驗結果出現誤差，加壓過程也會增加實驗危險系數。因此，如何模擬鉆井用多層套管環空帶壓現象，為鉆井用多層套管環空帶壓預防技術提供理論依據，成為一項亟待解決的技術問題。

發明內容

本申請實施例提供了一種鉆井用多層套管環空帶壓有限元計算方法和裝置，以期模擬出鉆井用多層套管環空帶壓現象，從而為鉆井用多層套管環空帶壓預防技術提供理論依據。

第一方面，本申請提供了一種鉆井用多層套管環空帶壓有限元計算方法，該方法可以由有限元軟件執行，或者，還可以由能夠實現全部或部分有限元軟件功能的邏輯模塊或軟件實現，本申請對此不作限定。

示例性地，該方法包括：獲取對幾何模型的參數的設定，所述幾何模型是多層套管的模型，所述多層套管之間存在多個環空腔體，所述參數包括：分析步、增壓幅度、作用點和流體壓力，所述分析步用于指示所述多個環空腔體中進行施壓的目標環空腔體，所述目標環空腔體的數量至少為一個，所述流體壓力用于指示施壓的大小，所述增壓幅度用于指示對所述目標環空腔體中的第一目標環空腔體施壓時壓力的變化幅度，所述作用點用于指示施壓過程中所述多層套管中受到作用力影響的套管；基于對所述參數的設定，對所述幾何模型進行有限元計算，以得到所述幾何模型在所述施壓過程中的應力應變情況。

基于上述技術內容，通過在有限元軟件中對鉆井用多層套管的幾何模型進行參數設定，設定出該多層套管的多個環空腔體中進行施壓的目標環空腔體、施壓的大小、對目標環空腔體中的第一目標環空腔體施壓時壓力的變化幅度，以及施壓過程中多層套管中受到作用力影響的套管，從而有限元軟件就可基于對參數的設定，對幾何模型進行有限元計算，即模擬出鉆井用多層套管的環空帶壓現象，以得到該幾何模型在施壓過程中的應變應力情況，從而為鉆井用多層套管環空帶壓預防技術提供了理論依據。

結合第一方面，在第一方面的某些可能的實現方式中，該參數還包括計算時長和迭代時長，所述迭代時長是指對所述第一目標環空腔體進行均勻增壓時，每一個壓力值施加至所述第一目標環空腔體的時間長度。

結合第一方面，在第一方面的某些可能的實現方式中，該參數還包括應變輸出參數和應力輸出參數。

結合第一方面，在第一方面的某些可能的實現方式中，該參數還包括種子點參數，所述種子點參數用于指示所述幾何模型進行網格劃分的粒度。

結合第一方面，在第一方面的某些可能的實現方式中，該參數還包括氣體密度，所述氣體密度用于指示所述多個環空腔體中的氣體的密度。

結合第一方面，在第一方面的某些可能的實現方式中，該參數還包括邊界參數，所述邊界參數用于約束所述幾何模型的軸向端的邊界為固定邊界，且軸向位移為零。