[發明專利]一種水下井口-導管可靠性評估方法及系統

在審

• 申請號: 202211685834.1
• 申請日: 2022-12-27
• 公開（公告）號: CN115983069A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 李昊;蘇堪華;李猛;陳孝煜;徐建根;魏健;萬立夫;達文豪
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F113/14;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 韓垚堃

本發明涉及一種水下井口?導管可靠性評估方法及系統，定義井口和導管的疲勞極限狀態；根據影響水下井口及導管疲勞壽命的參數的取值區間，在所有所述參數的取值區間內進行隨機抽樣，形成若干組隨機變量的離散數據，每組所述隨機變量的離散數據由所有的參數的抽樣后的單一離散點組成；獲得每一組離散點作用下的水下井口和導管的應力范圍，進而獲得用隨機變量表示疲勞極限狀態的功能函數；求解所述功能函數，獲得水下井口及導管疲勞壽命可靠性指標值，進而進行可靠性評估。相比較于現有技術，本發明求解后的可靠性指標值能夠反映多源隨機性下的井口疲勞可靠性，評估的準確性較好。

技術領域

本發明涉及海洋石油工程技術領域，具體涉及水下井口及導管預測評估技術。

背景技術

水下井口及導管是深水油氣開發環節中的重要結構裝備，長期處于由于波浪、海流直接或間接作用下產生循環載荷環境中，但由于作用環境惡劣導致難以實現整體結構監測與穩定性評估，此外從加工制造到服役在役過程中存在著諸多不確定因素影響，導致分析結果的誤差累積，導致結果評估精確度難以評估。水下井口及導管系統的可靠性是保證深水油氣開發作業正常進行的關鍵環節。因此，進行水下井口和導管的可靠性評估對深水關鍵裝備的檢測維護具有重要價值。

隨著深水、超深水勘探開發趨勢的不斷深入，水下井口及導管的疲勞壽命可靠性面臨更加嚴峻的考驗。深水作業復雜性引發的多源不確定性與工況過程隱蔽性，在水下井口及導管結構的生產制造、服役過程中都存在著諸多不確定性，可將水下井口及導管的不確定性來源分為以下三類：物理不確定性、數據不確定性、模型不確定性。

綜合考慮多源不確定性下的水下井口及導管安全性能評估，對于提高分析預測精度具有重要實際意義。其中物理不確定性又被成為物理變異性，水下井口及導管所受載荷條件(彎矩載荷、海流力載荷、承重載荷等)、材料性能(彈性模量、泊松比、屈服強度等)、模型參數(加工誤差、腐蝕產生的結構微變)。數據不確定性也被稱為統計不確定性，主要為數據來源不確定、分布類型不確定、有限元分析的不確定性。具體為材料的分布類型、有限元結果數據。模型不確定性主要來自于數學建模分析中的理想化假設、物理過程的理解差異、分析模型理論差異與適用性。

因此在水下井口和導管服役的過程中，多源隨機因素作用下在役裝備的性能影響較大，現有技術獲取評價水下井口-導管的可靠性指標值時，未考慮隨機因素的不確定性，從而導致評估結果的失真。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種水下井口-導管可靠性評估方法，以解決現有技術評估結果失真的問題；目的之二在于提供一種水下井口-導管可靠性評估系統。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種水下井口-導管可靠性評估方法，

定義井口和導管的疲勞極限狀態；

根據影響水下井口及導管疲勞壽命的參數的取值區間，在所有所述參數的取值區間內進行隨機抽樣，形成若干組隨機變量的離散數據，每組所述隨機變量的離散數據由所有的參數的抽樣后的單一離散點組成；

獲得每一組離散點作用下的水下井口和導管的應力范圍，進而獲得用隨機變量表示疲勞極限狀態的功能函數；

求解所述功能函數，獲得水下井口及導管疲勞壽命可靠性指標值，進而進行可靠性評估。

根據上述技術手段，通過隨機抽樣的方式抽樣形成若干組隨機變量的離散數據，實現了參數的不確定性數據化，通過求解功能函數的方式求得的可靠性指標值考慮了參數的不確定性，進而有效的提高了評估的準確性。

進一步，所述定義井口和導管的疲勞極限狀態的方法為：

logN＝A-mlogΔS

式中A和m分別為S-N曲線的截距與斜率，可由DNV標準獲得；ΔS為應力范圍。