用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)制造方法及圖紙

本申請(qǐng)涉及油氣井技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)。包括：確定試產(chǎn)管柱中每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的上下節(jié)點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)軸向位移；獲取氣井的結(jié)構(gòu)參數(shù)和環(huán)境數(shù)據(jù)、氣體物理參數(shù)以及井口的節(jié)點(diǎn)力和節(jié)點(diǎn)位移、每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的單元長度和單元?jiǎng)偠龋淮_定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的初始軸向力；確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的實(shí)際軸向力；確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的第一載荷數(shù)值；獲取每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的第二載荷數(shù)值；根據(jù)每個(gè)試產(chǎn)管柱的第一載荷數(shù)值和第二載荷數(shù)值確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的當(dāng)前軸向載荷。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)試產(chǎn)管柱的載荷的實(shí)時(shí)監(jiān)測，準(zhǔn)確地確定是試產(chǎn)管柱所受的載荷，為后續(xù)的氣井運(yùn)行提供更為合理和安全的參考。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本申請(qǐng)涉及油氣井，具體地涉及一種用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)。

技術(shù)介紹

1、伴隨著我國油氣勘探開發(fā)進(jìn)程不斷向6000m以上的深層、超深層擴(kuò)展，試油試產(chǎn)作為介于氣井完井與交付生產(chǎn)之間、用于井筒資料收集評(píng)估的重要環(huán)節(jié)，受地層氣體初次產(chǎn)出時(shí)惡劣溫壓載荷導(dǎo)致的管柱失效事故發(fā)生概率極高，對(duì)試產(chǎn)安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。在高溫氣井試產(chǎn)作業(yè)氣體產(chǎn)出的過程中，管柱內(nèi)壓的降低和溫度的升高共同作用于管柱的軸向伸長乃至熱屈曲失穩(wěn)變形，然而現(xiàn)有工程技術(shù)手段中缺少對(duì)高溫氣井完井屈曲狀態(tài)管柱所受溫壓載荷的監(jiān)控方式，導(dǎo)致試產(chǎn)作業(yè)的安全監(jiān)控與預(yù)警決策工作困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)實(shí)施例的目的是提供一種用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中無法確定管柱的載荷的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)第一方面提供一種用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法，方法包括：

3、確定試產(chǎn)管柱中每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的上下節(jié)點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)軸向位移；

4、獲取氣井的結(jié)構(gòu)參數(shù)和環(huán)境數(shù)據(jù)、氣井中的氣體物理參數(shù)以及氣井的井口的節(jié)點(diǎn)力和節(jié)點(diǎn)位移；

5、獲取每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的單元長度和單元?jiǎng)偠龋?/p>

6、確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的初始軸向力；

7、根據(jù)結(jié)構(gòu)參數(shù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、氣體物理參數(shù)、井口的節(jié)點(diǎn)力和節(jié)點(diǎn)位移以及每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的節(jié)點(diǎn)軸向位移、單元長度、單元?jiǎng)偠纫约俺跏驾S向力確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的實(shí)際軸向力；

8、根據(jù)每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的實(shí)際軸向力確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的第一載荷數(shù)值；

9、獲取每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的第二載荷數(shù)值，其中，第二載荷數(shù)值是基于每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的溫度效應(yīng)、重力效應(yīng)、鼓脹效應(yīng)、活塞效應(yīng)、屈曲效應(yīng)、摩阻效應(yīng)中的至少一者確定的；

10、根據(jù)每個(gè)試產(chǎn)管柱的第一載荷數(shù)值和第二載荷數(shù)值確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的當(dāng)前軸向載荷。

11、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，根據(jù)結(jié)構(gòu)參數(shù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、氣體物理參數(shù)、井口的節(jié)點(diǎn)力和節(jié)點(diǎn)位移以及每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的節(jié)點(diǎn)軸向位移、單元長度、單元?jiǎng)偠纫约俺跏驾S向力確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的實(shí)際軸向力包括：根據(jù)結(jié)構(gòu)參數(shù)、環(huán)境數(shù)據(jù)以及每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的單元長度和單元?jiǎng)偠壬擅總€(gè)試產(chǎn)管柱單元的單元質(zhì)量矩陣、單元彈性矩陣以及單元?jiǎng)偠染仃嚕桓鶕?jù)氣體物理參數(shù)生成每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的節(jié)點(diǎn)力列向量矩陣；根據(jù)每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的初始軸向力和節(jié)點(diǎn)軸向位移生成初始條件；根據(jù)井口的節(jié)點(diǎn)力和節(jié)點(diǎn)位移生成邊界條件；根據(jù)每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的單元質(zhì)量矩陣、單元彈性矩陣、單元?jiǎng)偠染仃囈约肮?jié)點(diǎn)力列向量矩陣生成每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的轉(zhuǎn)角控制方程；根據(jù)初始條件、邊界條件以及每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的轉(zhuǎn)角控制方程確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的實(shí)際軸向力。

12、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，根據(jù)初始條件、邊界條件以及每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的轉(zhuǎn)角控制方程確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的實(shí)際軸向力包括：根據(jù)初始條件、邊界條件以及每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的轉(zhuǎn)角控制方程確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向角；根據(jù)每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向角確定每個(gè)試產(chǎn)單元管柱在三維空間中的坐標(biāo)變化量；根據(jù)每個(gè)試產(chǎn)單元管柱的坐標(biāo)變化量確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的實(shí)際軸向力。

13、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，根據(jù)每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向角確定每個(gè)試產(chǎn)單元管柱在三維空間中的坐標(biāo)變化量包括根據(jù)公式(1)確定坐標(biāo)變化量：

14、

15、其中，δu(z)為第z個(gè)試產(chǎn)管柱單元在三維空間x軸正向的坐標(biāo)變化量，l為第z個(gè)試產(chǎn)管柱單元的軸向長度，θx(z)為第z個(gè)試產(chǎn)管柱單元在三維空間x軸方向上的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向角，sinθx(z)為第z個(gè)試產(chǎn)管柱單元在三維空間x軸方向上的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向角的正弦函數(shù)，δv(z)為第z個(gè)試產(chǎn)管柱單元在三維空間y軸正向的坐標(biāo)變化量，θy(z)為第z個(gè)試產(chǎn)管柱單元在三維空間y軸方向上的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向角，sinθy(z)為第z個(gè)試產(chǎn)管柱單元在三維空間y軸方向上的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向角的正弦函數(shù)，δw(z)為第z個(gè)試產(chǎn)管柱單元在三維空間z軸正向的坐標(biāo)變化量，cosθx(z)為第z個(gè)試產(chǎn)管柱單元在三維空間x軸方向上的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向角的余弦函數(shù)，cosθy(z)為第z個(gè)試產(chǎn)管柱單元在三維空間y軸方向上的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向角的余弦函數(shù)。

16、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，確定試產(chǎn)管柱中每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的上下節(jié)點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)軸向位移包括：獲取氣井中的試產(chǎn)管柱的應(yīng)變分布數(shù)據(jù)；根據(jù)應(yīng)變分布數(shù)據(jù)與試產(chǎn)管柱中每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的單元長度確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的節(jié)點(diǎn)軸向位移。

17、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的初始軸向力包括根據(jù)公式(2)確定初始軸向力：

18、fa(z)＝αeaδt(z)???(2)

19、其中，fa(z)為第z個(gè)試產(chǎn)管柱單元的初始軸向力，α為熱脹系數(shù)且為一個(gè)常數(shù)，e為第z個(gè)試產(chǎn)管柱單元的彈性模量，a為第z個(gè)試產(chǎn)管柱單元的橫截面積，δt(z)為第z個(gè)試產(chǎn)管柱單元的溫度與大氣溫度之間的溫差。

20、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，方法還包括：針對(duì)任意一個(gè)試產(chǎn)管柱單元，判斷試產(chǎn)管柱單元的當(dāng)前軸向載荷是否大于預(yù)設(shè)載荷上限安全臨界值；在試產(chǎn)管柱單元的當(dāng)前軸向載荷小于預(yù)設(shè)載荷上限安全臨界值的情況下，確定預(yù)設(shè)載荷上限安全臨界值與試產(chǎn)管柱單元的當(dāng)前軸向載荷之間的差值確定為管柱安全余量；通過可視化界面顯示管柱安全余量。

21、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，方法還包括：在管柱安全余量小于預(yù)設(shè)值的情況下，根據(jù)管柱安全余量生成工作指令；基于工作指令對(duì)氣井執(zhí)行補(bǔ)壓操作或泄壓操作。

22、本申請(qǐng)第二方面提供一種用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的裝置，包括：

23、存儲(chǔ)器，被配置成存儲(chǔ)指令；

24、處理器，被配置成從存儲(chǔ)器調(diào)用指令以及在執(zhí)行指令時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)上述的用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法。

25、本申請(qǐng)第三方面提供一種機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有指令，該指令用于使得機(jī)器執(zhí)行上述的用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法。

26、通過上述技術(shù)方案，確定試產(chǎn)管柱中每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的上下節(jié)點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)軸向位移；獲取氣井的結(jié)構(gòu)參數(shù)和環(huán)境數(shù)據(jù)、氣井中的氣體物理參數(shù)以及氣井的井口的節(jié)點(diǎn)力和節(jié)點(diǎn)位移；獲取每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的單元長度和單元?jiǎng)偠龋淮_定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的初始軸向力；根據(jù)結(jié)構(gòu)參數(shù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、氣體物理參數(shù)、井口的節(jié)點(diǎn)力和節(jié)點(diǎn)位移以及每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的節(jié)點(diǎn)軸向位移、單元長度、單元?jiǎng)偠纫约俺跏驾S向力確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的實(shí)際軸向力；根據(jù)每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的實(shí)際軸向力確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的第一載荷數(shù)值；獲取每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的第二載荷數(shù)值，其中，第二載荷數(shù)值是基于每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的溫度效應(yīng)、重力效應(yīng)、鼓脹效應(yīng)、活塞效應(yīng)、屈曲效應(yīng)、摩阻效應(yīng)中的至少一者確定的；根據(jù)每個(gè)試產(chǎn)管柱的第一載荷數(shù)值和第二載荷數(shù)值確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的當(dāng)前軸向載荷，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)試產(chǎn)管柱的載荷的實(shí)時(shí)監(jiān)測，準(zhǔn)確地確定是試產(chǎn)管柱所受的載荷，為后續(xù)的氣井運(yùn)行提供更為合理和安全的參考。

27、本申請(qǐng)實(shí)施例的其它特征和本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

1.一種用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述結(jié)構(gòu)參數(shù)、所述環(huán)境數(shù)據(jù)、所述氣體物理參數(shù)、所述井口的節(jié)點(diǎn)力和節(jié)點(diǎn)位移以及每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的節(jié)點(diǎn)軸向位移、單元長度、單元?jiǎng)偠纫约俺跏驾S向力確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的實(shí)際軸向力包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述初始條件、所述邊界條件以及每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的轉(zhuǎn)角控制方程確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的實(shí)際軸向力包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法，其特征在于，所述根據(jù)每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向角確定每個(gè)試產(chǎn)單元管柱在三維空間中的坐標(biāo)變化量包括根據(jù)公式(1)確定所述坐標(biāo)變化量：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法，其特征在于，所述確定所述試產(chǎn)管柱中每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的上下節(jié)點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)軸向位移包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法，其特征在于，所述確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的初始軸向力包括根據(jù)公式(2)確定所述初始軸向力：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法，其特征在于，所述方法還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法，其特征在于，所述方法還包括：

9.一種用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的裝置，其特征在于，包括：

10.一種機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，該機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有指令，該指令用于使得機(jī)器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法。

...

【技術(shù)特征摘要】

1.一種用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述結(jié)構(gòu)參數(shù)、所述環(huán)境數(shù)據(jù)、所述氣體物理參數(shù)、所述井口的節(jié)點(diǎn)力和節(jié)點(diǎn)位移以及每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的節(jié)點(diǎn)軸向位移、單元長度、單元?jiǎng)偠纫约俺跏驾S向力確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的實(shí)際軸向力包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述初始條件、所述邊界條件以及每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的轉(zhuǎn)角控制方程確定每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的實(shí)際軸向力包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于確定氣井的試產(chǎn)管柱的載荷的方法，其特征在于，所述根據(jù)每個(gè)試產(chǎn)管柱單元的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向角確定每個(gè)試產(chǎn)單元管柱在三維空間中的坐標(biāo)變化量包括根據(jù)公式(1)確定所述坐標(biāo)變化量：

5....

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張輝，李星宇，李軍，連威，楊宏偉，王新銳，張更，安錦濤，王典，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國石油大學(xué)北京，
類型：發(fā)明
國別省市：