[发明专利]闸板防喷器剪切性能预测方法、装置、设备及存储介质

权利要求书

1.一种闸板防喷器剪切性能预测方法，其特征在于，包括：

构建防喷器剪切闸板三维物理模型；

将构建的所述剪切闸板三维物理模型通过有限元方法进行计算，分析钻杆材料的本构模型、断裂损失准则以及剪切运动载荷与剪切机理形式，获取所述剪切闸板三维物理模型的工作仿真分析结果；

采集反映剪切闸板剪切运动过程和边界受力状态的特征参数并进行预处理；

基于获取的所述工作仿真分析结果、处理后的所述特征参数、闸板防喷器实际运行环境和各部件间的结构关系，搭建数字孪生数据映射关系，构建数字孪生模型；

根据所述数字孪生模型输出的特征参数数据，通过层次分析法对闸板防喷器进行剪切性能预测分析。

2.根据权利要求1所述的闸板防喷器剪切性能预测方法，其特征在于，分析钻杆材料的本构模型、断裂损失准则以及剪切运动载荷与剪切机理形式，获取所述剪切闸板三维物理模型的工作仿真分析结果，具体包括：

对剪切闸板所需的剪切力进行理论公式分析，解析钻杆材料的本构模型描述方法，并考虑钻杆的断裂损伤机理形式，得到切换井内管柱所需的理论剪切力；

对剪切闸板在不考虑流体动力情况下的剪切过程进行模拟仿真，添加边界约束条件，综合考虑钻杆位置发生左右偏移、上下偏移以及钻杆与井筒成一定角度作用情况下的闸板剪切效果及剪切机理形式，得到剪切钻杆管柱的破坏状况，反向搜寻钻杆管柱被剪断的临界力；

对剪切闸板在考虑内部流体动力情况下的剪切过程进行模拟仿真，考虑钻杆受拉、钻杆受压以及钻杆受力弯曲变形情况下的闸板剪切机理形式，得到剪切钻杆所需的机械力、作用在执行机构活塞上的环空流体压力的净静水力、在剪切面上复杂流动所产生的流体动力；

运用流固耦合计算方法得到剪切闸板仿真数据。

3.根据权利要求2所述的闸板防喷器剪切性能预测方法，其特征在于，运用流固耦合计算方法得到剪切闸板仿真数据，具体包括：

在有限元分析模型的基础上，将剪切闸板在多个离散时间点的不同开度的几何模型导入到流体力学分析软件中进行计算，综合考虑流固耦合作用下的闸板剪切机理以及应力场、流场的影响，建立闸板防喷器的多物理场模型，计算得到作用在闸板上的压力；

将计算得到的压力在剪切闸板水平运动方向上进行整合，计算在剪切闸板闭合时所需的流体动力；

将计算得到的压力沿垂直方向或轴向方向进行整合，计算在剪切闸板关闭时所受的垂直力；

将流体力学模型分析产生的液压推力线性地施加到所述有限元分析模型的机械剪切力上，得到作用在驱动闸板活塞上的总合力；

运用显示动力学模块代码耦合所述有限元分析模型和所述流体力学模型求解器，得到剪切闸板仿真数据。

4.根据权利要求3所述的闸板防喷器剪切性能预测方法，其特征在于，采集反映剪切闸板剪切运动过程和边界受力状态的特征参数并进行预处理，具体包括：

在油缸进油口处安装压力传感器，锁紧轴两端安装位移速度传感器；

通过所述压力传感器和所述位移速度传感器对闸板防喷器的特征参数进行采集；所述特征参数包括油缸输入压力、闸板锁紧轴行程以及运动速度；

采用五点三次平滑滤波法对采集的所述特征参数进行降噪平滑预处理。

5.根据权利要求4所述的闸板防喷器剪切性能预测方法，其特征在于，基于获取的所述工作仿真分析结果、处理后的所述特征参数、闸板防喷器实际运行环境和各部件间的结构关系，搭建数字孪生数据映射关系，构建数字孪生模型，具体包括：

根据获取的所述工作仿真分析结果和处理后的所述特征参数，拓展出多工况下的样本数据空间，得到不同工况下的运行状态参数数据；

根据所述运行状态参数数据，构建数据代理映射模型；

通过闸板防喷器实际运行环境和各部件间的结构关系，构建防喷器剪切过程整体设备的机理系统模型；

根据所述数据代理映射模型得到的样本数据和所述机理系统模型，搭建数字孪生数据映射关系，完成数字孪生模型的构建。