[发明专利]一种钻井用多层套管环空带压有限元计算方法和装置

说明书

本申请实施例提供了一种钻井用多层套管环空带压有限元计算方法和装置。该方法包括：获取对几何模型的参数的设定，几何模型是多层套管的模型，多层套管之间存在多个环空腔体，该参数包括：分析步、增压幅度、作用点和流体压力，分析步用于指示多个环空腔体中进行施压的目标环空腔体，流体压力用于指示施压的大小，增压幅度用于指示对目标环空腔体中的第一目标环空腔体施压时压力的变化幅度，作用点用于指示施压过程中多层套管中受到作用力影响的套管，基于对参数的设定，对几何模型进行有限元计算，以得到几何模型在施压过程中的应力应变情况，模拟出了钻井用多层套管环空带压现象，为钻井用多层套管环空带压预防技术提供了理论依据。

技术领域

本申请涉及钻井及采油领域，并且更具体地，涉及一种钻井用多层套管环空带压有限元计算方法和装置。

背景技术

随着深水钻井开采的发展，钻井用多层套管被越来越多的应用到实际作业中。在多层套管的套管和套管之间形成有环形空间，该环形空间可称为环空腔体。

在进行深水钻井开采时，由于工程环境和作业条件的复杂性，环空带压问题较为突出，而较高的环空带压会造成管柱变形，使井筒的完整性失效。此外，在实验室条件下，需耗费大量的物力和财力，并且试验设备在加压条件下会发生不可控因素，易造成实验结果出现误差，加压过程也会增加实验危险系数。因此，如何模拟钻井用多层套管环空带压现象，为钻井用多层套管环空带压预防技术提供理论依据，成为一项亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种钻井用多层套管环空带压有限元计算方法和装置，以期模拟出钻井用多层套管环空带压现象，从而为钻井用多层套管环空带压预防技术提供理论依据。

第一方面，本申请提供了一种钻井用多层套管环空带压有限元计算方法，该方法可以由有限元软件执行，或者，还可以由能够实现全部或部分有限元软件功能的逻辑模块或软件实现，本申请对此不作限定。

示例性地，该方法包括：获取对几何模型的参数的设定，所述几何模型是多层套管的模型，所述多层套管之间存在多个环空腔体，所述参数包括：分析步、增压幅度、作用点和流体压力，所述分析步用于指示所述多个环空腔体中进行施压的目标环空腔体，所述目标环空腔体的数量至少为一个，所述流体压力用于指示施压的大小，所述增压幅度用于指示对所述目标环空腔体中的第一目标环空腔体施压时压力的变化幅度，所述作用点用于指示施压过程中所述多层套管中受到作用力影响的套管；基于对所述参数的设定，对所述几何模型进行有限元计算，以得到所述几何模型在所述施压过程中的应力应变情况。

基于上述技术内容，通过在有限元软件中对钻井用多层套管的几何模型进行参数设定，设定出该多层套管的多个环空腔体中进行施压的目标环空腔体、施压的大小、对目标环空腔体中的第一目标环空腔体施压时压力的变化幅度，以及施压过程中多层套管中受到作用力影响的套管，从而有限元软件就可基于对参数的设定，对几何模型进行有限元计算，即模拟出钻井用多层套管的环空带压现象，以得到该几何模型在施压过程中的应变应力情况，从而为钻井用多层套管环空带压预防技术提供了理论依据。

结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，该参数还包括计算时长和迭代时长，所述迭代时长是指对所述第一目标环空腔体进行均匀增压时，每一个压力值施加至所述第一目标环空腔体的时间长度。

结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，该参数还包括应变输出参数和应力输出参数。

结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，该参数还包括种子点参数，所述种子点参数用于指示所述几何模型进行网格划分的粒度。

结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，该参数还包括气体密度，所述气体密度用于指示所述多个环空腔体中的气体的密度。

结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，该参数还包括边界参数，所述边界参数用于约束所述几何模型的轴向端的边界为固定边界，且轴向位移为零。