CN104453850A - 多级油管柱参数预测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多级油管柱参数预测方法及装置，该预测方法包括：创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型；获取多级油管柱的相关参数，将所述相关参数输入所述的长度预测模型，生成每级油管柱的长度；创建每级油管柱的寿命预测模型；将所述每级油管柱的长度及所述相关参数输入所述的寿命预测模型，生成每级油管柱的寿命。通过本发明，参考多种影响因素对多级油管柱的寿命及长度等参数进行判断，为适时对油气井进行检修及维护等作业提供数据支持，可以减小油气井事故的发生几率，甚至可避免油气井事故的发生。

Description

多级油管柱参数预测方法及装置

技术领域

本发明是关于石油天然气工业的油、气井安全生产技术，具体地，是关于在腐蚀环境条件下的超深油、气井多级油管柱参数预测方法及装置。

背景技术

随着石油工业对石油和天然气勘探开发的需求及石油钻井技术的进步，较深油、气井及超深油、气井越来越多，井下油管柱的强度、寿命及成本会受到更多的挑战，单级油管柱往往不能满足安全要求。而采用多级油管柱，则需要对各级油管柱的寿命进行预测和计算，以给后续的检修和维护工作提供数据支持。

常规的油管柱寿命计算方法只考虑新油管柱的强度，而很少考虑经过腐蚀后的油管柱强度变化，因此，采用常规油管柱计算方法所计算出的油管柱寿命较短。而实际应用中，不能只考虑油管柱的强度因素，还需考虑多种不同的影响因素，例如上面提到的腐蚀状况。因此，需要一种充分考虑油管柱腐蚀后的油管柱强度变化的油管柱寿命预测方法及装置。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种多级油管柱参数预测方法及装置，以更准确地对多级油管柱中每级管柱的长度及寿命等参数进行预测。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种多级油管柱参数预测方法，所述的预测方法包括：创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型；获取多级油管柱的相关参数，将所述相关参数输入所述的长度预测模型，生成每级油管柱的长度；所述的相关参数包括：油管柱的外径、内径、油管柱的长度、油管柱的重量、下井初期油管柱抗拉极限载荷；创建每级油管柱的寿命预测模型；将所述每级油管柱的长度及所述相关参数输入所述的寿命预测模型，生成每级油管柱的寿命；所述的寿命预测模型为： $T_n=\frac{1}{2v}\sqrt{D_{\mathrm{on}}^2-\frac{\mathrm{\α}(D_{\mathrm{on}}^2-D_{\mathrm{in}}^2)\left(\underset{n}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{L}_n{q}_n\right)g\cos \mathrm{\θ}}{P_n}}-D_{\mathrm{in}},$ 其中，D_on为第n级油管柱的外径；D_in为第n级油管柱的内径；g为重力加速度；L_n为第n级油管柱的长度；q_n为每米第n级油管柱的重量；P_n为下井初期第n级油管柱抗拉极限载荷；T_n为第n级油管柱的寿命；v为腐蚀速率；α为标准规定油管柱抗拉安全系数；θ为井斜角，即井眼中心线与垂直方向之间的夹角；n为正整数，n∈[1,N]，N为常数。

在一实施例中，上述的创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型，包括：创建多级油管柱中每级油管柱的等强度长度预测模型；所述的等强度长度预测模型为： $L_n=\left\{\begin{array}{cc}{Z}_n{L}_N,& n\∈[1,N-1]\\ \frac{L}{1+\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i},& n=N\end{array}\right.,$ 其中，L_N为第N级油管柱的长度；q_N为每米第N级油管柱的重量；L为所述多级油管柱的总长度；Z_n为简化公式的代入值，无实际物理意义，i为计数变量，i为整数。

在一实施例中，上述的创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型，包括：创建多级油管柱中每级油管柱的等寿命长度预测模型；所述的等寿命长度预测模型为： $L_n=\left\{\begin{array}{cc}\frac{P_n{y}_n-P_{n+1}{y}_{n+1}}{q_n}\·\frac{L_N{q}_N}{P_N{y}_N},& n\∈[1,N-1]\\ \frac{L}{1+\frac{q_N}{P_N{y}_N}\·\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{P_i{y}_i-P_{i+1}{y}_{i+1}}{q_i}},& n=N\end{array}\right.,$ 其中，q_N为每米第N级油管柱的重量；L_N为第N级油管柱的长度，P_N为下井初期第N级油管柱抗拉极限载荷；y_n为简化公式的代入值，无实际物理意义，t为时间；i为计数变量，i为整数。

在一实施例中，上述的创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型，包括：创建多级油管柱中每级油管柱的等安全系数长度预测模型；所述的等安全系数长度预测模型为： $L_n=\left\{\begin{array}{cc}\frac{P_n-P_{n+1}}{q_n}\·\frac{L_N{q}_n}{P_N},& n\∈[1,N-1]\\ \frac{L}{1+\frac{q_N}{P_N}\·\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{P_i-P_{i+1}}{q_i}},& n=N\end{array}\right.,$ 其中，q_N为每米第N级油管柱的重量；L_N为第N级油管柱的长度；P_N为第N级油管柱的下井初期油管柱抗拉极限载荷；i为计数变量，i为整数。

本发明实施例还提供一种多级油管柱参数预测装置，所述的检测装置包括：长度预测模型创建单元，用于创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型；长度生成单元，用于获取多级油管柱的相关参数，将所述相关参数输入所述的长度预测模型，生成每级油管柱的长度；所述的相关参数包括：油管柱的外径、内径、油管柱的长度、油管柱的重量、下井初期油管柱抗拉极限载荷；寿命预测模型创建单元，用于创建每级油管柱的寿命预测模型；寿命生成单元，用于将所述每级油管柱的长度及所述相关参数输入所述的寿命预测模型，生成每级油管柱的寿命；所述的寿命预测模型为： $T_n=\frac{1}{2v}\sqrt{D_{\mathrm{on}}^2-\frac{\mathrm{\α}(D_{\mathrm{on}}^2-D_{\mathrm{in}}^2)\left(\underset{n}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{L}_n{q}_n\right)g\cos \mathrm{\θ}}{P_n}}-D_{\mathrm{in}},$ 其中，D_on为第n级油管柱的外径；D_in为第n级油管柱的内径；g为重力加速度；L_n为第n级油管柱的长度；q_n为每米第n级油管柱的重量；P_n为下井初期第n级油管柱抗拉极限载荷；T_n为第n级油管柱的寿命；v为腐蚀速率；α为标准规定油管柱抗拉安全系数；θ为井斜角，即井眼中心线与垂直方向之间的夹角；n为正整数，n∈[1,N]，N为常数。

在一实施例中，上述的长度预测模型创建单元具体用于：创建多级油管柱中每级油管柱的等强度长度预测模型；所述的等强度长度预测模型为： $L_n=\left\{\begin{array}{cc}{Z}_n{L}_N,& n\∈[1,N-1]\\ \frac{L}{1+\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i},& n=N\end{array}\right.,$ 其中，L_N为第N级油管柱的长度；L为所述多级油管柱的总长度；q_N为每米第N级油管柱的重量；Z_n为简化公式的代入值，无实际物理意义，i为计数变量，i为整数。

在一实施例中，上述的长度预测模型创建单元具体用于：创建多级油管柱中每级油管柱的等寿命长度预测模型；所述的等寿命长度预测模型为： $L_n=\left\{\begin{array}{cc}\frac{P_n{y}_n-P_{n+1}{y}_{n+1}}{q_n}\·\frac{L_N{q}_N}{P_N{y}_N},& n\∈[1,N-1]\\ \frac{L}{1+\frac{q_N}{P_N{y}_N}\·\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{P_i{y}_i-P_{i+1}{y}_{i+1}}{q_i}},& n=N\end{array}\right.,$ 其中，q_N为每米第N级油管柱的重量；P_N为下井初期第N级油管柱抗拉极限载荷；L_N为第N级油管柱的长度；y_n为简化公式的代入值，无实际物理意义，t为时间；i为计数变量，i为整数。

在一实施例中，上述的长度预测模型创建单元具体用于：创建多级油管柱中每级油管柱的等安全系数长度预测模型；所述的等安全系数长度预测模型为： $L_n=\left\{\begin{array}{cc}\frac{P_n-P_{n+1}}{q_n}\·\frac{L_N{q}_n}{P_N},& n\∈[1,N-1]\\ \frac{L}{1+\frac{q_N}{P_N}\·\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{P_i-P_{i+1}}{q_i}},& n=N\end{array}\right.,$ 其中，q_N为每米第N级油管柱的重量；L_N为第N级油管柱的长度；P_N为第N级油管柱的下井初期油管柱抗拉极限载荷；i为计数变量，i为整数。

本发明实施例的有益效果在于，通过本发明，参考多种影响因素对多级油管柱的长度及寿命等参数进行判断，为后续对油气井进行检修及维护等作业提供数据支持，可以减小油气井事故的发生几率，甚至可避免油气井事故的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例的多级油管柱参数预测方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的多级油管柱参数预测装置的结构示意图；

图3为根据本发明实施例的应用实例的油管柱寿命对比线条图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种多级油管柱参数预测方法及装置。以下结合附图对本发明进行详细说明。

本发明实施例提供一种多级油管柱参数预测方法，如图1所示，该预测方法包括：

步骤101：创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型；

步骤102：获取多级油管柱的相关参数，将相关参数输入长度预测模型，生成每级油管柱的长度；

步骤103：创建每级油管柱的寿命预测模型；

步骤104：将每级油管柱的长度及相关参数输入寿命预测模型，生成每级油管柱的寿命。

在上述的方法中，是将多级油管柱的相关参数输入至创建的长度预测模型，以获取多级油管柱中各级油管柱的预测长度，并进一步地将多级油管柱的相关参数及预测长度输入至创建的寿命预测模型，从而获取各级油管柱的预测寿命。通过上述的多级油管柱参数预测方法，参考多种影响因素对多级油管柱的长度及寿命等参数进行判断，可为后续对油气井进行检修及维护等作业提供数据支持。

以下结合具体的内容，对本发明实施例的多级油管柱参数预测方法进行详细描述。

要进行对多级油管柱进行长度和寿命等参数的预测，首先需要执行上述的步骤101：创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型。在实际应用中，该长度预测模型可包括等强度长度预测模型、等寿命长度预测模型及等安全系数长度预测模型等多种类型的长度预测模型，可根据多级油管柱的需满足的不同条件，选用其中的一种或多种进行多级油管柱的长度预测。

其中，若多级油管柱中各级油管柱需符合等强度的条件，则采用上述的等强度长度预测模型来创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型，该等强度长度预测模型为：

$L_n=\left\{\begin{array}{cc}{Z}_n{L}_N,& n\∈[1,N-1]\\ \frac{L}{1+\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i},& n=N\end{array}\right.,$

其中，L_N为第N级油管柱的长度；L为所述多级油管柱的总长度；Z_n为简化公式的代入值，无实际物理意义，q_N为每米第N级油管柱的重量；i为计数变量，i为整数。

若多级油管柱中各级油管柱需符合等寿命的条件，则采用上述的等寿命长度预测模型来创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型，该等寿命长度预测模型为：

$L_n=\left\{\begin{array}{cc}\frac{P_n{y}_n-P_{n+1}{y}_{n+1}}{q_n}\·\frac{L_N{q}_N}{P_N{y}_N},& n\∈[1,N-1]\\ \frac{L}{1+\frac{q_N}{P_N{y}_N}\·\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{P_i{y}_i-P_{i+1}{y}_{i+1}}{q_i}},& n=N\end{array}\right.,$

其中，q_N为每米第N级油管柱的重量；L_N为第N级油管柱的长度；P_N为下井初期第N级油管柱抗拉极限载荷；y_n为简化公式的代入值，无实际物理意义，t为时间；i为计数变量，i为整数。

若多级油管柱中各级油管柱需符合等安全系数的条件，则采用上述的等安全系数长度预测模型来创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型，该等安全系数长度预测模型为：

$L_n=\left\{\begin{array}{cc}\frac{P_n-P_{n+1}}{q_n}\·\frac{L_N{q}_n}{P_N},& n\∈[1,N-1]\\ \frac{L}{1+\frac{q_N}{P_N}\·\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{P_i-P_{i+1}}{q_i}},& n=N\end{array}\right.,$

其中，q_N为每米第N级油管柱的重量；L_N为第N级油管柱的长度；P_N为第N级油管柱的下井初期油管柱抗拉极限载荷；i为计数变量，i为整数。

在创建了相应的长度预测模型后，即可通过上述步骤102，获取多级油管柱的相关参数，并将获取的相关参数输入到步骤101建立的长度预测模型中，从而生成每级油管柱的长度。实际应用中，上述的相关参数主要包括：油管柱的外径、内径、油管柱的长度、油管柱的重量、下井初期油管柱抗拉极限载荷等。

上述步骤103，创建每级油管柱的寿命预测模型。该寿命预测模型为：

$T_n=\frac{1}{2v}\sqrt{D_{\mathrm{on}}^2-\frac{\mathrm{\α}(D_{\mathrm{on}}^2-D_{\mathrm{in}}^2)\left(\underset{n}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{L}_n{q}_n\right)g\cos \mathrm{\θ}}{P_n}}-D_{\mathrm{in}},$

其中，D_on为第n级油管柱的外径；D_in为第n级油管柱的内径；g为重力加速度；L_n为第n级油管柱的长度；q_n为每米第n级油管柱的重量；P_n为下井初期第n级油管柱抗拉极限载荷；T_n为第n级油管柱的寿命；v为腐蚀速率；α为标准规定油管柱抗拉安全系数；θ为井斜角，即井眼中心线与垂直方向之间的夹角；n为正整数，n∈[1,N]，N为常数。

经过上述步骤101～步骤103，通过创建的长度预测模型生成了各级油管柱的长度参数，并创建了每级油管柱的寿命预测模型，即可执行步骤104，将生成的每级油管柱的长度及获取的相关参数输入至该寿命预测模型，从而生成每级油管柱的寿命。

需要说明的是，当通过等寿命长度预测模型进行各级油管柱的长度预测时，由于其是基于等寿命的条件生成的各级油管柱的长度，在执行上述步骤104时，实际上可以仅通过寿命预测模型生成其中一级油管柱的寿命，即可获得其他各级油管柱的寿命。但仍可分别通过寿命预测模型生成各级油管柱的寿命，也便于对生成的结果进行检验，例如，可检验生成的各级油管柱的寿命是否相同，或者各级油管柱的寿命之间的误差是否在一允许范围内。

此外，若在实际应用中，对各级油管柱的强度、寿命、安全系数等是否相等没有明确的条件限制，可针对不同的长度预测模型生成相应的各级油管柱的长度，并分别输入寿命预测模型生成在等强度、等寿命、等安全系数等条件下各自的油管柱寿命，并可依此进行比对，以决定选用何种条件(等强度、等寿命、等安全系数等)下设计的油管柱更佳。

综上所述，通过本发明实施例的多级油管柱参数预测方法，参考多种影响因素及腐蚀速率对油管柱寿命的影响，来对多级油管柱的寿命及长度等参数进行预测，为后续对油气井进行检修及维护等作业提供数据支持，可以减小油气井事故的发生几率，甚至可避免油气井事故的发生。

以下结合一实例对本发明实施例的多级油管柱参数预测方法的具体应用进行说明。

具体实施中，可将本发明实施例的多级油管柱参数预测方法应用于土库曼斯坦阿姆河气田气井多级油管柱安全设计、及油管柱降成本分析中，为土库曼斯坦阿姆河右岸上产165亿方天然气、为海外油气上产2亿吨起到了数据支持的作用。同时，本发明实施例的多级油管柱参数预测方法还可用于我国和世界各油气田及煤层气田的油气井多级油管柱计算中，本发明并不以此为限。

具体地，阿姆河气田杨古伊气藏某典型井油管总长度3470m，BG90SS油管柱单价2.04万元/吨，以三级不同壁厚油管柱为例，油管柱的相关参数见表一。

表一

名称	单位	第一级油管柱	第二级油管柱	第三级油管柱
					规格	in	31/2	31/2	31/2
单位长度重量	Kg/m	19.27	13.84	11.46
					外径	mm	88.9	88.9	88.9
内径	mm	69.84	76	77.92
					抗拉强度	KN	1473.14	1036.18	650.33
抗挤	MPa	118.76	79.79	58.9
					抗内压	MPa	116.41	78.83	63.93
壁厚	mm	9.53	6.45	5.49

基于上述表一中的油管柱的相关参数，应用本发明实施例的多级油管柱参数预测方法所得的结果如图3及表二所示。

表二

结合图3及表二所示的内容可以看出，在三种计算方法中，等寿命三级油管柱计算方法寿命最长，成本最低。在腐蚀速率为0.076mm/a的条件下，与壁厚为9.53mm的单级油管柱比较，等寿命计算方法计算的三级油管柱寿命增加了77.9％，材料、设备和作业费降低了15.4％，单井平均每年节省投资8.12万元。

本发明实施例还提供一种多级油管柱参数预测装置，如图2所示，该检测装置包括：长度预测模型创建单元1、长度生成单元2、寿命预测模型创建单元3及寿命生成单元4。

要进行对多级油管柱进行长度和寿命等参数的预测，首先通过上述的长度预测模型创建单元1来创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型。实际应用中，根据多级油管柱的需满足的不同条件，该长度预测模型创建单元1可用于创建：等强度长度预测模型、等寿命长度预测模型及等安全系数长度预测模型。

其中，若多级油管柱中各级油管柱需符合等强度的条件，长度预测模型创建单元1则采用上述的等强度长度预测模型来创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型，该等强度长度预测模型为：

$L_n=\left\{\begin{array}{cc}{Z}_n{L}_N,& n\∈[1,N-1]\\ \frac{L}{1+\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i},& n=N\end{array}\right.,$

其中，L_N为第N级油管柱的长度；L为所述多级油管柱的总长度；Z_n为简化公式的代入值，无实际物理意义，q_N为每米第N级油管柱的重量；i为计数变量，i为整数。

若多级油管柱中各级油管柱需符合等寿命的条件，长度预测模型创建单元1则采用上述的等寿命长度预测模型来创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型，该等寿命长度预测模型为：

$L_n=\left\{\begin{array}{cc}\frac{P_n{y}_n-P_{n+1}{y}_{n+1}}{q_n}\·\frac{L_N{q}_N}{P_N{y}_N},& n\∈[1,N-1]\\ \frac{L}{1+\frac{q_N}{P_N{y}_N}\·\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{P_i{y}_i-P_{i+1}{y}_{i+1}}{q_i}},& n=N\end{array}\right.,$

其中，q_N为每米第N级油管柱的重量；L_N为第N级油管柱的长度；P_N为下井初期第N级油管柱抗拉极限载荷；y_n为简化公式的代入值，无实际物理意义，t为时间；i为计数变量，i为整数。

若多级油管柱中各级油管柱需符合等安全系数的条件，长度预测模型创建单元1则采用上述的等安全系数长度预测模型来创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型，该等安全系数长度预测模型为：

$L_n=\left\{\begin{array}{cc}\frac{P_n-P_{n+1}}{q_n}\·\frac{L_N{q}_n}{P_N},& n\∈[1,N-1]\\ \frac{L}{1+\frac{q_N}{P_N}\·\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{P_i-P_{i+1}}{q_i}},& n=N\end{array}\right.,$

其中，q_N为每米第N级油管柱的重量；L_N为第N级油管柱的长度；P_N为第N级油管柱的下井初期油管柱抗拉极限载荷；i为计数变量，i为整数。

在长度预测模型创建单元1创建了相应的长度预测模型后，即可通过上述的长度生成单元2来获取多级油管柱的相关参数，并将获取的相关参数输入到长度预测模型创建单元1创建的长度预测模型中，从而生成每级油管柱的长度。实际应用中，上述的相关参数主要包括：油管柱的外径、内径、油管柱的长度、油管柱的重量、下井初期油管柱抗拉极限载荷等。

上述的寿命预测模型创建单元3用于创建每级油管柱的寿命预测模型。该寿命预测模型为：

$T_n=\frac{1}{2v}\sqrt{D_{\mathrm{on}}^2-\frac{\mathrm{\α}(D_{\mathrm{on}}^2-D_{\mathrm{in}}^2)\left(\underset{n}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{L}_n{q}_n\right)g\cos \mathrm{\θ}}{P_n}}-D_{\mathrm{in}},$

其中，D_on为第n级油管柱的外径；D_in为第n级油管柱的内径；g为重力加速度；L_n为第n级油管柱的长度；q_n为每米第n级油管柱的重量；P_n为下井初期第n级油管柱抗拉极限载荷；T_n为第n级油管柱的寿命；v为腐蚀速率；α为标准规定油管柱抗拉安全系数；θ为井斜角，即井眼中心线与垂直方向之间的夹角；n为正整数，n∈[1,N]，N为常数。

上述的寿命生成单元4用于将长度生成单元2生成的每级油管柱的长度及获取的相关参数输入至寿命预测模型创建单元3创建的寿命预测模型，从而可生成每级油管柱的寿命。

需要说明的是，当长度预测模型创建单元1是通过等寿命长度预测模型进行各级油管柱的长度预测时，由于等寿命长度预测模型是基于等寿命的条件生成的各级油管柱的长度，在寿命生成单元4根据等寿命长度预测模型生成的长度进行各级油管柱的寿命预测时，实际上可以仅通过寿命预测模型生成其中一级油管柱的寿命，即可获得其他各级油管柱的寿命。但仍可分别通过寿命预测模型生成各级油管柱的寿命，也便于对生成的结果进行检验，例如，可检验生成的各级油管柱的寿命是否相同，或者各级油管柱的寿命之间的误差是否在一允许范围内。

此外，若在实际应用中，对各级油管柱的强度、寿命、安全系数等是否相等没有明确的条件限制，可通过上述的长度生成单元2针对不同的长度预测模型生成相应的各级油管柱的长度，并分别输入寿命预测模型，通过寿命生成单元4生成在等强度、等寿命、等安全系数等条件下各自的油管柱寿命，并可依此进行比对，以决定选用何种条件(等强度、等寿命、等安全系数等)下设计的油管柱更佳。

综上所述，通过本发明实施例的多级油管柱参数预测装置，参考多种影响因素及腐蚀速率对油管柱寿命的影响，来对多级油管柱的寿命及长度等参数进行预测，为后续对油气井进行检修及维护等作业提供数据支持，可以减小油气井事故的发生几率，甚至可避免油气井事故的发生。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，比如ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多级油管柱参数预测方法，其特征在于，所述的预测方法包括：

创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型；

获取多级油管柱的相关参数，将所述相关参数输入所述的长度预测模型，生成每级油管柱的长度；所述的相关参数包括：油管柱的外径、内径、油管柱的长度、油管柱的重量、下井初期油管柱抗拉极限载荷；

创建每级油管柱的寿命预测模型；

将所述每级油管柱的长度及所述相关参数输入所述的寿命预测模型，生成每级油管柱的寿命；

所述的寿命预测模型为：

$T_n=\frac{1}{2v}\sqrt{D_{\mathrm{on}}^2-\frac{\mathrm{\α}(D_{\mathrm{on}}^2-D_{\mathrm{in}}^2)\left(\underset{n}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{L}_n{q}_n\right)g\cos \mathrm{\θ}}{P_n}}-D_{\mathrm{in}},$

其中，D_on为第n级油管柱的外径；D_in为第n级油管柱的内径；g为重力加速度；L_n为第n级油管柱的长度；q_n为每米第n级油管柱的重量；P_n为下井初期第n级油管柱抗拉极限载荷；T_n为第n级油管柱的寿命；v为腐蚀速率；α为标准规定油管柱抗拉安全系数；θ为井斜角，即井眼中心线与垂直方向之间的夹角；n为正整数，n∈[1,N]，N为常数。

2.根据权利要求1所述的多级油管柱参数预测方法，其特征在于，所述的创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型，包括：

创建多级油管柱中每级油管柱的等强度长度预测模型；

所述的等强度长度预测模型为：

$L_n=\left\{\begin{array}{cc}{Z}_n{L}_N,& n\∈[1,N-1]\\ \frac{L}{1+\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i},& n=N\end{array}\right.,$

其中，L_N为第N级油管柱的长度；L为所述多级油管柱的总长度；q_N为每米第N级油管柱的重量；Z_n为简化公式的代入值，无实际物理意义，i为计数变量，i为整数。

3.根据权利要求1所述的多级油管柱参数预测方法，其特征在于，所述的创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型，包括：

创建多级油管柱中每级油管柱的等寿命长度预测模型；

所述的等寿命长度预测模型为：

$L_n=\left\{\begin{array}{cc}\frac{P_n{y}_n-P_{n+1}{y}_{n+1}}{q_n}\·\frac{L_N{q}_N}{P_N{y}_N},& n\∈[1,N-1]\\ \frac{L}{1+\frac{q_N}{P_N{y}_N}\·\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{P_i{y}_i-P_{i+1}{y}_{i+1}}{q_i}},& n=N\end{array}\right.,$

其中，q_N为每米第N级油管柱的重量；L_N为第N级油管柱的长度；P_N为下井初期第N级油管柱抗拉极限载荷；y_n为简化公式的代入值，无实际物理意义， $y_n=\frac{{D_{\mathrm{on}}}^2-{(D_{\mathrm{in}}+2\mathrm{vt})}^2}{{D_{\mathrm{on}}}^2-{D_{\mathrm{in}}}^2};$ t为时间；i为计数变量，i为整数。

4.根据权利要求1所述的多级油管柱参数预测方法，其特征在于，所述的创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型，包括：

创建多级油管柱中每级油管柱的等安全系数长度预测模型；

所述的等安全系数长度预测模型为：

$L_n=\left\{\begin{array}{cc}\frac{P_n-P_{n+1}}{q_n}\·\frac{L_N{q}_N}{P_N},& n\∈[1,N-1]\\ \frac{L}{1+\frac{q_N}{P_N}\·\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{P_i-P_{i+1}}{q_i}},& n=N\end{array}\right.,$

其中，q_N为每米第N级油管柱的重量；L_N为第N级油管柱的长度；P_N为第N级油管柱的下井初期油管柱抗拉极限载荷；i为计数变量，i为整数。

5.一种多级油管柱参数预测装置，其特征在于，所述的检测装置包括：

长度预测模型创建单元，用于创建多级油管柱中每级油管柱的长度预测模型；

长度生成单元，用于获取多级油管柱的相关参数，将所述相关参数输入所述的长度预测模型，生成每级油管柱的长度；所述的相关参数包括：油管柱的外径、内径、油管柱的长度、油管柱的重量、下井初期油管柱抗拉极限载荷；

寿命预测模型创建单元，用于创建每级油管柱的寿命预测模型；

寿命生成单元，用于将所述每级油管柱的长度及所述相关参数输入所述的寿命预测模型，生成每级油管柱的寿命；

所述的寿命预测模型为：

$T_n=\frac{1}{2v}\sqrt{D_{\mathrm{on}}^2-\frac{\mathrm{\α}(D_{\mathrm{on}}^2-D_{\mathrm{in}}^2)\left(\underset{n}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{L}_n{q}_n\right)g\cos \mathrm{\θ}}{P_n}}-D_{\mathrm{in}},$

其中，D_on为第n级油管柱的外径；D_in为第n级油管柱的内径；g为重力加速度；L_n为第n级油管柱的长度；q_n为每米第n级油管柱的重量；P_n为下井初期第n级油管柱抗拉极限载荷；T_n为第n级油管柱的寿命；v为腐蚀速率；α为标准规定油管柱抗拉安全系数；θ为井斜角，即井眼中心线与垂直方向之间的夹角；n为正整数，n∈[1,N]，N为常数。

6.根据权利要求5所述的多级油管柱参数预测装置，其特征在于，所述的长度预测模型创建单元具体用于：

创建多级油管柱中每级油管柱的等强度长度预测模型；

所述的等强度长度预测模型为：

$L_n=\left\{\begin{array}{cc}{Z}_n{L}_N,& n\∈[1,N-1]\\ \frac{L}{1+\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{Z}_i},& n=N\end{array}\right.,$

其中，L_N为第N级油管柱的长度；L为所述多级油管柱的总长度；q_N为每米第N级油管柱的重量；Z_n为简化公式的代入值，无实际物理意义，i为计数变量，i为整数。

7.根据权利要求5所述的多级油管柱参数预测装置，其特征在于，所述的长度预测模型创建单元具体用于：

创建多级油管柱中每级油管柱的等寿命长度预测模型；

所述的等寿命长度预测模型为：

$L_n=\left\{\begin{array}{cc}\frac{P_n{y}_n-P_{n+1}{y}_{n+1}}{q_n}\·\frac{L_N{q}_N}{P_N{y}_N},& n\∈[1,N-1]\\ \frac{L}{1+\frac{q_N}{P_N{y}_N}\·\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{P_i{y}_i-P_{i+1}{y}_{i+1}}{q_i}},& n=N\end{array}\right.,$

其中，q_N为每米第N级油管柱的重量；L_N为第N级油管柱的长度；P_N为下井初期第N级油管柱抗拉极限载荷；y_n为简化公式的代入值，无实际物理意义， $y_n=\frac{{D_{\mathrm{on}}}^2-{(D_{\mathrm{in}}+2\mathrm{vt})}^2}{{D_{\mathrm{on}}}^2-{D_{\mathrm{in}}}^2};$ t为时间；i为计数变量，i为整数。

8.根据权利要求5所述的多级油管柱参数预测装置，其特征在于，所述的长度预测模型创建单元具体用于：

创建多级油管柱中每级油管柱的等安全系数长度预测模型；

所述的等安全系数长度预测模型为：

$L_n=\left\{\begin{array}{cc}\frac{P_n-P_{n+1}}{q_n}\·\frac{L_N{q}_N}{P_N},& n\∈[1,N-1]\\ \frac{L}{1+\frac{q_N}{P_N}\·\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{P_i-P_{i+1}}{q_i}},& n=N\end{array}\right.,$

其中，q_N为每米第N级油管柱的重量；L_N为第N级油管柱的长度；P_N为第N级油管柱的下井初期油管柱抗拉极限载荷；i为计数变量，i为整数。