一种隔水管作业窗口的快速计算方法技术

本发明专利技术涉及一种隔水管作业窗口的快速计算方法，其包括以下步骤：1)对于每一种海流流速，计算平台偏移为0时的作业参数，判断其是否满足连接钻井模式的作业限制；2)当两个临界点位于平台偏移零线的两侧时，采用非线性搜索方法对两个临界点进行搜索；3)当两个临界点位于平台偏移零线同一侧时，以上一个海流工况的两个临界点基础上计算其临界点；4)连接所有海流工况下的临界点，绘制隔水管作业窗口。本发明专利技术极大的减少了获得作业窗口所需的计算次数，可大量减少分析时间，保证现场分析实时性的需要，可以广泛应用于深水钻完井的隔水管安全性分析，专业公司承接的隔水管研究技术服务以及隔水管生产厂商对其产品的性能分析相关领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，其包括以下步骤：1)对于每一种海流流速，计算平台偏移为0时的作业参数，判断其是否满足连接钻井模式的作业限制；2)当两个临界点位于平台偏移零线的两侧时，采用非线性搜索方法对两个临界点进行搜索；3)当两个临界点位于平台偏移零线同一侧时，以上一个海流工况的两个临界点基础上计算其临界点；4)连接所有海流工况下的临界点，绘制隔水管作业窗口。本专利技术极大的减少了获得作业窗口所需的计算次数，可大量减少分析时间，保证现场分析实时性的需要，可以广泛应用于深水钻完井的隔水管安全性分析，专业公司承接的隔水管研究技术服务以及隔水管生产厂商对其产品的性能分析相关领域。【专利说明】
本专利技术涉及一种隔水管作业窗口的计算方法，特别是关于一种基于非线性搜索的隔水管作业窗口的快速计算方法。
技术介绍
在海洋石油领域，隔水管是连接海底井口与海面作业平台(以下简称平台)的咽喉要道，其提供海底井口与平台之间的闭环连接，直接面对海洋波流的环境条件。随着海洋钻井向深水和超深水发展，隔水管受到多方面的复杂载荷作用，这些载荷包括:风、海流、平台升沉运动、海浪等，从而使隔水管处于复杂高载荷工况条件下，极大限制了隔水管的作业条件。隔水管的作业窗口有时也被称为作业包络线，是指作业中为了保证隔水管系统强度以及作业功能而设定的，不同作业环境条件下隔水管系统的作业可行性图表。作业窗口给出了不同海流工况下平台的许可偏移，是用户的钻井作业决策的重要参考。作业窗口计算的过程也就是不同海流工况下，作业区域和非作业区域临界工况点(以下简称临界点)计算的过程。国外专业公司通常采用线性搜索算法和插值算法来计算隔水管的作业窗口。 线性搜索算法:线性搜索也叫顺序搜索，其是按一定的顺序检查目标中每一个元素，直到搜索到所需要的值为止。采用线性搜索方法进行临界点搜索的思路很简单，首先按不同的表面海流流速和平台偏移划分海流工况，然后按次序对每个海流工况分别进行分析，将分析结果与确定作业窗口的作业限制值进行比较以确定其所属的区域，若前后两次计算结果分别属于作业区域和非作业区域，则取其平台偏移的均值作为所分析海流工况下的临界点。按所有海流工况搜索临界点，直到得到完整的作业窗口。线性搜索算法的优点是算法简单，容易实现。缺点是远离临界点的工况计算次数过多，因而求解效率不高。插值算法:插值算法是一种近似算法，先通过几次初始计算得到隔水管的响应参数与钻井平台偏移的大致关系，然后用作业参数的限制值进行插值得到作业限制值下平台偏移的近似值。插值算法的优点是计算的工况少，因而求解效率高，缺点是近似的方法使得结果会存在一定的偏差，其可以通过设置初始计算的工况数目使偏差降到可以接受的范围之内。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种快速得到各种海流工况下，作业区域和非作业区域临界点的隔水管作业窗口的快速计算方法。 为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案:，其包括以下步骤:1)对于每一种海流流速，计算平台偏移为O时的作业参数，判断该作业参数是否满足连接钻井模式的作业限制:若平台偏移为O的作业参数满足作业限制，说明平台在正向偏移和逆向偏移方向各有一个临界点，此时进入步骤2);若平台偏移为O的作业参数不满足作业限制，说明两个临界点位于平台偏移零线的同一侧或者不存在，此时进入步骤3) ；2)当两个临界点位于平台偏移零线的两侧时，采用非线性搜索方法对两个临界点进行搜索，得到该海流工况下的临界点；3)当两个临界点位于平台偏移零线同一侧时，采用以下步骤进行搜索:①以上一个海流工况计算得到的两个临界点作为试探区间的端点，以收敛容差值为截距等距离设置试探点；②对于每一个试探点，计算其作业参数并判断其是否满足作业限制:若存在相邻的两个试探点一个满足作业限制，一个不满足作业限制，则取两个试探点的中点偏移作为该海流流速下的临界点值；若不存在相邻的两个试探点一个满足作业限制，一个不满足作业限制的情况，则说明该海流工况下临界点不存在，搜索终止，作业窗口计算结束；4)连接步骤2)和步骤3)中得到的所有海流工况下的临界点，绘制隔水管作业窗口，得到不同海流工况下平台的许可偏移。 所述步骤2)中，非线性搜索方法包括以下步骤:①搜索平台正向偏移的临界点: a)预先设定进行初始试探的初始区间为，c为预先在平台正偏移方向指定的临界点估计值； b)在初始试探区间内，选取初始试探点Btl ;以初始区间长度的某个固定比例，在初始试探区间内选取初始试探点a。；c)判断初始试探点a。的作业参数是否满足作业限制，根据判断结果对初始试探区间进行相应的缩小；当初始试探点％的作业参数不满足作业限制时，试探区间的右端点值变为％，左端点值不变，试探区间缩小为;当初始试探点％的作业参数满足作业限制时，试探区间的左端点值变为％，右端点值不变，试探区间缩小为 ；d)按照固定比例在缩小后的试探区间内再次选取试探点，重复步骤C)，直到试探区间的长度小于设定的收敛容差值；e)将步骤d)中得到的满足收敛容差值的最终试探区间的中点数据作为该海流流速下正向偏移的临界点；②采用与搜索平台正向偏移临界点相同的方法对平台偏移逆方向的临界点进行搜索，最终得到两个临界点的位置。 本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本专利技术由于采用非线性搜索方法，通过快速逼近临界点，极大的减少了获得作业窗口所需的计算次数，与国外公司采用的算法相比，可大量减少分析时间，保证现场分析实时性的需要。2、本专利技术由于采用固定比例设定试探点，试探区间收敛速度快，计算方法简单。3、本专利技术由于搜索临界值所需时间少，在现场实时分析所允许的时间内，可以计算离散间隔更小的海流工况，从而获得更高的计算精度。本专利技术可以广泛应用于深水钻完井的隔水管安全性分析，专业公司承接的隔水管研究技术服务以及隔水管生产厂商对其产品的性能分析相关领域。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术搜索临界点示意图 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。 如图1所不，当海流流速较小时，以平台偏移零线为中心，平台在正向偏移和逆向偏移方向各有一个临界点，如海流流速为V1时对应的工况；当海流流速较大时，临界点分布发生变化，两个临界点可能出现在平台偏移零线的同一侧，如海流流速为v2、V3对应的工况；当海流流速大到一定程度时，作业区域消失，临界点个数为零，如海流流速大于V3对应的工况。本专利技术提供，其具体包括以下步骤: I)对于每一种海流流速，计算平台偏移为O时的作业参数，判断该作业参数是否满足连接钻井模式的作业限制，其中作业限制是根据相关标准规范及作业者的要求而定； 若平台偏移为O的作业参数满足作业限制，说明平台在正向偏移和逆向偏移方向各有一个临界点，此时进入步骤2)； 若平台偏移为O的作业参数不满足作业限制，说明两个临界点位于平台偏移零线的同一侧或者不存在，此时进入步骤3)； 2)当两个临界点位于平台偏移零线的两侧时，采用非线性搜索方法对两个临界点进行搜索，得到该海流工况下的临界点； 具体的，临界点的搜索包括以下步骤: ①搜索平台正向偏移临界点A: a)预先设定进行初始试探的初始区间为，c为预先在平台正偏移方向指定的临界点估计值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔水管作业窗口的快速计算方法，其包括以下步骤：1)对于每一种海流流速，计算平台偏移为0时的作业参数，判断该作业参数是否满足连接钻井模式的作业限制：若平台偏移为0的作业参数满足作业限制，说明平台在正向偏移和逆向偏移方向各有一个临界点，此时进入步骤2)；若平台偏移为0的作业参数不满足作业限制，说明两个临界点位于平台偏移零线的同一侧或者不存在，此时进入步骤3)；2)当两个临界点位于平台偏移零线的两侧时，采用非线性搜索方法对两个临界点进行搜索，得到该海流工况下的临界点；3)当两个临界点位于平台偏移零线同一侧时，采用以下步骤进行搜索：①以上一个海流工况计算得到的两个临界点作为试探区间的端点，以收敛容差值为截距等距离设置试探点；②对于每一个试探点，计算其作业参数并判断其是否满足作业限制：若存在相邻的两个试探点一个满足作业限制，一个不满足作业限制，则取两个试探点的中点偏移作为该流速下的临界点值；若不存在相邻的两个试探点一个满足作业限制，一个不满足作业限制的情况，则说明该海流工况下临界点不存在，搜索终止，作业窗口计算结束；4)连接步骤2)和步骤3)中得到的所有海流工况下的临界点，绘制隔水管作业窗口，得到不同海流工况下平台的许可偏移。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王荣耀，许亮斌，盛磊祥，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11