钻井装置模拟方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的是提供一种钻井装置模拟方法及装置。所述钻井装置包括隔水管、钻柱，所述方法包括：构建第一表征函数、第二表征函数、第三表征函数：所述第一表征函数表征海洋对所述钻井装置的载荷，所述第二表征函数表征钻井液对所述钻井装置的载荷，所述第三表征函数表征所述钻井装置的弯曲受力；根据所述第一表征函数、所述第二表征函数、所述第三表征函数，构建整体表征函数；所述整体表征函数用于表征所述钻井装置受力载荷，以获取第二钻井装置参数。所述第二钻井装置参数可以包括偏移、弯矩、应力分布等，为钻井装置系统安全校核提供依据。

【技术实现步骤摘要】
钻井装置模拟方法及装置
本申请涉及海洋深水钻井领域，特别涉及一种钻井装置模拟方法及装置。
技术介绍
海洋钻井与陆地钻井最大的区别是钻具和钻井液要通过几百甚至数千米长的隔水管进入海底实现钻进，对整个钻井装置进行准确的动力学分析是确保深水钻井安全的关键，具有重要的工程实用意义。现有的方法大多侧重于对隔水管本身的力学分析和数值模拟，在数值模拟建立物理模型时，将隔水管视为一个上端自由，下端铰接的Euler-Bernoulli梁，然后用Morison方程来描述其外部所受的海浪、海流的作用。这些模型建立后，大多采用了有限差分和有限元的方法进行求解。但是，目前需要一种将海洋环境-隔水管-钻井液-钻柱作为一个统一的整体来作为动力学模型来模拟实际场景，以获取钻井装置模型的参数来表征实际钻井装置。
技术实现思路
本说明书实施方式的目的是提供一种钻井装置模拟方法、装置、电子设备及存储介质，以获取第二钻井装置中隔水管和钻柱的偏移、弯矩、应力分布等参数，为海洋钻井系统安全校核提供依据。为实现上述目的，本说明书实施方式提供一种钻井装置模拟方法，所述钻井装置包括隔水管、钻柱，所述方法包括：构建第一表征函数、第二表征函数、第三表征函数：所述第一表征函数表征海洋对所述钻井装置的载荷，所述第二表征函数表征钻井液对所述钻井装置的载荷，所述第三表征函数表征所述钻井装置的弯曲受力；根据所述第一表征函数、所述第二表征函数、所述第三表征函数，构建整体表征函数；所述整体表征函数用于表征所述钻井装置受力载荷，以获取第二钻井装置参数。本说明书实施方式还提供一种钻井装置的模拟装置，所述装置包括：第一构建单元，用于构建第一表征函数、第二表征函数、第三表征函数：所述第一表征函数表征海洋对所述钻井装置的载荷，所述第二表征函数表征钻井液对所述钻井装置的载荷，所述第三表征函数表征所述钻井装置的弯曲受力；第二构建单元，用于根据所述第一表征函数、所述第二表征函数、所述第三表征函数，构建整体表征函数；所述整体表征函数用于表征所述钻井装置受力载荷，以获取第二钻井装置参数。本说明书实施方式还提供一种电子设备，包括：输入设备，处理器；所述电子设备用于模拟钻井装置；所述输入设备，用于构建第一表征函数、第二表征函数、第三表征函数：所述第一表征函数表征海洋对所述钻井装置的载荷，所述第二表征函数表征钻井液对所述钻井装置的载荷，所述第三表征函数表征述钻井装置的弯曲受力；所述处理器，用于根据所述第一表征函数、所述第二表征函数、所述第三表征函数，构建整体表征函数；所述整体表征函数用于表征所述钻井装置受力载荷，以获取第二钻井装置参数。本说明书实施方式还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序指令，在所述计算机程序指令被执行时模拟钻井装置：构建第一表征函数、第二表征函数、第三表征函数：所述第一表征函数表征海洋对所述钻井装置的载荷，所述第二表征函数表征钻井液对所述钻井装置的载荷，所述第三表征函数表征述钻井装置的弯曲受力；根据所述第一表征函数、所述第二表征函数、所述第三表征函数，构建整体表征函数；所述整体表征函数用于表征所述钻井装置受力载荷，以获取第二钻井装置参数。由以上本说明书实施方式提供的技术方案可见，本说明书实施方式通过海洋对所述钻井装置的载荷、钻井液对所述钻井装置的载荷、所述钻井装置的弯曲受力作用，构建所述整体表征函数；根据所述整体表征函数，获得第二钻井装置参数，以模拟实际情况下的钻井装置的参数。以上做法实现将海洋环境、隔水管、钻进液、钻柱作为一个整体进行获取钻井装置的参数，所述参数包括隔水管和钻柱的偏移、弯矩、应力分布、上端与下端的转角等，为钻井系统安全校核提供依据。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，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为本说明书提供的一种钻井装置模拟方法流程图；图2为本说明书提供的一个实施例的钻井装置模拟方法流程图；图3为本说明书提供的一种管中管变形示意图；图4为本说明书提供的一种隔水管与钻柱碰撞摩擦示意图；图5为本说明书提供的一种钻井装置的状态示意图；图6为本说明书提供的一种仿真软件模拟隔水管与钻柱碰撞摩擦示意图；图7为本说明书提供的一种隔水管与钻柱相互作用的示意图；图8为本说明书提供的一种隔水管的偏移示意图；图9为本说明书提供的一种隔水管的弯矩示意图；图10为本说明书提供的一种隔水管的应力分布示意图；图11为本说明书提供的一种钻柱的偏移示意图；图12为本说明书提供的一种钻柱的弯矩示意图；图13为本说明书提供的一种钻柱的应力分布示意图；图14为本说明书提供的一种隔水管的转角分布示意图；图15为本说明书提供的一种上挠性接头转角时间序列示意图；图16为本说明书提供的一种下挠性接头转角时间序列示意图；图17为本说明书提供的一种电子设备。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。请参阅图1。本说明书提供的一种钻井装置模拟方法。所述钻井装置模拟方法可以包括以下步骤。在本实施方式中，执行所述钻井装置模拟方法的客体可以是具有逻辑运算功能的电子设备。所述电子设备可以是服务器和客户端。所述客户端可以为台式电脑、平板电脑、笔记本电脑、工作站等。当然，客户端并不限于上述具有一定实体的电子设备，其还可以为运行于上述电子设备中的软体。还可以是一种通过程序开发形成的程序软件，该程序软件可以运行于上述电子设备中。在本实施方式中，所述钻井装置可以包括隔水管、钻柱，钻井液存在于隔水管和钻柱之间与钻柱中，当然，本实施方式还可以应用于其他近似于隔水管的实心或空心柱子。在本实施方式中，所述钻井装置的参数可以包括隔水管和管柱各自的偏移、弯矩、应力分布等。在本实施方式中，为了方便描述，y为对应所述隔水管的水平截面的方向，z为垂直水平面向上方向，海底处所述z＝0。y′为对应所述钻柱水平截面方向，z′为垂直水平面向上方向，海底处所述z′＝0。步骤S10：构建第一表征函数、第二表征函数、第三表征函数：所述第一表征函数表征海洋对所述钻井装置的载荷，所述第二表征函数表征钻井液对所述钻井装置的载荷，所述第三表征函数表征所述钻井装置的弯曲受力。在本实施方式中，载荷是指是使结构或构件产生内力和变形的外力及其它因素，具体的，可以是两个物质直接的相互作用力。在本实施方式中，所述第一表征函数表征海洋对钻井装置的载荷。具体的，所述海洋对钻井装置的载荷可以是指当钻井装置处于海洋中，海洋与钻井装置之间的相互作用力，如海洋对所述钻井装置的冲击载荷等。在本实施方式中，所述第二表征函数表征钻井液对所述钻井装置的载荷。所述钻井液对钻井装置的载荷可以是指当钻井装置中的钻井液与钻井装置之间的相互作用力，如所述隔水管与所述钻柱之间钻井液对隔水管或钻柱的载荷，也可以包括所述钻中的钻井液对所述钻柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻井装置模拟方法，其特征在于，所述钻井装置包括隔水管、钻柱，所述方法包括：构建第一表征函数、第二表征函数、第三表征函数：所述第一表征函数表征海洋对所述钻井装置的载荷，所述第二表征函数表征钻井液对所述钻井装置的载荷，所述第三表征函数表征所述钻井装置的弯曲受力；根据所述第一表征函数、所述第二表征函数、所述第三表征函数，构建整体表征函数；所述整体表征函数用于表征所述钻井装置受力载荷，以获取第二钻井装置参数。

【技术特征摘要】
1.一种钻井装置模拟方法，其特征在于，所述钻井装置包括隔水管、钻柱，所述方法包括：构建第一表征函数、第二表征函数、第三表征函数：所述第一表征函数表征海洋对所述钻井装置的载荷，所述第二表征函数表征钻井液对所述钻井装置的载荷，所述第三表征函数表征所述钻井装置的弯曲受力；根据所述第一表征函数、所述第二表征函数、所述第三表征函数，构建整体表征函数；所述整体表征函数用于表征所述钻井装置受力载荷，以获取第二钻井装置参数。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述海洋对所述钻井装置的载荷包括：所述钻井装置受到海洋载荷产生的拖曳力和惯性力。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钻井液对所述钻井装置的载荷包括：所述钻井液的牵连惯性力、相对惯性力、科式惯性力；所述钻井液对所述钻井装置的载荷分为所述钻井液对所述隔水管的载荷和所述钻井液对所述钻柱的载荷。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据如下函数获取所述钻井液对所述隔水管的载荷：其中，Ff为所述钻井液对所述隔水管的载荷，mf为所述隔水管与所述钻柱环空中单位长度钻井液的质量，v为所述隔水管与所述钻柱环空中钻井液流速。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钻井装置的弯曲受力包括：所述隔水管弯曲截面剪切力、张紧力、重力、惯性力；其中，所述钻井装置弯曲受力分为所述隔水管的弯曲受力和所述钻柱的弯曲受力。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据如下函数获取所述隔水管的弯曲受力：其中，Fr为所述隔水管的弯曲受力，EI为所述隔水管的抗弯刚度，P为所述隔水管微元段的张紧力，m为所述隔水管单位长度质量，Bf为浮力块的浮力系数，g为重力加速度。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在满足触发条件下，所述钻井装置的弯曲受力还包括所述钻柱和所述隔水管之间的相互受力，所述钻柱和所述隔水管之间的相互受力包括弹性力、摩擦力。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，根据如下函数获取所述钻柱与所述隔水管的力的相互受力：Fs-r＝K(z)(y-y′-G)+μ(z)K(z)(y-y′-G)其中，K为所述隔水管与所述钻柱碰撞刚度，μ为所述隔水管与所述钻柱之间的摩擦系数，G为所述隔水管与所述钻柱的初...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖茂林，周英操，连志龙，蒋宏伟，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11