本申请提供一种水下井口疲劳寿命预测方法、装置及电子设备，水下井口疲劳寿命预测方法包括确定水下井口工况类型，获取水下井口在确定工况类型下对应的力学参数和流体温度参数；建立水下井口物理三维模型，所需参数包括水下井口中各部件尺寸参数、配合关系和约束条件的物理装配参数、力学性能参数和热学性能参数等；将水下井口的力学参数和流体温度参数施加于水下井口物理三维模型，以形成水下井口热力耦合模型，进而确定水下井口的疲劳热点，并计算疲劳热点对应的疲劳损伤度；通过疲劳损伤度确定水下井口的疲劳寿命。通过增加热学性能分析，多重考虑水下井口的受力情况，进而提高水下井口的疲劳寿命预测结果的准确性。水下井口的疲劳寿命预测结果的准确性。水下井口的疲劳寿命预测结果的准确性。
【技术实现步骤摘要】
水下井口疲劳寿命预测方法、装置及电子设备
[0001]本申请涉及海洋石油勘探和开采技术的水下生产系统领域，尤其是一种水下井口疲劳寿命预测方法、装置及电子设备。
技术介绍
[0002]水下井口是海洋油气开采环节中必不可少的设备，是安装防喷器和采油树等设备的基础，其存在贯穿整个油气开采过程，要经历钻井、完井、生产、修井等多个阶段。水下井口的存在过程从下入到泥土中直到采油完成后弃井，在水中存在时间较长，因此其性能的好坏将直接影响到整个油气开采工作的顺利展开。
[0003]水下井口系统在作业时，主要承受来自悬挂套管重量、循环弯矩以及导管和土壤相互作用产生的侧向摩擦力和横向抗力等载荷，随着作业次数增加，疲劳损伤将不断积累。现有的水下井口疲劳寿命预测一般是通过采取一次现场数据，绘制波浪散点图、流剖面图，后面运用雨流计数法进行疲劳损伤计算，基于文献中的S
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N曲线和一次性数据评估整体概况。
[0004]然而，这种评估方法忽略了流体温度会对水下井口的疲劳寿命造成影响，从而导致水下井口的疲劳寿命预测数据的准确性降低。
技术实现思路
[0005]本申请提供一种水下井口疲劳寿命预测方法、装置及电子设备，能够有效提高水下井口的疲劳寿命预测结果的准确性。
[0006]为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本申请提供一种水下井口疲劳寿命预测方法，包括：
[0008]确定水下井口的工况类型，并获取水下井口在确定的工况类型下对应的力学参数和流体温度参数；
[0009]建立水下井口的物理三维模型，建立水下井口的物理三维模型所需参数包括水下井口中各部件的物理装配参数和材料参数，各部件的物理装配参数包括部件的尺寸参数、配合关系和约束条件，各部件的材料参数包括部件的力学性能参数和热学性能参数；
[0010]将水下井口的力学参数和流体温度参数施加于水下井口的物理三维模型，以形成水下井口的热力耦合模型，并通过热力耦合模型确定水下井口的疲劳热点；
[0011]根据水下井口的疲劳热点计算对应的疲劳损伤度；
[0012]根据疲劳损伤度确定水下井口的疲劳寿命。
[0013]作为一种可能的实施方式，获取水下井口在确定的工况类型下对应的力学参数和流体温度参数，具体包括：
[0014]通过力学传感器或计算模型获取水下井口受到的压力、扭矩悬挂重量、承压重量和径向载荷等力学数据；
[0015]根据海流力计算模型获取水下井口受到的海流力；
[0016]根据土壤力计算模型获取水下井口受到的土壤力；
[0017]根据温度传感器获取水下井口的温度参数；
[0018]其中，水下井口受到的海流力、水下井口的悬挂重量、水下井口的承压重量、水下井口的径向载荷、水下井口受到的土壤力和水下井口的温度分布的至少一者可由传感器获取。
[0019]作为一种可能的实施方式，建立水下井口的物理三维模型，具体包括：
[0020]建立材料参数库，材料参数库中包括水下井口中所有部件的材料对应的力学性能参数和热学性能参数；
[0021]根据材料参数库，确定水下井口的各部件的材料的力学性能参数和热学性能参数；
[0022]将水下井口的各部件按照预设配合关系进行装配，以形成物理三维模型。
[0023]作为一种可能的实施方式，建立材料参数库，具体包括：
[0024]水下井口部件材料的力学性能参数和热学性能参数，包括材料的密度、泊松比、屈服强度、对流传热系数、导热系数、弹性模量、线膨胀系数和应力寿命曲线等；
[0025]其中，应力寿命曲线根据材料的屈服强度计算获取；或，
[0026]应力寿命曲线根据材料的疲劳试验获取。
[0027]作为一种可能的实施方式，将水下井口的力学参数和流体温度参数施加于水下井口的物理三维模型，以形成水下井口的热力耦合模型，具体包括：
[0028]根据流体温度参数求解温度场，并将温度场施加于物理三维模型，其中，求解温度场所需的热学性能参数，包括对流传热系数、导热系数、弹性模量和线膨胀系数等；
[0029]根据力学参数对施加有温度场的物理三维模型进行受力分析，以得到热力耦合模型。
[0030]作为一种可能的实施方式，根据力学参数对施加有温度场的物理三维模型进行受力分析，以得到热力耦合模型，具体包括：
[0031]根据力学参数对物理三维模型进行受力分析，以确定物理三维模型中等效应力最大或安全系数最小的位置；
[0032]将等效应力最大或安全系数最小的位置确定为热力耦合模型的疲劳热点。
[0033]作为一种可能的实施方式，根据疲劳损伤度确定水下井口的疲劳寿命，具体包括：
[0034]确定每个运行周期内疲劳热点在不同工况类型下的疲劳损伤度；
[0035]根据疲劳热点在不同工况类型下的疲劳损伤度，确定水下井口在运行周期内的平均疲劳损伤度；
[0036]将平均疲劳损伤度作为基准值，并将水下井口的疲劳损伤度由基准值增长至预设阈值的时间确定为水下井口的疲劳寿命。
[0037]第二方面，本申请提供一种水下井口疲劳寿命预测装置，包括：
[0038]参数获取模块，用于确定水下井口的工况类型，并获取水下井口在确定的工况类型下对应的力学参数和流体温度参数；
[0039]物理模型模块，用于建立水下井口的物理三维模型，建立水下井口的物理三维模型所需参数包括水下井口中各部件的物理装配参数和材料参数，各部件的物理装配参数包括部件的尺寸参数、配合关系和约束条件，各部件的材料参数包括部件的力学性能参数和
热学性能参数；
[0040]热力耦合模型模块，用于将水下井口的力学参数和流体温度参数施加于水下井口的物理三维模型，以形成水下井口的热力耦合模型，并通过热力耦合模型确定水下井口的疲劳热点；
[0041]疲劳损伤度确定模块，用于根据水下井口的疲劳热点计算对应的疲劳损伤度；
[0042]疲劳寿命确定模块，用于根据疲劳损伤度确定水下井口的疲劳寿命。
[0043]第三方面，本申请提供一种电子设备，包括：存储器和处理器；
[0044]存储器和处理器电路互联；
[0045]存储器存储计算机执行指令；
[0046]处理器执行存储器的计算机执行指令，以实现前述任一种水下井口疲劳寿命预测方法。
[0047]第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现前述任一种水下井口疲劳寿命预测方法。
[0048]本申请提供一种水下井口疲劳寿命预测方法、装置及电子设备，水下井口疲劳寿命预测方法包括：确定水下井口的工况类型，并获取水下井口在确定的工况类型下对应的力学参数和流体温度参数；建立水下井口的物理三维模型，建立水下井口的物理三维模型所需参数包括水下井口中各部件的物理装配参数和材料参数，各部件的物理装配本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水下井口疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括：确定水下井口的工况类型，并获取所述水下井口在确定的所述工况类型下对应的力学参数和流体温度参数；建立水下井口的物理三维模型，建立所述水下井口的物理三维模型所需参数包括所述水下井口中各部件的物理装配参数和材料参数，所述各部件的物理装配参数包括所述部件的尺寸参数、配合关系和约束条件，所述各部件的材料参数包括所述部件的力学性能参数和热学性能参数；将所述水下井口的力学参数和流体温度参数施加于所述水下井口的物理三维模型，以形成所述水下井口的热力耦合模型，并通过所述热力耦合模型确定所述水下井口的疲劳热点；根据所述水下井口的所述疲劳热点计算对应的疲劳损伤度；根据所述疲劳损伤度确定所述水下井口的疲劳寿命。2.根据权利要求1所述的水下井口疲劳寿命预测方法，其特征在于，获取所述水下井口在确定的所述工况类型下对应的力学参数和流体温度参数，具体包括：通过力学传感器或计算模型获取所述水下井口受到的压力、扭矩、悬挂重量、承压重量和径向载荷等力学数据；根据海流力计算模型获取所述水下井口受到的海流力；根据土壤力计算模型获取所述水下井口受到的土壤力；根据温度传感器获取所述水下井口的温度参数；其中，所述水下井口受到的海流力、所述水下井口的悬挂重量、所述水下井口的承压重量、所述水下井口的径向载荷、所述水下井口受到的土壤力和所述水下井口的温度分布的至少一者可由传感器获取。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立水下井口的物理三维模型，具体包括：建立材料参数库，所述材料参数库中包括所述水下井口中所有部件的材料对应的力学性能参数和热学性能参数；根据所述材料参数库，确定所述水下井口的各部件的材料的力学性能参数和热学性能参数；将所述水下井口的各部件按照预设配合关系进行装配，以形成所述物理三维模型。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，建立所述材料参数库，具体包括：所述水下井口部件材料的力学性能参数和热学性能参数，包括材料的密度、泊松比、屈服强度、对流传热系数、导热系数、弹性模量和线膨胀系数、应力寿命曲线等；其中，所述应力寿命曲线根据材料的屈服强度计算获取；或，所述应力寿命曲线根据材料的疲劳试验获取。5.根据权利要求1
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4任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述水下井口的所述力学参数和所述流体温度参数施加于所述水下井口的物理三维模型，以形成所述水下井口的热力耦合模型，具体包括：根据所述流体温度参数求解温度场，并将所述温度场施加于所述物理三维模型，其中，求解所...
【专利技术属性】
技术研发人员：武胜男，李滨，张来斌，樊建春，郑文培，张乔，刘天浩，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：
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