一种三级油管柱设计方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种三级油管柱设计方法及装置，具体包含：获得多组三级油管柱材料的相关参数；将所述多组三级油管柱材料的相关参数代入以下公式获得其对应的各组油管柱寿命及每级的长度；将各组油管柱寿命及每级的长度与预先设置的阀值作比较，获得最优的三级油管柱设计方案。以此，通过准确预测油管柱寿命及选取合理的长度，不仅能大幅度提高油管柱的安全性，而且还能节省油管柱钢材，降低生产成本；减小或避免油气井油管柱的安全风险。
【专利说明】一种三级油管柱设计方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油天然气工业及煤层气工业方面的油、气井安全生产技术，特别是 在腐蚀环境条件下的油、气深井三级油管柱等寿命设计方法。
【背景技术】
[0002] 目前国内，关于三级油管柱设计的文献非常少，几乎没有，如果有通常情况下也是 采用等强度设计方法。但采用等强度设计方法存在一定的技术缺陷，比如，油、气井开采一 段时间后，由于管柱受到腐蚀等因素的影响，三级油管柱危险断面的强度就不再相等，某一 级油管柱的强度下降的快，另两级油管柱的强度下降的慢，这就造成某一级油管柱先损坏， 另两级油管柱后损坏，而整个油管柱的寿命是由先损坏的一级管柱所决定的，因此使整个 油管柱的寿命变短。以此，因为前期设计不完善，使得后期目标三级油管不能达到预期的目 的；有鉴于此，如何有效的设计一种三级油管柱成为当前本领域一亟欲解决的问题。
【发明内容】
[0003] 本发明目的在于提供一种三级油管柱设计方法，用于克服当前三级油管柱设计缺 陷，以此有效的减小或避免油气井油管柱的安全风险；提高油管柱的安全性，延长油管柱的 寿命，节省油管柱钢材，降低生产成本。
[0004] 具体而言，本发明提供一种三级油管柱设计方法，包含：获得多组三级油管柱材料 的相关参数；
[0005] 将所述多组三级油管柱材料的相关参数代入以下公式获得其对应的各组油管柱 寿命及每级的长度；
[0006] 通过以下公式获得各组油管柱寿命及每级的长度为：
【权利要求】
1. 一种三级油管柱设计方法，其特征在于，所述方法包含： 获得多组三级油管柱材料的相关参数； 将所述多组三级油管柱材料的相关参数代入以下公式获得其对应的各组油管柱寿命 及每级的长度； 通过以下公式获得各组油管柱寿命及每级的长度为： ,巧Λ / -巧Λ Χλ --*- --*- % ^ , " % ^ , * ψ ，卜-4丨如-叫 τ - ? f rrj !jy 5 ^Dj-(Dn+2vtf ^Dj-(Dl2 + 2vif -Dj-(Dn + 2vtf % /) 2 _ 2 '2 /)-_/)- ' 3 D 2 -D 2 1Λλ iyn · ^2 lj!2 · ^-- "/3 · ? * ? 上述公式中：D。--油管外径；Di--油管内径；g--重力加速度，;L--油管长度； q---每米油管重量；P下井初期油管柱抗拉极限载荷；t---时间；Tsm---油管柱寿 命；v--腐蚀速率；α--标准规定的油管柱抗拉安全系数；Θ--井斜角，即井眼中心 线与垂直方向之间的夹角；y为简化公式的带入值，无实际物理意义；下标1、2、3分别代表 第一级、第二级、第三级油管柱； 将各组油管柱寿命及每级的长度与预先设置的阀值作比较，获得最优的三级油管柱设 计方案。
2. 根据权利要求1所述的三级油管柱设计方法，其特征在于，所述将各组油管柱寿命 及每级的长度与预先设置的阀值作比较，获得最优的三级油管柱设计方案还包含：将各组 油管柱寿命及每级的长度与预先设置的阀值作比较，得到大于预先设置的阀值的对应三级 油管柱材料的相关参数，结合所述相关参数与油管柱每级对应的长度计算成本，所述成本 最低的为最优的三级油管柱设计方案。
3. -种三级油管柱设计装置，其特征在于，所述装置包含： 获取模块，用于获得多组三级油管柱材料的相关参数； 处理模块，用于将所述多组三级油管柱材料的相关参数代入以下公式获得其对应的各 组油管柱寿命及每级的长度； 所述处理模块通过以下公式获得各组油管柱寿命及每级的长度为： ^ Pj, - p2y2 L%q：, J ^P2y2-P,y, hg, ' ￠1 Αλ . (h l\yi · ? * - L 1+ % (f]y^Ry2 + P2y-^nyA I % % ). ? τ 一 1 ? I η~ 以(Μ '?λ )?Γ COS 沒 门 ^ A,J * DJ (Dn+2vif Dj (D,, + 2rif Dj (DtX +2vtT -? * mm ^ 1 -** 1? mm- 树 \ J % '羞 Ο - Υ\--- ^ ^ ￥j -， " ^ i ^ I - ； ? ΑΓ-· D,,i -D,i ?… Α/ -ΑΓ , 上述公式中：D。--油管外径；Di--油管内径；g--重力加速度，;L--油管长度； q---每米油管重量；P--下井初期油管柱抗拉极限载荷；t---时间；Tsm---油管柱寿 命；v--腐蚀速率；α--标准规定的油管柱抗拉安全系数；Θ--井斜角，即井眼中心 线与垂直方向之间的夹角，度；y为简化公式的带入值，无实际物理意义；下标1、2、3分别代 表第一级、第二级、第三级油管柱； 设计模块，将各组油管柱寿命及每级的长度与预先设置的阀值作比较，获得最优的三 级油管柱设计方案。
4.根据权利要求3所述的三级油管柱设计装置，其特征在于，所述设计模块将各组油 管柱寿命及每级的长度与预先设置的阀值作比较，获得最优的三级油管柱设计方案还包 含：将各组油管柱寿命及每级的长度与预先设置的阀值作比较，保存大于预先设置的阀值 的对应三级油管柱材料的相关参数，得到大于预先设置的阀值的对应三级油管柱材料的相 关参数，结合所述相关参数与油管柱每级对应的长度计算成本，所述成本最低的为最优的 三级油管柱设计方案。
【文档编号】E21B17/00GK104265185SQ201410383907
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】周广厚 申请人:中国石油天然气股份有限公司