一种三级油管柱设计方法及装置

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。

主权项

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：$L_1=\frac{P_1{y}_1-P_2{y}_2}{q_1}·\frac{L_3{q}_3}{P_3{y}_3};L_2=\frac{P_2{y}_2-P_3{y}_3}{q_2}·\frac{L_3{q}_3}{P_3{y}_3};$$L_3=\frac{L}{1+\frac{q_3}{P_3{y}_3}(\frac{P_1{y}_1-P_2{y}_2}{q_1}+\frac{P_2{y}_2-P_3{y}_3}{q_2})};$$T_{sm}=\frac{1}{2v}(\sqrt{D_{o3}^2-\frac{\alpha (D_{o3}^2-D_{i3}^2)\left(L_3{q}_3\right)gcos\theta }{P_3}}-D_{i3});$$y_1=\frac{{D_{o1}}^2-{(D_{i1}+2vt)}^2}{{D_{o1}}^2-{D_{i1}}^2};y_2=\frac{{D_{o2}}^2-{(D_{i2}+2vt)}^2}{{D_{o2}}^2-{D_{i2}}^2};y_3=\frac{{D_{o3}}^2-{(D_{i3}+2vt)}^2}{{D_{o3}}^2-{D_{i3}}^2};$上述公式中：D_o‑‑‑‑油管外径；D_i‑‑‑‑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；T_sm‑‑‑‑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；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。