一种预测高温高压井腐蚀套管剩余寿命的方法

摘要

一种预测高温高压井腐蚀套管剩余寿命的方法，主要包括下列步骤：（1）采用灰色神经网络算法预测套管内腐蚀平均速率和外腐蚀平均速率；（2）建立腐蚀套管的有限元模型，并利用单元生死技术来模拟套管发生腐蚀的过程，以获取套管失效时的临界失效壁厚；（3）建立腐蚀套管剩余寿命预测模型，并应用近似解析法计算均匀腐蚀、局部腐蚀和点蚀套管的剩余寿命；（4）利用回归分析方法建立无因次剩余强度与无因次内压和蒸汽温度之间的关系方程。由于理论研究、室内试验和现场数据在预测套管寿命方面具有一定的局限性，本发明能够在较短时间内有效预测套管的剩余寿命，并且所建的剩余强度关系方程能够方便工程人员对套管的服役能力进行综合评估。

主权项

1. 一种预测高温高压井腐蚀套管剩余寿命的方法，主要包括以下步骤：（1）使用支持Matlab和ANSYS的计算机，将收集到的影响套管腐蚀因素的数据资料以数据库或文本的形式输入到计算机并保存在Excel中；（2）采用灰色神经网络算法，利用Matlab进行编程，预测各种腐蚀因素影响下套管的腐蚀速率，所选取的腐蚀数据包含时间序列；（3）通过调整连接权值和阀值，选择合适的网络训练函数和学习函数，得出误差允许范围内套管的内腐蚀平均速率和外腐蚀平均速率，以保证腐蚀速率的准确性；（4）利用上述腐蚀速率的预测值，建立腐蚀套管-水泥环和地层的有限元模型；（5）根据套管的实际受力情况，在有限元模型上施加相应的边界条件和外载，并考虑地层的主应力和地层温度的影响；（6）利用单元生死技术模拟套管发生腐蚀的过程，以确定套管在150~400℃和5~80MPa压力内发生失效时的临界失效壁厚；（7）根据套管发生腐蚀失效的临界失效壁厚，建立如下套管剩余寿命预测模型，并应用近似解析法分别计算均匀腐蚀和局部腐蚀及点蚀情况下套管的剩余寿命其中，表示t时刻套管内壁的腐蚀深度（mm）；为时刻（套管上次检测时间）套管内壁的腐蚀深度（mm）；为腐蚀速率的预测值；（8）根据仿真得到套管在不同内压和蒸汽温度下的剩余强度值，利用Matlab软件编写程序并采用回归分析方法处理数据，以建立无因次剩余强度与无因次内压和蒸汽温度之间的关系方程。