[发明专利]一种隔水管作业窗口的快速计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种隔水管作业窗口的计算方法，特别是关于一种基于非线性搜索的隔水管作业窗口的快速计算方法。

背景技术

在海洋石油领域，隔水管是连接海底井口与海面作业平台(以下简称平台)的咽喉要道，其提供海底井口与平台之间的闭环连接，直接面对海洋波流的环境条件。随着海洋钻井向深水和超深水发展，隔水管受到多方面的复杂载荷作用，这些载荷包括：风、海流、平台升沉运动、海浪等，从而使隔水管处于复杂高载荷工况条件下，极大限制了隔水管的作业条件。隔水管的作业窗口有时也被称为作业包络线，是指作业中为了保证隔水管系统强度以及作业功能而设定的，不同作业环境条件下隔水管系统的作业可行性图表。作业窗口给出了不同海流工况下平台的许可偏移，是用户的钻井作业决策的重要参考。作业窗口计算的过程也就是不同海流工况下，作业区域和非作业区域临界工况点(以下简称临界点)计算的过程。国外专业公司通常采用线性搜索算法和插值算法来计算隔水管的作业窗口。

线性搜索算法：线性搜索也叫顺序搜索，其是按一定的顺序检查目标中每一个元素，直到搜索到所需要的值为止。采用线性搜索方法进行临界点搜索的思路很简单，首先按不同的表面海流流速和平台偏移划分海流工况，然后按次序对每个海流工况分别进行分析，将分析结果与确定作业窗口的作业限制值进行比较以确定其所属的区域，若前后两次计算结果分别属于作业区域和非作业区域，则取其平台偏移的均值作为所分析海流工况下的临界点。按所有海流工况搜索临界点，直到得到完整的作业窗口。线性搜索算法的优点是算法简单，容易实现。缺点是远离临界点的工况计算次数过多，因而求解效率不高。插值算法：插值算法是一种近似算法，先通过几次初始计算得到隔水管的响应参数与钻井平台偏移的大致关系，然后用作业参数的限制值进行插值得到作业限制值下平台偏移的近似值。插值算法的优点是计算的工况少，因而求解效率高，缺点是近似的方法使得结果会存在一定的偏差，其可以通过设置初始计算的工况数目使偏差降到可以接受的范围之内。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种快速得到各种海流工况下，作业区域和非作业区域临界点的隔水管作业窗口的快速计算方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种隔水管作业窗口的快速计算方法，其包括以下步骤：1)对于每一种海流流速，计算平台偏移为0时的作业参数，判断该作业参数是否满足连接钻井模式的作业限制：若平台偏移为0的作业参数满足作业限制，说明平台在正向偏移和逆向偏移方向各有一个临界点，此时进入步骤2)；若平台偏移为0的作业参数不满足作业限制，说明两个临界点位于平台偏移零线的同一侧或者不存在，此时进入步骤3)；2)当两个临界点位于平台偏移零线的两侧时，采用非线性搜索方法对两个临界点进行搜索，得到该海流工况下的临界点；3)当两个临界点位于平台偏移零线同一侧时，采用以下步骤进行搜索：①以上一个海流工况计算得到的两个临界点作为试探区间的端点，以收敛容差值为截距等距离设置试探点；②对于每一个试探点，计算其作业参数并判断其是否满足作业限制：若存在相邻的两个试探点一个满足作业限制，一个不满足作业限制，则取两个试探点的中点偏移作为该海流流速下的临界点值；若不存在相邻的两个试探点一个满足作业限制，一个不满足作业限制的情况，则说明该海流工况下临界点不存在，搜索终止，作业窗口计算结束；4)连接步骤2)和步骤3)中得到的所有海流工况下的临界点，绘制隔水管作业窗口，得到不同海流工况下平台的许可偏移。

所述步骤2)中，非线性搜索方法包括以下步骤：①搜索平台正向偏移的临界点：

a)预先设定进行初始试探的初始区间为[0,c]，c为预先在平台正偏移方向指定的临界点估计值；