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专利号: 2024104424162
申请人: 内蒙古工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2026-02-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种注采管柱疲劳和磨损的剩余寿命预测方法,其特征在于,具体步骤包括:获取注采管柱当前时刻在实际工作条件下的状态参数,包括注采管柱长度、井筒内温度变化、注采管柱线密度、注采管柱内、外径和注采管柱单位长度的重量;

将采集的状态参数,进行去量纲化处理,建立数学分析模型,生成注采管柱由于屈曲变形导致的形变量;

采集当前时刻注采管柱封隔器横截面积、注采管柱通径的横截面积、注采管柱外部横截面积和注采管柱底部内压力,同时采集注采管柱磨损参数,包括受到的磨损量、磨损距离,将数据经过去量纲化预处理后,计算生成注采管柱内外压力的差异所产生的活塞力;

获取管内流体压力,管道壁厚,腐蚀余量,均匀腐蚀速率,腐蚀时间,去量纲化处理后,计算由于均匀腐蚀注采管柱产生的应力;

将生成的注采管柱内外压力的差异所产生的活塞力和由于均匀腐蚀注采管柱产生的应力,结合注采管柱受到的磨损量、磨损距离,进行分析计算得到注采管柱磨损情况系数;

结合生成的注采管柱由于屈曲变形导致的形变量和注采管柱磨损情况系数,综合分析生成注采管柱性能指标退化量;

根据当前时刻注采管柱性能指标退化量,利用数据驱动方法预测该注采管柱剩余寿命,使用基于随机过程的方法完成注采管柱剩余寿命预测。

2.根据权利要求1所述的一种注采管柱疲劳和磨损的剩余寿命预测方法,其特征在于:对采集的状态参数,包括注采管柱长度、井筒内温度变化、注采管柱线密度、注采管柱内、外径和注采管柱单位长度的重量进行去量纲化预处理,对于处理后的数据,标定注采管柱长度为L,井筒内温度变化为ΔT,注采管柱线密度为ρ

3.根据权利要求2所述的一种注采管柱疲劳和磨损的剩余寿命预测方法,其特征在于:建立数学分析模型,计算生成注采管柱由于屈曲变形导致的形变量,包括温度效应、胡克效应和螺旋屈曲效应而引起的注采管柱变形量;

其中温度效应对管柱的屈曲变形的影响,标定由温度引起的注采管柱长度的伸缩量,为ΔLΔL

式中,ΔL

标定由胡克效应引起的轴向变形量为ΔL

式中,g为重力加速度,z是沿轴向注采管柱任意一点到井口的距离,E是注采管柱弹性模量;

注采管柱单位长度的重量W,获取注采管柱参数总重量,通过将得到的总重量除以管柱的长度,即可得到单位长度的重量,所依据的公式为:其中,M为注采管柱总重量,L为管柱的长度;

标定由螺旋弯曲效应而引起的注采管柱轴向变形量为ΔL

式中,F

4.根据权利要求1所述的一种注采管柱疲劳和磨损的剩余寿命预测方法,其特征在于:采集当前时刻注采管柱封隔器横截面积、注采管柱通径的横截面积、注采管柱外部横截面积和注采管柱底部内压力,将数据经过去量纲化预处理后,标定处理后的注采管柱封隔器横截面积为AF

式中,P

5.根据权利要求4所述的一种注采管柱疲劳和磨损的剩余寿命预测方法,其特征在于:获取管内流体压力,管道壁厚,腐蚀余量,均匀腐蚀速率,腐蚀时间,去量纲化处理后,计算由于均匀腐蚀注采管柱产生的应力;

计算由于均匀腐蚀注采管柱产生的应力,标定由于均匀腐蚀注采管柱产生的应力为σ式中,D为注采管柱外径,P为流体压力,

6.根据权利要求1所述的一种注采管柱疲劳和磨损的剩余寿命预测方法,其特征在于:将生成的注采管柱内外压力的差异所产生的活塞力和由于均匀腐蚀注采管柱产生的应力,结合注采管柱受到的磨损量、磨损距离,进行分析计算得到注采管柱磨损情况系数;

标定磨损量为Δw,磨损距离为y,注采管柱磨损情况系数为V,所依据的公式为:式中,磨损量Δw与磨损距离y均大于0,F

7.根据权利要求1所述的一种注采管柱疲劳和磨损的剩余寿命预测方法,其特征在于:结合生成的注采管柱由于屈曲变形导致的形变量和注采管柱磨损情况系数,综合分析生成注采管柱性能指标退化量;

标定注采管柱性能指标退化量为X

X

其中,b

8.根据权利要求1所述的一种注采管柱疲劳和磨损的剩余寿命预测方法,其特征在于:根据当前时刻注采管柱性能指标,利用数据驱动方法预测该注采管柱剩余寿命,使用基于随机过程的方法完成注采管柱剩余寿命预测,步骤包括:若设备在时刻τ仍未失效,且退化量为X

T

式中,ω为失效阈值,X

若设备在t

9.一种注采管柱疲劳和磨损的剩余寿命预测系统,其特征在于:所述注采管柱疲劳和磨损的剩余寿命预测系统用于执行权利要求1—8任一项所述的注采管柱疲劳和磨损的剩余寿命预测方法,包括:第一数据采集模块,用于获取注采管柱当前时刻在实际工作条件下的状态参数,包括注采管柱长度、井筒内温度变化、注采管柱线密度、注采管柱内、外径和注采管柱单位长度的重量;

形变量分析模块,用于将采集的状态参数,进行去量纲化处理,建立数学分析模型,生成注采管柱由于屈曲变形导致的形变量;

第二数据采集模块,用于采集当前时刻注采管柱封隔器横截面积、注采管柱通径的横截面积、注采管柱外部横截面积和注采管柱底部内压力,同时采集注采管柱磨损参数,包括受到的磨损量、磨损距离,将数据经过去量纲化预处理后,计算生成注采管柱内外压力的差异所产生的活塞力;

腐蚀应力分析模块,用于获取管内流体压力,管道壁厚,腐蚀余量,均匀腐蚀速率,腐蚀时间,去量纲化处理后,计算由于均匀腐蚀注采管柱产生的应力;

磨损情况系数生成模块,用于将生成的注采管柱内外压力的差异所产生的活塞力和由于均匀腐蚀注采管柱产生的应力,结合注采管柱受到的磨损量、磨损距离,进行分析计算得到注采管柱磨损情况系数;

综合分析模块,用于结合生成的注采管柱由于屈曲变形导致的形变量和注采管柱磨损情况系数,综合分析生成注采管柱性能指标退化量;

智能算法分析模块,用于根据当前时刻注采管柱性能指标退化量,利用数据驱动方法预测该注采管柱剩余寿命,使用基于随机过程的方法完成注采管柱剩余寿命预测。