适用于芯轴式悬挂器的套管配长优化方法、系统及终端与流程

本技术涉及石油工程中的油气井工程领域，特别是涉及一种适用于芯轴式悬挂器的套管配长优化方法、系统及终端。

背景技术：

1、随着石油和天然气行业的不断发展，尤其是高压气井开发规模的日益扩大，对油气井套管及其悬挂器的技术性能要求也在不断提升。传统的套管配长方式，主要通过现场监督或技术员手动配选，这种方式存在显著的局限性，即与井深匹配不精确，通常误差范围在1～5米。这种不精确性在常规油气井中或许尚可接受，但在高压气井中，却可能引发一系列严重的工程问题。

2、目前随着高压气井开发规模扩大，气密性更好、压力等级更高的芯轴式悬挂器在现场得到推广使用。这种悬挂器通过金属螺纹与套管直接密封，无需切割套管，大大简化了安装流程，提高了安装效率和密封性能，适应于陆地或者海洋自升式钻井平台。然而，芯轴式悬挂器的这一特性也对其配套套管的精确配长提出了更高的要求。

3、由于芯轴式悬挂器与套管之间采用金属螺纹密封，无法通过切割套管来调整长度，因此，套管串的长度必须严格控制在设计范围内。如果所配套管串长度过长或过短，将会导致预留口袋长度偏离设计值较多，这不仅会影响固井质量，还可能导致套管坐挂失败，进而引发井喷、井塌等严重事故。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种适用于芯轴式悬挂器的套管配长优化方法、系统及终端，用于解决如何快速准确地提供最优化套管串组合方案等技术问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本技术的第一方面提供一种适用于芯轴式悬挂器的套管配长优化方法，包括：根据获取到的场地上套管的规格参数，记录每根套管对应的场地标号和长度，以形成场地套管表；基于场地套管表，并根据当前开次的井深以及芯轴式悬挂器距转盘面的距离，计算得到所需的实际套管配长；基于模拟退火算法，将芯轴式悬挂器的套管配长问题转化为组合优化问题，根据实际套管配长确定终级最优套管串集合；将终级最优套管串集合输出至电子文档，电子文档的数据包括终级最优套管串集合中套管的场地标号、套管的长度及终级最优套管串集合的总长度。

3、于本技术的第一方面的一些实施例中，根据获取到的场地上套管的规格参数，记录每根套管对应的场地标号和长度，以形成场地套管表的方式包括：确定套管扣型，并根据场地上所有可用于当前开次的具有所述扣型的每根套管的总长以及具有所述扣型的每根套管的扣长，更新对应套管的长度，以形成场地套管表；其中，套管的长度计算为套管的总长度减去套管的扣长。

4、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述基于场地套管表，并根据当前开次的井深以及芯轴式悬挂器距转盘面的距离，计算得到所需的实际套管配长的方式包括：确定当前开次的井深和预留口袋长度，并根据芯轴式悬挂器距转盘面的距离、浮箍长度以及浮鞋长度，计算得到所需的理论套管配长；根据预设要求，确定下入套管串组合中必须选择的若干单根套管，遍历场地套管表并记录各个单根套管所对应的场地标号，以计算得到所需的实际套管配长。

5、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述基于模拟退火算法，将芯轴式悬挂器的套管配长问题转化为组合优化问题，根据实际套管配长确定终级最优套管串集合的方式包括：将场地套管表中的场地标号记录为原场地编号；遍历场地套管表中除去所述必须选择的若干单根套管的剩余可用套管，并按照自然数序列对剩余可用套管进行重新标号，以获得剩余可用套管所对应的新场地编号；设置模拟退火参数，初始化当前套管串集合、当前套管串集合的总长度、最优套管串集合和最优套管串集合的总长度；所述模拟退火参数包括初始温度、冷却速率、最小温度以及每个温度的迭代次数中的一种或者多种的组合；按照冷却速率逐步降低温度至最小温度，并对当前套管串集合以及最优套管串集合进行多轮迭代更新，以得到终级最优套管串集合。

6、于本技术的第一方面的一些实施例中，对当前套管串集合以及最优套管串集合进行多轮迭代更新的方式包括：按照冷却速率逐步降低温度，在当前温度大于最小温度的情况下，通过随机移除、添加或者替换当前套管串集合中的套管以生成领域套管串集合，并计算得到领域套管串集合的总长度；判断领域套管串集合的总长度是否大于或者等于当前套管串集合的总长度；若领域套管串集合的总长度大于或者等于当前套管串集合的总长度，且小于或者等于实际套管配长，则更新当前套管串集合为该领域套管串集合；若领域套管串集合的总长度小于当前套管串集合的总长度，则计算接受领域套管串集合的概率，并根据计算出的概率判断是否更新当前套管串集合为该领域套管串集合；判断更新后的当前套管串集合的总长度是否大于最优套管串集合的总长度；若更新后的的当前套管串集合的总长度大于最优套管串集合的总长度，则更新最优套管串集合为更新后的当前套管串集合；若更新后的当前套管串集合的总长度小于或者等于最优套管串集合的总长度，则不更新最优套管串集合。

7、于本技术的第一方面的一些实施例中，计算接受领域套管串集合的概率的方式包括：

8、

9、其中，p表示是接受领域套管串集合的概率；t表示当前温度；sum(b)表示领域套管串集合的总长度；sum(a)表示当前套管串集合的总长度；exp表示自然指数函数。

10、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述理论套管配长的计算方式包括：

11、d＝h-d1-d2-d3-d4；

12、其中，d表示理论套管配长；h表示当前开次的井深；d1表示预留口袋长度；d2表示芯轴式悬挂器距转盘面的距离；d3表示浮箍长度；d4表示浮鞋长度。

13、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述实际套管配长的计算方式包括：

14、

15、其中，l表示实际套管配长；d表示理论套管配长；n表示下入套管串组合中必须选择的单根套管的数量；im表示第m根必须选择的单根套管所对应的场地标号；表示场地标号为im的单根套管的长度。

16、为实现上述目的及其他相关目的，本技术的第二方面提供一种适用于芯轴式悬挂器的套管配长计算系统，包括：实际套管配长计算模块，用于根据获取到的场地上套管的规格参数，记录每根套管对应的场地标号和长度，以形成场地套管表；基于场地套管表，并根据当前开次的井深以及芯轴式悬挂器距转盘面的距离，计算得到所需的实际套管配长；最优套管串集合运算模块，用于基于模拟退火算法，将芯轴式悬挂器的套管配长问题转化为组合优化问题，根据实际套管配长确定终级最优套管串集合；数据输出模块，用于将终级最优套管串集合输出至电子文档，电子文档的数据包括终级最优套管串集合中套管的场地标号、套管的长度及终级最优套管串集合的总长度。

17、为实现上述目的及其他相关目的，本技术的第三方面提供一种电子终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现如上所述的适用于芯轴式悬挂器的套管配长优化方法。

18、如上所述，本技术的适用于芯轴式悬挂器的套管配长优化方法、系统及终端，具有以下有益效果：基于模拟退火算法，将芯轴式悬挂器套管的配长问题转化为一个组合优化问题，在不同解之间进行随机跳跃和局部优化，能够有效避免局部最优解，最终收敛到全局最优解，以找到最接近目标的最优配长，并得到更加精确的套管配长组合方案，从而提高芯轴式悬挂器的整体性能和稳定性。优化后的套管配长组合方案减少套管的使用数量或降低套管的总长度，从而降低生产成本和安装难度。模拟退火算法具有较强的鲁棒性和适应性，能够处理不同类型的套管配长优化问题，满足不同工况和需求的要求。本发明的适用于芯轴式悬挂器的套管配长优化方法计算流程简单、运算速度快、误差极小、稳定性强、成本低，计算结果接近全局最优解，有效解决了芯轴式套管悬挂器的套管配长问题，有利于现场推广和应用。本发明还可推广应用于卡瓦式悬挂器套管配长问题，可以有效避免因切割套管而造成的时效损失。