本技術(shù)涉及石油工程中的油氣井工程領(lǐng)域，特別是涉及一種適用于芯軸式懸掛器的套管配長(zhǎng)優(yōu)化方法、系統(tǒng)及終端。

背景技術(shù)：

1、隨著石油和天然氣行業(yè)的不斷發(fā)展，尤其是高壓氣井開(kāi)發(fā)規(guī)模的日益擴(kuò)大，對(duì)油氣井套管及其懸掛器的技術(shù)性能要求也在不斷提升。傳統(tǒng)的套管配長(zhǎng)方式，主要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督或技術(shù)員手動(dòng)配選，這種方式存在顯著的局限性，即與井深匹配不精確，通常誤差范圍在1～5米。這種不精確性在常規(guī)油氣井中或許尚可接受，但在高壓氣井中，卻可能引發(fā)一系列嚴(yán)重的工程問(wèn)題。

2、目前隨著高壓氣井開(kāi)發(fā)規(guī)模擴(kuò)大，氣密性更好、壓力等級(jí)更高的芯軸式懸掛器在現(xiàn)場(chǎng)得到推廣使用。這種懸掛器通過(guò)金屬螺紋與套管直接密封，無(wú)需切割套管，大大簡(jiǎn)化了安裝流程，提高了安裝效率和密封性能，適應(yīng)于陸地或者海洋自升式鉆井平臺(tái)。然而，芯軸式懸掛器的這一特性也對(duì)其配套套管的精確配長(zhǎng)提出了更高的要求。

3、由于芯軸式懸掛器與套管之間采用金屬螺紋密封，無(wú)法通過(guò)切割套管來(lái)調(diào)整長(zhǎng)度，因此，套管串的長(zhǎng)度必須嚴(yán)格控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。如果所配套管串長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，將會(huì)導(dǎo)致預(yù)留口袋長(zhǎng)度偏離設(shè)計(jì)值較多，這不僅會(huì)影響固井質(zhì)量，還可能導(dǎo)致套管坐掛失敗，進(jìn)而引發(fā)井噴、井塌等嚴(yán)重事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本技術(shù)的目的在于提供一種適用于芯軸式懸掛器的套管配長(zhǎng)優(yōu)化方法、系統(tǒng)及終端，用于解決如何快速準(zhǔn)確地提供最優(yōu)化套管串組合方案等技術(shù)問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本技術(shù)的第一方面提供一種適用于芯軸式懸掛器的套管配長(zhǎng)優(yōu)化方法，包括：根據(jù)獲取到的場(chǎng)地上套管的規(guī)格參數(shù)，記錄每根套管對(duì)應(yīng)的場(chǎng)地標(biāo)號(hào)和長(zhǎng)度，以形成場(chǎng)地套管表；基于場(chǎng)地套管表，并根據(jù)當(dāng)前開(kāi)次的井深以及芯軸式懸掛器距轉(zhuǎn)盤面的距離，計(jì)算得到所需的實(shí)際套管配長(zhǎng)；基于模擬退火算法，將芯軸式懸掛器的套管配長(zhǎng)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為組合優(yōu)化問(wèn)題，根據(jù)實(shí)際套管配長(zhǎng)確定終級(jí)最優(yōu)套管串集合；將終級(jí)最優(yōu)套管串集合輸出至電子文檔，電子文檔的數(shù)據(jù)包括終級(jí)最優(yōu)套管串集合中套管的場(chǎng)地標(biāo)號(hào)、套管的長(zhǎng)度及終級(jí)最優(yōu)套管串集合的總長(zhǎng)度。

3、于本技術(shù)的第一方面的一些實(shí)施例中，根據(jù)獲取到的場(chǎng)地上套管的規(guī)格參數(shù)，記錄每根套管對(duì)應(yīng)的場(chǎng)地標(biāo)號(hào)和長(zhǎng)度，以形成場(chǎng)地套管表的方式包括：確定套管扣型，并根據(jù)場(chǎng)地上所有可用于當(dāng)前開(kāi)次的具有所述扣型的每根套管的總長(zhǎng)以及具有所述扣型的每根套管的扣長(zhǎng)，更新對(duì)應(yīng)套管的長(zhǎng)度，以形成場(chǎng)地套管表；其中，套管的長(zhǎng)度計(jì)算為套管的總長(zhǎng)度減去套管的扣長(zhǎng)。

4、于本技術(shù)的第一方面的一些實(shí)施例中，所述基于場(chǎng)地套管表，并根據(jù)當(dāng)前開(kāi)次的井深以及芯軸式懸掛器距轉(zhuǎn)盤面的距離，計(jì)算得到所需的實(shí)際套管配長(zhǎng)的方式包括：確定當(dāng)前開(kāi)次的井深和預(yù)留口袋長(zhǎng)度，并根據(jù)芯軸式懸掛器距轉(zhuǎn)盤面的距離、浮箍長(zhǎng)度以及浮鞋長(zhǎng)度，計(jì)算得到所需的理論套管配長(zhǎng)；根據(jù)預(yù)設(shè)要求，確定下入套管串組合中必須選擇的若干單根套管，遍歷場(chǎng)地套管表并記錄各個(gè)單根套管所對(duì)應(yīng)的場(chǎng)地標(biāo)號(hào)，以計(jì)算得到所需的實(shí)際套管配長(zhǎng)。

5、于本技術(shù)的第一方面的一些實(shí)施例中，所述基于模擬退火算法，將芯軸式懸掛器的套管配長(zhǎng)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為組合優(yōu)化問(wèn)題，根據(jù)實(shí)際套管配長(zhǎng)確定終級(jí)最優(yōu)套管串集合的方式包括：將場(chǎng)地套管表中的場(chǎng)地標(biāo)號(hào)記錄為原場(chǎng)地編號(hào)；遍歷場(chǎng)地套管表中除去所述必須選擇的若干單根套管的剩余可用套管，并按照自然數(shù)序列對(duì)剩余可用套管進(jìn)行重新標(biāo)號(hào)，以獲得剩余可用套管所對(duì)應(yīng)的新場(chǎng)地編號(hào)；設(shè)置模擬退火參數(shù)，初始化當(dāng)前套管串集合、當(dāng)前套管串集合的總長(zhǎng)度、最優(yōu)套管串集合和最優(yōu)套管串集合的總長(zhǎng)度；所述模擬退火參數(shù)包括初始溫度、冷卻速率、最小溫度以及每個(gè)溫度的迭代次數(shù)中的一種或者多種的組合；按照冷卻速率逐步降低溫度至最小溫度，并對(duì)當(dāng)前套管串集合以及最優(yōu)套管串集合進(jìn)行多輪迭代更新，以得到終級(jí)最優(yōu)套管串集合。

6、于本技術(shù)的第一方面的一些實(shí)施例中，對(duì)當(dāng)前套管串集合以及最優(yōu)套管串集合進(jìn)行多輪迭代更新的方式包括：按照冷卻速率逐步降低溫度，在當(dāng)前溫度大于最小溫度的情況下，通過(guò)隨機(jī)移除、添加或者替換當(dāng)前套管串集合中的套管以生成領(lǐng)域套管串集合，并計(jì)算得到領(lǐng)域套管串集合的總長(zhǎng)度；判斷領(lǐng)域套管串集合的總長(zhǎng)度是否大于或者等于當(dāng)前套管串集合的總長(zhǎng)度；若領(lǐng)域套管串集合的總長(zhǎng)度大于或者等于當(dāng)前套管串集合的總長(zhǎng)度，且小于或者等于實(shí)際套管配長(zhǎng)，則更新當(dāng)前套管串集合為該領(lǐng)域套管串集合；若領(lǐng)域套管串集合的總長(zhǎng)度小于當(dāng)前套管串集合的總長(zhǎng)度，則計(jì)算接受領(lǐng)域套管串集合的概率，并根據(jù)計(jì)算出的概率判斷是否更新當(dāng)前套管串集合為該領(lǐng)域套管串集合；判斷更新后的當(dāng)前套管串集合的總長(zhǎng)度是否大于最優(yōu)套管串集合的總長(zhǎng)度；若更新后的的當(dāng)前套管串集合的總長(zhǎng)度大于最優(yōu)套管串集合的總長(zhǎng)度，則更新最優(yōu)套管串集合為更新后的當(dāng)前套管串集合；若更新后的當(dāng)前套管串集合的總長(zhǎng)度小于或者等于最優(yōu)套管串集合的總長(zhǎng)度，則不更新最優(yōu)套管串集合。

7、于本技術(shù)的第一方面的一些實(shí)施例中，計(jì)算接受領(lǐng)域套管串集合的概率的方式包括：

8、

9、其中，p表示是接受領(lǐng)域套管串集合的概率；t表示當(dāng)前溫度；sum(b)表示領(lǐng)域套管串集合的總長(zhǎng)度；sum(a)表示當(dāng)前套管串集合的總長(zhǎng)度；exp表示自然指數(shù)函數(shù)。

10、于本技術(shù)的第一方面的一些實(shí)施例中，所述理論套管配長(zhǎng)的計(jì)算方式包括：

11、d＝h-d1-d2-d3-d4；

12、其中，d表示理論套管配長(zhǎng)；h表示當(dāng)前開(kāi)次的井深；d1表示預(yù)留口袋長(zhǎng)度；d2表示芯軸式懸掛器距轉(zhuǎn)盤面的距離；d3表示浮箍長(zhǎng)度；d4表示浮鞋長(zhǎng)度。

13、于本技術(shù)的第一方面的一些實(shí)施例中，所述實(shí)際套管配長(zhǎng)的計(jì)算方式包括：

14、

15、其中，l表示實(shí)際套管配長(zhǎng)；d表示理論套管配長(zhǎng)；n表示下入套管串組合中必須選擇的單根套管的數(shù)量；im表示第m根必須選擇的單根套管所對(duì)應(yīng)的場(chǎng)地標(biāo)號(hào)；表示場(chǎng)地標(biāo)號(hào)為im的單根套管的長(zhǎng)度。

16、為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本技術(shù)的第二方面提供一種適用于芯軸式懸掛器的套管配長(zhǎng)計(jì)算系統(tǒng)，包括：實(shí)際套管配長(zhǎng)計(jì)算模塊，用于根據(jù)獲取到的場(chǎng)地上套管的規(guī)格參數(shù)，記錄每根套管對(duì)應(yīng)的場(chǎng)地標(biāo)號(hào)和長(zhǎng)度，以形成場(chǎng)地套管表；基于場(chǎng)地套管表，并根據(jù)當(dāng)前開(kāi)次的井深以及芯軸式懸掛器距轉(zhuǎn)盤面的距離，計(jì)算得到所需的實(shí)際套管配長(zhǎng)；最優(yōu)套管串集合運(yùn)算模塊，用于基于模擬退火算法，將芯軸式懸掛器的套管配長(zhǎng)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為組合優(yōu)化問(wèn)題，根據(jù)實(shí)際套管配長(zhǎng)確定終級(jí)最優(yōu)套管串集合；數(shù)據(jù)輸出模塊，用于將終級(jí)最優(yōu)套管串集合輸出至電子文檔，電子文檔的數(shù)據(jù)包括終級(jí)最優(yōu)套管串集合中套管的場(chǎng)地標(biāo)號(hào)、套管的長(zhǎng)度及終級(jí)最優(yōu)套管串集合的總長(zhǎng)度。

17、為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本技術(shù)的第三方面提供一種電子終端，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)如上所述的適用于芯軸式懸掛器的套管配長(zhǎng)優(yōu)化方法。

18、如上所述，本技術(shù)的適用于芯軸式懸掛器的套管配長(zhǎng)優(yōu)化方法、系統(tǒng)及終端，具有以下有益效果：基于模擬退火算法，將芯軸式懸掛器套管的配長(zhǎng)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)組合優(yōu)化問(wèn)題，在不同解之間進(jìn)行隨機(jī)跳躍和局部?jī)?yōu)化，能夠有效避免局部最優(yōu)解，最終收斂到全局最優(yōu)解，以找到最接近目標(biāo)的最優(yōu)配長(zhǎng)，并得到更加精確的套管配長(zhǎng)組合方案，從而提高芯軸式懸掛器的整體性能和穩(wěn)定性。優(yōu)化后的套管配長(zhǎng)組合方案減少套管的使用數(shù)量或降低套管的總長(zhǎng)度，從而降低生產(chǎn)成本和安裝難度。模擬退火算法具有較強(qiáng)的魯棒性和適應(yīng)性，能夠處理不同類型的套管配長(zhǎng)優(yōu)化問(wèn)題，滿足不同工況和需求的要求。本發(fā)明的適用于芯軸式懸掛器的套管配長(zhǎng)優(yōu)化方法計(jì)算流程簡(jiǎn)單、運(yùn)算速度快、誤差極小、穩(wěn)定性強(qiáng)、成本低，計(jì)算結(jié)果接近全局最優(yōu)解，有效解決了芯軸式套管懸掛器的套管配長(zhǎng)問(wèn)題，有利于現(xiàn)場(chǎng)推廣和應(yīng)用。本發(fā)明還可推廣應(yīng)用于卡瓦式懸掛器套管配長(zhǎng)問(wèn)題，可以有效避免因切割套管而造成的時(shí)效損失。