深水钻井隔水管疲劳寿命智能管理技术研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:anabaow1a1
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本论文依托国家科技重大专项子课题“深水隔水管-水下井口全寿命完整性技术及工程应用”(课题编号:2016ZX05028001-005),结合我国南海隔水管寿命管理的需求,开展隔水管疲劳寿命智能管理技术研究,建立了隔水管波激疲劳和涡激疲劳应力的响应面方程,基于疲劳应力响应面方程建立隔水管疲劳可靠性贝叶斯模型,提出了深水钻井隔水管多层次检修优化策略及算法,开发了一套隔水管疲劳寿命智能管理系统,为我国南海隔水管寿命管理提供了技术支撑。主要进展总结如下:(1)基于响应面法的隔水管疲劳损伤评估研究深水钻井隔水管波激疲劳及涡激疲劳分析方法,建立隔水管波激疲劳及涡激疲劳分析模型,开展相应的疲劳损伤评估。同时,为了便于后续的疲劳可靠性及检修优化研究,提出了基于响应面法的隔水管疲劳应力评估模型,通过实例分析验证,响应面模型具有较高的计算精度和计算效率。(2)基于动态贝叶斯的隔水管动态疲劳可靠性评估基于建立的疲劳应力响应面模型,考虑疲劳应力影响参数的随机性,建立隔水管疲劳裂纹深度概率扩展的动态贝叶斯模型;通过对隔水管疲劳裂纹动态贝叶斯模型进行前向推理分析,确定隔水管疲劳裂纹动态概率分布以及疲劳失效概率;进一步融入隔水管疲劳裂纹检测结果,开展隔水管疲劳裂纹动态贝叶斯模型后向推理分析,揭示不同参数对隔水管疲劳可靠性的影响规律。(3)基于马尔可夫的隔水管疲劳缺陷检修优化研究针对隔水管系统的疲劳缺陷检修优化问题,提出隔水管系统疲劳缺陷检修优化多级策略,包括修理马尔可夫状态(等级1),时间(等级2)和隔水管使用寿命期间检修次数(等级3),建立隔水管系统疲劳缺陷多级检修优化模型,引入智能遗传算法进行隔水管系统的多级检修优化分析,与传统方法相比,提出的隔水管疲劳缺陷检修优化方法可以进一步降低隔水管的疲劳缺陷检修的总成本。(4)深水钻井隔水管疲劳寿命智能管理系统开发深水钻井隔水管疲劳寿命智能管理系统分为硬件系统及软件系统,硬件系统包括射频识别设备、裂纹检测设备及数据传输设备,软件系统包括数据库模块、使用记录模块、可靠性评估模块、检修优化模块等,利用科学计算软件MATLAB编制疲劳计算程序、检修优化程序和数据反演程序作为管理软件的运算核心,通过VC++语言开发实现图形化用户界面,并结合ACCESS数据库完成深水钻井隔水管服役周期疲劳损伤的智能一体化管理。经过系统组装测试,开发的深水钻井隔水管疲劳寿命智能管理系统运行结果较好,后续可应用于实际工程,保障隔水管系统的安全运行。
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