懸掛狀態(tài)下鉆井隔水管的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)及渦激振動(dòng)研究.pdf

1、鉆井隔水管是連接鉆井平臺(tái)與井口的重要且最易發(fā)生疲勞破壞的管柱結(jié)構(gòu)，跨越整個(gè)水體區(qū)域，在深水中受到波浪與海流的作用，極易引發(fā)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)及渦激振動(dòng)，導(dǎo)致強(qiáng)度破壞或疲勞破壞。而在遭遇臺(tái)風(fēng)時(shí)，基于安全性考慮要求鉆井平臺(tái)懸掛隔水管提前撤離，隔水管在洋流和平臺(tái)航行速度的共同影響下存在安全隱患。
　　本文采用有限元軟件對(duì)硬懸掛隔水管系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問題進(jìn)行模擬，研究懸掛長(zhǎng)度、航速、航向?qū)?dòng)力學(xué)響應(yīng)的影響，對(duì)避臺(tái)風(fēng)撤離時(shí)的硬懸掛隔水管進(jìn)行可行性分析

2、。研究表明：隨著航速增加，隔水管在運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的動(dòng)載荷增大，需要減小隔水管的懸掛長(zhǎng)度；隨著航向角增大，平臺(tái)由順流航行變成逆流航行，隔水管受到的環(huán)境載荷增大，安全性降低。
　　采用軟件 Shear7對(duì)硬懸掛隔水管避臺(tái)風(fēng)航行時(shí)渦激振動(dòng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，分析了實(shí)際尺寸隔水管系統(tǒng)在避臺(tái)風(fēng)撤離時(shí)在不同航行條件及不同懸掛長(zhǎng)度下的渦激振動(dòng)響應(yīng)。隔水管并非越短越好，要綜合考慮洋流剖面、隔水管配置和平臺(tái)航行的影響；在不同懸掛長(zhǎng)度及航行條件下的VIV響應(yīng)

3、，在撤離作業(yè)前應(yīng)盡量避免在高流速區(qū)布置浮力單根。
　　采用FLUENT結(jié)合UDF，在深水或超深水環(huán)境中，針對(duì)鉆井隔水管的渦激振動(dòng)響應(yīng)，在二維空間中模擬1DOF和2DOF的流固耦合問題。分析了1DOF和2DOF下的渦激振動(dòng)特性，得到了實(shí)際尺寸隔水管的升力系數(shù)、阻力系數(shù)和頻率特征。隔水管渦激振動(dòng)的振幅、振動(dòng)頻率、升阻力系數(shù)與約化速度有較大關(guān)系。在鎖定區(qū)范圍內(nèi)，隔水管渦激振動(dòng)振幅、升力系數(shù)、阻力系數(shù)均較大，最大升阻力系數(shù)幅值可達(dá)到3.0