深水隔水管的振動(dòng)特性研究.pdf

1、海洋隔水管是連接海底井口與海洋平臺(tái)的重要設(shè)備,隨著海洋油氣勘探開(kāi)發(fā)向深水領(lǐng)域發(fā)展,隔水管的受力越來(lái)越復(fù)雜,同時(shí)隨著水深的增加,隔水管的力學(xué)分析顯得越來(lái)越重要。本文首先討論了波浪理論、海流理論以及用Morison方程計(jì)算作用在隔水管上的環(huán)境載荷和Morison方程中系數(shù)選擇問(wèn)題,之后介紹隔水管的力學(xué)模型,導(dǎo)出了隔水管在水平運(yùn)動(dòng)方向的控制方程。在對(duì)隔水管進(jìn)行靜力分析和動(dòng)力分析時(shí),考慮了隔水管在海洋環(huán)境載荷作用下的小應(yīng)變大變形的特點(diǎn)以及軸向力

2、對(duì)其的影響,引入非線性理論,使計(jì)算結(jié)果更加符合實(shí)際情況。應(yīng)用有限差分法對(duì)隔水管進(jìn)行靜力分析,考慮了超張力對(duì)隔水管受力狀態(tài)的影響。利用Hermite插值函數(shù)對(duì)隔水管的控制方程進(jìn)行有限元離散,采用Newmark方法求解隔水管的動(dòng)力響應(yīng),同時(shí)繪出各節(jié)點(diǎn)的位移、彎矩響應(yīng)曲線。計(jì)算程序由Matlab語(yǔ)言編寫(xiě),并給出具體算例。
　　 研究結(jié)果表明,所采用的方法是正確、有效的,可以為隔水管的生產(chǎn)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。對(duì)于深水隔水管而言,水下中間部位的

3、橫向位移最大,在隔水管靠近水面的位置,其彎曲應(yīng)力最大。在橫向位移和彎曲應(yīng)力最大位置,應(yīng)特別注意隔水管的強(qiáng)度問(wèn)題。在隔水管長(zhǎng)度、海洋環(huán)境載荷相同時(shí),隨著隔水管超張力的增大,節(jié)點(diǎn)的位移、彎矩都有明顯的減少,因此,深水隔水管的超張力對(duì)其靜力分析和動(dòng)力分析都有顯著的影響,在分析、設(shè)計(jì)和使用中必須加以考慮。在實(shí)際的作業(yè)過(guò)程中隔水管應(yīng)保持足夠的超張力,避免隔水管處于受壓狀態(tài)。在相同的海洋環(huán)境載荷和超張力作用下,隨著隔水管長(zhǎng)度的增加,軸向變形對(duì)節(jié)點(diǎn)位