基于管土模型的鉆井隔水管振動(dòng)特性研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著深水油氣勘探和開(kāi)發(fā)活動(dòng)大大增加，海洋工程正在向更深的海域中建造生產(chǎn)系統(tǒng)，這是世界上海洋石油天然氣工業(yè)發(fā)展的總趨勢(shì)。我國(guó)淺海油氣開(kāi)發(fā)近些年取得了一定的成果，但深水區(qū)域的勘探與開(kāi)發(fā)依然處于起步階段，深水區(qū)油氣勘探開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為我國(guó)石油企業(yè)未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展方向之一。隨著水深的不斷增加，鉆井環(huán)境條件隨水深的增加變得更加復(fù)雜，作為平臺(tái)重要的附屬設(shè)備，隔水管受力狀態(tài)更加惡劣和復(fù)雜，因此對(duì)隔水管進(jìn)行振動(dòng)特性研究和受力分析是一個(gè)至關(guān)重要的研究課題

2、。國(guó)外在隔水管的設(shè)計(jì)理論，計(jì)算方法和施工安裝技術(shù)等方面已經(jīng)積累了多年的研究成果和經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)近幾年也在理論研究，試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬等方面取得了一定進(jìn)展。 本文介紹了海洋工程中基本的波浪理論，討論了線性波浪理論和斯托克斯波浪理論的基本方程及其推導(dǎo)，介紹了海洋工程結(jié)構(gòu)物中波浪力的計(jì)算方法以及計(jì)算小構(gòu)件的波浪載荷時(shí)的Morison公式以及波浪理論的選取及曳力系數(shù)和慣性系數(shù)的確定。利用有限元分析程序ANSYS建立了鉆井隔水管與海底泥土相互

3、作用的耦合分析模型，在隔水管底端入土部分，選取了P-y曲線法來(lái)計(jì)算隔水管與海底土壤接觸部分的相互作用，并用有限元程序中的非線性彈簧單元建立了管土接觸模型。在此模型基礎(chǔ)上，對(duì)不同水深環(huán)境下管土模型與固支模型進(jìn)行對(duì)比：計(jì)算了隔水管在不同性質(zhì)土壤中的固有頻率，并對(duì)隔水管泥面下固支點(diǎn)的位置確定進(jìn)行了分析討論；進(jìn)行了流致振動(dòng)的可能性分析；對(duì)鉆井隔水管進(jìn)行了簡(jiǎn)化建模分析，確定了隔水管所處的環(huán)境條件和環(huán)境載荷，研究了在波流聯(lián)合作用下隔水管系統(tǒng)的彎曲載