深水鉆井隔水管的振動分析與數(shù)值模擬.pdf

1、世界上已發(fā)現(xiàn)的海上油氣儲量有90％潛伏在水深超過1000米以上的深水區(qū)，因此，深水油氣資源的開采是是未來油氣工業(yè)的主戰(zhàn)場。由于鉆井環(huán)境條件隨水深的增加變得相對復(fù)雜，隔水管柱的受力狀態(tài)也更加惡劣和復(fù)雜，因此深水鉆井隔水管系統(tǒng)的受力及振動分析是一個至關(guān)重要的研究課題。對于海洋深水鉆井而言，隔水管振動破壞是設(shè)計和施工中必須考慮問題，特別是隔水管內(nèi)流動不穩(wěn)定性和隔水管外海洋環(huán)境載荷共同作用引起的振動問題研究較少，因此，研究該問題具有重要的實際意

2、義和學術(shù)價值。 本文運用流體力學理論、波動理論及相關(guān)的分析方法，對海洋深水鉆井隔水管所承受的環(huán)境載荷進行了分析和研究，得到了海流力和波浪力的計算公式，為計算隔水管環(huán)境載荷提供了依據(jù)，分析了管內(nèi)氣液兩相流的波動壓力，在前人實驗工作的基礎(chǔ)上，分析回歸波動壓力的振幅和波動壓力的作用頻率的計算公式。 考慮隔水管在環(huán)境載荷作用下的小應(yīng)變大變形和軸向力影響的特點，以及隔水管內(nèi)流動不穩(wěn)定性對其振動的影響，建立了隔水管在內(nèi)外載荷作用下的

3、力學模型，推導(dǎo)了隔水管的振動微分方程，并對方程做了簡化。在此基礎(chǔ)上分析研究了深水鉆井隔水管的振動特性，為隔水管的振動和減振分析提供了理論基礎(chǔ)。 針對一個實例，運用有限元軟件ANSYS對隔水管振動進行了數(shù)值模擬，通過模擬得到了隔水管振動時的最大橫向變形、最大橫向彎矩、最大應(yīng)力及其所在位置。通過對隔水管在只受外載荷作用和受內(nèi)外載荷共同作用時計算結(jié)果的比較，分析了內(nèi)部流體載荷對隔水管振動的影響。 理論分析結(jié)合數(shù)值計算的結(jié)果，分