深水钻井隔水管监测系统应用技术研究
本文选题:深水钻井 切入点:隔水管 出处:《中国石油大学(华东)》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:深水钻井隔水管监测作业已逐步成为国际海洋石油钻采工程中的常规项目,该作业的顺利实施对于提升隔水管系统深水/超深水作业安全性有重要意义,本文依托国家“十二五”科技重大专项“深水油气田开发钻完井工程配套技术”子课题“深水钻井隔水管作业管理及安全评价技术”(2011ZX05026-001-05),针对我国南海作业环境和南海某深水钻井平台所配置的隔水管具体情况,开展隔水管监测系统应用技术研究。主要包括以下三方面内容:(1)分析调研目前国内外隔水管系统涡激振动研究现状,运用理论分析方法,研究隔水管系统涡激振动监测方案确定方法;考虑隔水管系统作业全周期海流变化所激发单模态/多模态涡激振动情况,以威布尔分布为理论基础,从各阶模态发生概率角度,研究隔水管系统涡激振动监测点布局优化方法;并以1000 m、1500 m、2000 m三种典型水深隔水管系统作为算例,实例给出隔水管系统监测点布局及优化方法的应用。(2)提出隔水管系统涡激振动模态反演分析方法,通过隔水管涡激振动监测系统实测数据,提取隔水管系统涡激振动主频率,得到该隔水管系统实际激发振动模态;开展隔水管涡激振动振型反演分析方法研究,即利用隔水管系统涡激振动激发模态,结合有限元法算得系统各阶模态归一化振型,反演分析隔水管系统单模态/多模态涡激振动实际振型;以监测点处有限元分析结果模拟监测实测数据进行反演分析,对比反演分析结果与隔水管有限元分析结果差异性,验证反演分析方法的可行性、准确性。(3)基于现有隔水管监测仪器壳体结构,以南海某深水钻井平台配置的隔水管单根为载体,以机械联接安全可靠,安装过程方便快捷,且对隔水管表面无磨损为目标,设计隔水管系统监测仪器联接支架;对主体监测联接支架进行试制和现场安装试验,使设计得到应用;编制隔水管系统涡激振动监测作业管理软件,使课题研究成果与现场应用结合更为紧密。
[Abstract]:Deep-water drilling riser monitoring operation has gradually become a routine project in international offshore oil drilling and production engineering. The smooth implementation of this operation is of great significance to enhance the safety of deep-water / ultra-deep water operation of riser system. This paper relies on the national "12th Five-Year Plan" important science and technology project "Deep water oil and gas field development drilling and completion engineering supporting technology" sub-project "Deep water drilling riser operation management and safety evaluation technology", and aimed at the South China Sea operating environment and South China Sea operating environment and South China Sea. The specific situation of the riser in a deepwater drilling platform in the sea, Research on the application technology of riser monitoring system. It mainly includes the following three aspects: 1) Analysis and investigation of the current situation of vortex-induced vibration of riser system at home and abroad, and the use of theoretical analysis method. This paper studies the determination method of vortex-induced vibration monitoring scheme for riser system, considering the single-mode / multi-mode vortex-induced vibration caused by the variation of the current in the whole cycle of the riser system, and taking Weibull distribution as the theoretical basis, from the angle of probability of occurrence of each mode, This paper studies the method of optimizing the location of vortex-induced vibration monitoring points of riser system, and takes three typical water-riser systems of 1000mm ~ 1500mm ~ 2000m as an example. The application of monitoring point layout and optimization method in riser system is given. (2) an inverse analysis method of vortex-induced vibration mode of riser system is put forward. The main frequency of vortex-induced vibration of riser system is extracted by the measured data of vortex-induced vibration monitoring system of riser. The actual excited vibration modes of the riser system are obtained, and the inverse analysis method of the vortex-induced vibration mode of the riser is studied, that is, using the vortex-induced vibration excitation mode of the riser system and the finite element method, the normalized modes of the system are calculated. The actual vibration modes of single-mode / multi-mode vortex-induced vibration of riser system are inversely analyzed, and the results of finite element analysis at the monitoring point are simulated and analyzed, and the results of inversion analysis are compared with the results of finite element analysis of risers. To verify the feasibility of the inverse analysis method, veracity. (3) based on the shell structure of the existing riser monitoring instrument, taking the single root of the riser set up on a deepwater drilling platform in the South China Sea as the carrier, the mechanical connection is safe and reliable, and the installation process is convenient and quick. For the purpose of no wear on the surface of the riser, the connecting support of the monitoring instrument of the riser system is designed, and the trial production and field installation test of the main monitoring connection support are carried out, so that the design can be applied. The work management software of vortex-induced vibration monitoring of riser system is developed, which makes the research results more closely combined with the field application.
【学位授予单位】:中国石油大学(华东)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TE52
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,本文编号:1580857
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