波浪方向与海流方向不同时隔水管三维振动力学分析

发布时间：2020-07-25 12:47

【摘要】：海洋隔水管是深海油气钻井作业的关键设备之一,同时也是薄弱易损的构件之一。随着深海油气钻井向深水领域的发展,钻井隔水管的受力也越来越复杂,近年来,国内外隔水管相关事故也时常发生,尤其是在深水钻井中。因此,开展深水钻井隔水管三维振动力学特性研究,了解海流与波浪传播方向不同时隔水管的力学特性对于隔水管的设计以及确保深水钻井的作业安全具有重要意义。只有通过分析深海钻井隔水管的力学特性及动力响应,才能准确判断其强度和稳定性及其疲劳寿命。通过对现有大量文献的分析讨论,总结了国内外钻井隔水管动力学及静力学问题的研究成果,主要包括环境载荷、内部载荷以及管内外流体共同作用下交变载荷下的隔水管动力响应。本文主要对深水钻井隔水管三维振动力学特性进行了研究,首先对海洋钻井隔水管进行受力分析,分析其在海洋环境下受到的各种力,包括作用的方向、大小。然后,通过数学及力学的方法,建立力学及力矩平衡方程,依此推导建立了考虑内外流体共同作用下隔水管受力变形的数学模型,并且通过有限差分数值方法对其进行求解;同时利用有限元软件对海洋钻井隔水管进行了数值模拟,模拟其在海洋环境下的受力情况,分析其力学特性,并研究了不同工况下隔水管模型的应力和变形,以及不同条件的改变对海洋钻井隔水管的受力变形的影响,包括海浪周期、波高的改变以及顶张力的变化;最后通过对比理论模型和数值模型的分析结果,综合得出海洋深水钻井隔水管三维振动力学特性,变形规律,以及影响隔水管三维振动的诸多因素。这些研究对海洋钻井隔水管系统的设计以及海洋钻井安全作业具有着重要的意义。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE951
【图文】：

燕山大学工程硕士学位论文第 2 章 隔水管系统组成及载荷分析管系统简介海洋钻井平台来说，隔水管系统贯穿海底泥线，直到海面钻井平中，其作用不可低估。海上钻井隔水管系统的组成，一般包括井、填充阀、底部隔水管总成(Lower Marine Riser Package，简称 和终端等[40]，具体如下图所示。

图 2-2 隔水管卡盘 图 2-3 万向节图 2-4 分流器[41]图 2-5 上部挠性接头3）挠性接头隔水管系统中，挠性接头的重要性不言而喻。由于隔水管系统的尺度，在海洋环境中，特别是深水钻井中很容易发生变形，从而会差生很大的

图 2-2 隔水管卡盘 图 2-3 万向节图 2-4 分流器[41]图 2-5 上部挠性接头3）挠性接头隔水管系统中，挠性接头的重要性不言而喻。由于隔水管系统的尺度，在海洋环境中，特别是深水钻井中很容易发生变形，从而会差生很大的

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本文编号：2769848