深水钻井隔水管垂直系统原理与实验装置研究

发布时间：2020-09-10 19:29

　　在海洋石油钻井中,隔水管柱由于受力呈弯曲状态,这就造成了钻杆钻井过程中与隔水管间产生了较大摩阻,造成隔水管柱与钻柱易磨损损坏,增加钻井成本。而且更严重的是隔水管柱使用过程中的断裂泄露很容易造成钻井事故,并引发次生灾害。自上世纪六七十年代以来,有大量的科研人员在海洋隔水管柱力学的理论及实验等方面上进行了大量研究,但并未有人开展过削减隔水管柱与钻柱摩擦磨损的研究。基于上述原因,我们有必要研究减小直至消除隔水管柱与钻柱摩擦磨损的方法。李子丰教授获权的发明专利《深水钻井隔水管垂直装置》最早提出了一种解决问题的方法,并以此为基础进行了原理研究与分析。本课题以国家自然科学基金“深水钻井隔水管垂直系统结构原理、受力分析和优化设计(51674220)”为基础,根据实际的海洋环境建立实验装置模拟隔水管柱受力弯曲,研究深水钻井隔水管垂直系统原理的可行性。与常规的海洋工程实验不同的是本课题中的试验设备采用集中力代替海流的均布力,所以本课题具有一定的创新性。本文在参考现有相关实验模拟装置后,建立了深水钻井隔水管垂直系统实验装置。该装置包括了横向力加载系统、顶部张力加载系统、绕绳系统、闭环控制系统等。整体方案确定后,绘制了深水钻井隔水管垂直系统的机械图及其零件图,在加工后进行了组装,并布置了传感器。编制程序调试实验,确保实验装置各组成部分互相匹配,修正传感器的报警参数。然后,改变实验条件,充分验证原理的可行性。实验结果表明:深水钻井隔水管垂直系统实验装置设计比较合理、满足实验需求,达到了设计初衷,验证了深水钻井隔水管垂直系统在实验室条件下原理的正确性。但同时也存在一些设计不足问题,为此提出了具体的改进意见和后续的实验内容与方案。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE951
【部分图文】：

形态图,海洋钻井,垂直系统,隔水管

第 2 章隔水管垂直系统工作原理研究与优选隔水管垂直系统工作原理研究与过渡的作用，根据深水钻井隔水管垂直系统理提出解决办法，分析各种解决方法的优缺点，案作为构建隔水管垂直系统实验装置的原理模中，尤其是海洋深水钻井过程中，隔水管柱并直状态，而是呈图 2-1 所示弯曲状态。经过大量隔水管柱距顶端的三分之一处左右变形最大。势必会有较大的摩阻，也势必会加速隔水管柱增大钻井成本。

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类的方案可以达到此目的：(1)增大隔水管的刚度；(2)用。水管刚度法[38]ZEIMρ=1 变的情况下，要减小形变的办法只有增大惯性矩ZI 或者。根据资料，隔水管材料的钢级已经达到80X (最小屈服强用的规模，无论是增大惯性矩还是换用弹性模量更大的活动的经济性。因此，此方案在实际中没有操作性。衡法理是用外力去平衡海流波浪等对隔水管的作用力，如图

柱形图,集中力,柱形,隔水管

第 2 章隔水管垂直系统工作原理研究与优选分布力，因此想得到一个图 2-2 所示理想化钢杆模型下分布力可以转化为集中力，如果先(海流力)转化为集中在某些点上的集中力，以实现隔水管垂直系统的设想。但是实际隔如图 2-3 所示。但是我们可以通过把隔水管的设想，显而易见这是目前的科技下可实现件下钻柱与隔水管柱的摩阻小。海面

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