基于升沉补偿的钻柱-采油树纵向下放安装研究

发布时间：2021-05-20 02:58

　　采油树在深海油气开发中起着至关重要的作用。为了准确了解钻柱-采油树纵向下放安装过程的动力学特性,基于钻柱-采油树实际安装工况和动力学基本原理,考虑平台升沉运动,建立钻柱-采油树纵向振动力学仿真模型。在MATLAB中采用有限差分法对该模型进行离散求解。分析升沉补偿模式、PID控制器比例系数、补偿缸体积、水深、钻柱壁厚和采油树质量等因素对钻柱-采油树纵向振动性能的影响。仿真结果表明:主动式升沉补偿装置的补偿效果优于被动式升沉补偿装置;主动式升沉补偿装置中PID控制器的比例参数kp增大时,升沉补偿效果增强,但kp增大到一定值时会引起钻柱-采油树系统不稳定;钻柱-采油树的纵向振动位移随着补偿缸体积、钻柱壁厚的增大而减小;所受应力随着补偿缸体积、钻柱壁厚的增大而减小,随着采油树质量的增大而增大;在不同水深条件下,钻柱-采油树顶部的纵向振动位移和应力基本相同。研究结果可以为采油树稳定地下放安装提供参考。 

【文章来源】：工程设计学报. 2020,27(04)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【文章目录】：
1 水下采油树安装工况分析
2 基于升沉补偿的钻柱-采油树纵向振动动力学模型的建立
    2.1 钻柱-采油树纵向振动动力学分析
    2.2 升沉补偿装置力学分析
        2.2.1 补偿缸等效刚度k1的求取
        2.2.2 钢丝绳等效刚度k2的求取
    2.3 钻柱-采油树纵向振动动力学模型的边界条件
3 基于有限差分法的钻柱-采油树纵向振动动力学模型求解
    3.1 有限差分法的基本思路
    3.2 方程组差分的格式
    3.3 模型求解
4 实例仿真与结果分析
    4.1 升沉补偿模式的影响
    4.2 PID控制器比例系数的影响
    4.3 补偿缸体积的影响
    4.4 水深的影响
    4.5 钻柱壁厚的影响
    4.6 采油树质量的影响
5 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]水下卧式采油树安装过程定量风险评估[J]. 段礼祥,罗建梅,段梦兰.  安全与环境学报. 2017(06)
[2]基于海试的水下立式采油树安装测试技术研究[J]. 肖仕红,沙喆,梁政.  中国测试. 2017(08)
[3]基于OrcaFlex的深水采油树下放安装过程仿真研究[J]. 脱浩虎,李华,张赢今,秦桦,顾继俊,王莹莹,段梦兰.  石油机械. 2017(03)
[4]水下采油树DP船吊机下放安装方法研究[J]. 叶永彪,王勇,张玉勇,方霖.  石油矿场机械. 2015(10)
[5]采油树月池无导向安装力学分析[J]. 汤建冬,尚照辉,阮伟东,周发学,白勇.  低温建筑技术. 2015(09)
[6]水下采油树月池导向安装过程力学分析方法[J]. 周美珍,尚照辉,阮伟东,付剑波,张凡.  中国海上油气. 2015(03)
[7]水下采油树及下放安装技术研究[J]. 肖易萍,苏立国,张宪阵,李伟,宋振华,段梦兰,周岩,顾继俊.  石油矿场机械. 2014(08)
[8]基于有限差分法的变截面旋转梁弯曲振动[J]. 朱由锋,朱由国.  噪声与振动控制. 2014(03)
[9]有限差分法模拟电梯悬挂系统横向受迫振动[J]. 王文,钱江.  振动工程学报. 2014(02)
[10]深水隔水管横向振动力学分析[J]. 李子丰,王鹏,赵民,李雪娇.  振动.测试与诊断. 2013(06)

硕士论文
[1]钻柱升沉补偿系统设计与动力响应分析[D]. 刘彦武.中国石油大学 2010



本文编号：3196949