海洋钻井隔水管力学问题研究

发布时间：2017-04-24 21:01

  本文关键词：海洋钻井隔水管力学问题研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：钻井隔水管是海洋钻井中的关键设备之一,同时也是薄弱易损的构件之一。深入分析钻井隔水管的固有频率和动力响应对钻井隔水管的强度、刚度和稳定性分析具有非常重要的意义。目前关于钻井隔水管的固有频率和动力响应的研究主要集中在钻井隔水管的尺寸、顶部张力对其影响。钻井隔水管在海水中的运动属于大位移、小变形,内部钻柱随着钻井隔水管一起运动。所以有必要分析讨论钻柱质量对钻井隔水管的固有频率和动力响应的影响。通过建立钻井隔水管力学模型,推导出固有频率计算公式,计算、分析了钻柱质量、顶部张力对钻井隔水管固有频率的影响。研究表明:忽略钻柱质量将对钻井隔水管固有频率产生较大误差,最大相对误差约6.2%。推导出了钻井隔水管动力响应方程,分别计算、讨论了波浪周期和波浪高度等因素对其动力响应的影响。研究表明:忽略钻柱质量将对钻井隔水管动力响应产生较大误差,最大相对误差约1.96%。通过有限元法分析了钻井隔水管固有频率,实例的钻井隔水管处于安全的工作状态。钻井隔水管的动力响应的误差为7.05%。考虑底部张力时,在x轴、y轴、z轴钻井隔水管的应力集中在不同处,且最大应力为347MPa。当底部铰支链转角变化时,应力集中也发生变化。
【关键词】：海洋钻井隔水管 力学问题 固有频率 动力响应 有限元法
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE951
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-12
• 1.1 研究意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.2.1 国内研究现状8-9
• 1.2.2 国外研究现状9-10
• 1.3 本文研究的主要内容10
• 1.4 本文创新点10-12
• 第二章 钻井隔水管的系统组成及海洋环境载荷分析12-21
• 2.1 钻井隔水管系统简介12-14
• 2.1.1 钻井隔水管系统组成12-14
• 2.1.2 钻井隔水管用途14
• 2.2 钻井隔水管所受载荷分析14-20
• 2.2.1 钻井隔水管所受载荷14-16
• 2.2.2 海洋环境载荷16-18
• 2.2.3 海洋环境载荷确定方法18-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第三章 深水钻井隔水管固有频率研究21-35
• 3.1 深水钻井隔水管固有频率的理论研究21-27
• 3.1.1 平台无偏移21-24
• 3.1.2 平台有偏移24-27
• 3.2 钻井隔水管固有频率计算27-28
• 3.3 钻柱质量和截面尺寸对钻井隔水管固有频率的影响28-30
• 3.3.1 钻柱质量对钻井隔水管固有频率的影响29
• 3.3.2 钻柱的截面尺寸对钻井隔水管固有频率的影响29-30
• 3.3.3 考虑压井管线与外部节流下钻柱质量对钻井隔水管固有频率的影响30
• 3.4 其它因素对钻井隔水管固有频率的影响30-34
• 3.4.1 截面尺寸对钻井隔水管固有频率的影响30-31
• 3.4.2 钻井液密度对钻井隔水管固有频率的影响31-32
• 3.4.3 顶部张力对钻井隔水管固有频率的影响32
• 3.4.4 底部倾角对钻井隔水管固有频率的影响32-33
• 3.4.5 水深对钻井隔水管固有频率的影响33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第四章 海洋钻井隔水管动力响应分析35-45
• 4.1 钻井隔水管动力学方程的建立35-38
• 4.2 海洋钻井隔水管动力响应分析38-39
• 4.3 钻井隔水管动力响应算例分析39-40
• 4.4 各种因素对钻井隔水管动力响应的影响40-44
• 4.4.1 顶部张力对钻井隔水管动力响应的影响40-41
• 4.4.2 钻井隔水管截面尺寸对其动力响应的影响41
• 4.4.3 钻井液返回速度对钻井隔水管动力响应的影响41-42
• 4.4.4 海水的深度对钻井隔水管动力响应的影响42-43
• 4.4.5 波浪周期对钻井隔水管动力响应的影响43
• 4.4.6 波浪高度对钻井隔水管动力响应的影响43-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第五章基于ANSYS下钻井隔水管的动力分析45-59
• 5.1 ANSYS功能介绍45-47
• 5.1.1 ANSYS软件的求解类型45
• 5.1.2 海洋钻井隔水管分析中常用的ANSYS单元介绍45-47
• 5.2 钻井隔水管的实例建模分析47-49
• 5.2.1 钻井隔水管的几何参数47
• 5.2.2 材料属性47-48
• 5.2.3 载荷分析48-49
• 5.3 模拟流程49-53
• 5.3.1 钻井隔水管模拟时的基本假设49-50
• 5.3.2 钻井隔水管模拟流程50-53
• 5.4 求解及结果分析53-58
• 5.4.1 钻井隔水管频率分析53-54
• 5.4.2 钻井隔水管动力响应分析54
• 5.4.3 钻井隔水管应力集中分析54-58
• 5.5 本章小结58-59
• 第六章 结论和展望59-60
• 6.1 结论59
• 6.2 展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-64
• 硕士研究生期间发表的论文64-65

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐兴平;王龙庭;;受撞浅海隔水管复位分析[J];石油矿场机械;2008年04期

2 孙友义;陈国明;畅元江;鞠少栋;;超深水隔水管悬挂动力分析与避台风策略探讨[J];中国海洋平台;2009年02期

3 孙友义;陈国明;畅元江;许亮斌;;基于涡激抑制的隔水管浮力块分布方案优化[J];中国石油大学学报(自然科学版);2009年03期

4 鞠少栋;畅元江;陈国明;陈黎明;许亮斌;;深水钻井隔水管悬挂窗口确定方法[J];石油学报;2012年01期

5 韩春杰;陈明明;闫铁;;深水环境下隔水管的横向自由振动分析[J];应用力学学报;2012年03期

6 李中;杨进;曹式敬;黄熠;郭永宾;谢仁军;;深海水域钻井隔水管力学特性分析[J];石油钻采工艺;2007年01期

7 畅元江;陈国明;许亮斌;殷志明;王宏安;;深水顶部张紧钻井隔水管非线性静力分析[J];中国海上油气;2007年03期

8 王海峡;赵广慧;;波流极值载荷作用下隔水管的非线性分析[J];石油矿场机械;2008年11期

9 王海峡;赵广慧;余长柏;章靖;李维国;;充液钻井隔水管的非线性动力特性分析[J];石油矿场机械;2010年05期

10 张炜;范春英;王娜;;深水钻井隔水管漂浮减重技术[J];石油机械;2010年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 高宝奎;;深水隔水管动态变形有限单元分析[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年

2 邓欣;鞠少栋;陈国明;畅元江;;1830m超深水钻井隔水管系统分析[A];2010年度海洋工程学术会议论文集[C];2010年

3 弓大为;;海洋隔水管的受力分析[A];2003年度海洋工程学术会议论文集[C];2003年

4 朱海龙;孙宝江;高永海;;大直径隔水管携岩工艺及计算[A];2008年度海洋工程学术会议论文集[C];2008年

5 吴豪;段梦兰;林文惠;;钻井隔水管时域非线性有限元分析[A];北京力学会第19届学术年会论文集[C];2013年

6 李妍;马万俊;高德利;;钻井隔水管基本周期简化计算方法[A];第19届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ册）[C];2010年

7 陈才虎;王耀锋;杨红刚;;深水钻井隔水管快速连接技术研究[A];2011年石油装备学术研讨会论文专辑[C];2011年

8 彭朋;陈国明;;深水钻井隔水管磨损评估及保护措施分析[A];2008年度海洋工程学术会议论文集[C];2008年

9 畅元江;陈国明;鞠少栋;;国外深水钻井隔水管系统产品技术现状与进展[A];2008年石油装备学术年会暨庆祝中国石油大学建校55周年学术研讨会论文集[C];2008年

10 畅元江;陈国明;王荣耀;鞠少栋;;深水钻井隔水管系统钻前设计软件开发与验证[A];纪念徐秉汉院士船舶与海洋结构力学学术会议论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前9条

1 亢峻星;什么样的隔水管能适应深水作业[N];中国船舶报;2009年

2 记者 甘丰录;宝石公司深水钻井隔水管样机试制成功[N];中国船舶报;2011年

3 记者 梁茵邋通讯员 王颖;宝石机械公司着手开发深水钻井隔水管[N];中国石油报;2008年

4 通讯员 江艳;我国首台海洋钻井隔水管装置亮相国际展[N];中国石油报;2010年

5 记者 甘丰录;国内首根深水钻井隔水管接头通过拉伸试验[N];中国船舶报;2011年

6 记者 陈青　通讯员 康莹;国产首根高强度海洋钻井隔水管试制成功[N];中国石油报;2011年

7 田惠;中国海油再度牵手阿科克瓦那[N];中国石化报;2007年

8 王哲;宝石公司海洋钻井隔水管装置试制完成[N];中国船舶报;2010年

9 记者 钱兰;曙光大力开拓国内市场[N];泰州日报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 付英军;深水无隔水管段钻井关键力学问题研究[D];西南石油大学;2013年

2 刘秀全;深水钻井隔水管完整性及台风事故应对策略研究[D];中国石油大学(华东);2014年

3 彭朋;深水钻井隔水管寿命管理技术研究[D];中国石油大学;2009年

4 孙友义;深水钻井隔水管强度评价方法及应用研究[D];中国石油大学;2009年

5 王鹏;深水钻井隔水管系统动力响应及力学耦合行为[D];东北石油大学;2014年

6 林海花;隔水管涡激动力响应及疲劳损伤可靠性分析[D];大连理工大学;2008年

7 畅元江;深水钻井隔水管设计方法及其应用研究[D];中国石油大学;2008年

8 鞠少栋;深水钻井隔水管及井口作业分析与决策研究[D];中国石油大学（华东）;2012年

9 周俊昌;海洋深水钻井隔水管系统分析[D];西南石油学院;2001年

10 谷斐;隔水管涡激振动抑制装置的流动控制实验研究[D];上海交通大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 孟凡召;隔水管动态响应分析[D];中国石油大学;2010年

2 汤燕;深水隔水管法兰系统的安全性能研究[D];华南理工大学;2015年

3 张磊;深水钻井隔水管反冲控制技术研究[D];中国石油大学(华东);2014年

4 董薇;浅海隔水管张紧力计算及张紧器结构设计[D];中国石油大学(华东);2014年

5 张宁;隔水管横向振动特性与浮力块配置优化[D];燕山大学;2016年

6 汤建冬;深水钻井隔水管与防喷器组风险分析[D];浙江大学;2016年

7 刘珊珊;深水钻井隔水管耦合力学分析与数值模拟[D];东北石油大学;2016年

8 万长成;深水钻井隔水管力学特性与涡激振动研究[D];西南石油大学;2016年

9 范鹏飞;海洋深水钻井隔水管系统力学特征及施工参数优化研究[D];西南石油大学;2016年

10 冯钰钦;海洋钻井隔水管变形特性的理论与仿真分析研究[D];西南石油大学;2016年

  本文关键词：海洋钻井隔水管力学问题研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：324932