深水测试管柱应力分布规律与动态响应分析

发布时间：2021-11-15 14:50

　　为了研究深水测试管柱在不同工况下的应力分布规律及内压波动对管柱动态响应参数的影响,根据深水测试管柱作业特点及结构,推导了测试管柱的轴向力、轴向应力、径向应力和环向应力计算公式,建立了海水段测试管柱的横向及纵向振动模型。根据不同工况,建立了测试管柱的有限元模型,进行了测试管柱最大应力及内压波动下的动力响应分析。研究结果表明:测试管柱各段的最大应力随水深的增加而减小、随悬挂力的增大而增大;由于泊松耦合的影响,最大应力与水深的变化率随着内外压差的增大而增大;初开井前,由于测试管柱的内加压和环空泄压,测试管柱出现最大应力,其值为255. 7 MPa,但各工况下测试管柱的安全系数满足强度使用要求;内部压力波动周期对测试管柱的应力响应影响显著,低周期的内压波动使管柱应力过度增大,管柱易发生危险。研究结果可为深水测试管柱的强度研究提供一定的指导。 

【文章来源】：石油机械. 2020,48(03)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

测试管柱单元受力简图

LS-A井海水段的水深为975 m，主体油管内径85.7 mm、外径114.3 mm。在ABAQUS中建立测试管柱的全尺寸分析模型，模型考虑了扶正器、储能器、变扣短节和提升短节等关键部件的尺寸参数。测试管柱的局部网格如图3所示。2.2 材料参数与边界条件

根据测试前期的设计需求，进行了测试悬挂力为F±30%F内的管柱强度分析(F=1 066 k N)。不同工况下测试管柱最大应力随水深变化规律如图4所示。由图4可知:随着水深的增加测试管柱的最大应力减小，最大应力位于管柱内壁，同时在上下扶正器位置管柱的最大应力突变减小;随着悬挂力的增大，测试管柱各水深处的最大应力增大。因此，在实际作业时，考虑到顶驱及提升框架的重力，在管柱满足强度要求的情况下，选取1 066 kN作为悬挂器坐挂后大钩的悬挂力。

【参考文献】：
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本文编号：3496985