深水钻井隔水管三维涡激振动理论模型

摘要：

隔水管作为深水钻井的关键设备,国内外均对其涡激振动开展了大量的理论与实验研究,但都主要针对隔水管在横向的涡激振动,并没有考虑隔水管同时受到横向以及流向的耦合作用.为此,利用旋涡动力学理论,建立了同时考虑流向静态变形以及流向与横向耦合作用下的深水钻井隔水管三维涡激振动理论模型,采用有限单元法结合Newmark-β法对模型进行求解,并在深水试验池开展了相似实验对模型进行验证,编制了计算分析程序,模拟了不同海流流速下隔水管涡激振动模态以及三维空间形态,探索了三维空间下隔水管涡激振动响应机理.模拟结果表明:①随着表面流速的增大隔水管横向以及流向的振动模态分别增大,且流向振动模态阶次大于横向振动模态阶次,横向振动幅值远大于流向振动幅值;②隔水管流向的静态变形远大于流向涡激振动变形,流向的变形形态主要受静态变形的影响;③隔水管在横向以及流向涡激振动耦合作用下,空间形态变得扭曲,在进行隔水管组合配置设计时应该同时考虑来自横向和流向的影响.

关键词：涡激振动、横向振动、流向振动、振动模态、深水钻井、隔水管、三维

所属期刊栏目：36

分类号：TE2;TE5

资助基金：国家自然科学基金项目"基于钻井系统动力学的深海钻井升沉补偿系统机理研究"51274171;国家科技重大专项"深水油气井测试关键技术研究"2011ZX05026-001-07

在线出版日期：2016-03-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：106-114