一、海洋深水钻井隔水管动力分析(论文文献综述)
宋广明[1](2021)在《深水隔水管柱力学及垂直系统与涡激振动抑制的研究》文中研究说明随着深水油气勘探开发活动的增加,海洋钻井工程中薄弱易损的关键构件——隔水管柱,所处的工况愈发恶劣,其力学行为也愈发复杂,并造成多种危害,严重影响施工作业。深水隔水管柱在恶劣工况下,往往会产生较大弯曲变形进而造成管柱损伤甚至引发安全事故,而目前在隔水管力学特性的研究中很少考虑管柱的几何非线性变形。弯曲变形的隔水管柱极易与其内部的钻柱相互摩擦并产生磨损,显着影响作业安全和效率,而调整隔水管系统中的设备参数、使用钻杆保护器等措施并不能从根本上解决该问题。涡激振动是造成隔水管柱损伤的另一个主要因素,而现有的涡激振动抑制装置还存在一些不足。本文建立了深水钻井隔水管柱大挠度几何非线性三维模型,研究了相关求解方法以及几何非线性对隔水管柱力学计算的影响。该模型考虑了管柱的轴向线弹性变形、纵向振动、运动管柱相对海洋流体质点的速度矢量变化。使用奇异函数对管柱上的不连续量进行表达,并与Galerkin有限元法结合使计算求解更加直观、简便。采用Newmark-β法进行时域迭代、Newton-Raphson法建立增量方程求解,并编写了MATLAB计算程序。研究表明:几何非线性对隔水管柱力学特性计算结果的影响较明显。基于上述模型和计算方法研究了复杂海洋工况下隔水管柱的力学特性。对隔水管柱进行了模态分析,对海流作用下的隔水管柱进行了静力分析,以海流为背景流对线性波浪、内孤立波及二者联合作用下的管柱动力响应进行了分析,基于不相关原则(倾斜圆柱体的涡激振动与平行于轴向的来流分量无关)对海流作用下隔水管柱的涡激振动进行了分析。研究发现:浮力块、海流流速、不同海洋波流的方向夹角对管柱的动力特性影响较大,涡激振动中管柱各向位移响应均具有窄带特征。为了减少隔水管柱的弯曲变形,研究了一种能使隔水管柱在海洋工况下实时保持垂直的装置——深水钻井隔水管垂直系统,分别进行了结构设计、模拟实验、结构优化计算和力学分析。结合现有隔水管系统和海洋系泊装备对其结构进行了概念设计,并进行了模拟实验。建立了隔水管垂直系统计算模型,采用粒子群优化法对垂直系统的结构进行了优化,并进行了力学分析。研究发现:垂直系统能有效减少隔水管柱在海洋载荷下的弯曲变形和动力响应幅值,且满足现有隔水管的材料强度要求。为了减少隔水管在海洋工况下的涡激疲劳损伤,通过水流模拟实验研究了一种以双尾缘锯齿形飘带结构为主的涡激振动抑制装置。基于仿生学原理,对隔水管柱涡激振动抑制装置的结构进行了研究,采用粒子图像测速技术对抑制装置模型附近的流场进行了分析。研究发现:双尾缘锯齿形飘带结构能有效抑制水流中管柱后方漩涡的产生和发展,进而能抑制涡激振动。
李旭[2](2020)在《深水钻井隔水管与井口耦合力学分析》文中研究说明由于深水条件下隔水管柱的受力非常复杂,隔水管在波涛与海流力的作用下极易引发管柱损坏而导致钻井液泄露等问题对生态环境造成极大威胁,隔水管与井口系统稳定性对海洋石油安全高效的生产与开发起着决定性的作用。因此本文开展了深水钻井隔水管与井口系统耦合力学分析的研究。以深水钻井隔水管与井口系统为研究对象,考虑风浪流载荷和隔水管结构的影响,分别建立了深水钻井隔水管与井口耦合的静力学模型和深水隔水管动力学模型。基于静力学模型确定深水钻井隔水管与井口系统的安全作业窗口,为钻井工程提供理论指导。本文主要研究内容:(1)查阅深水钻井隔水管和井口系统力学分析的相关文献,确定研究方案。(2)根据隔水管的变形特点(小应变大变形),通过能量法(有限元法)建立隔水管与井口耦合的静力学模型,由高斯消元法进行求解。并分析了各个因素(如浮力块、张力、钻井平台偏移等)对隔水管与井口系统变形的影响规律。(3)考虑风浪流载荷、钻井液密度和张力等因素,基于深水钻井隔水管与井口系统的静力学模型,建立了以钻井平台偏移值和海流速度为参数的隔水管安全作业窗口。(4)通过能量法和拉格朗日方程建立了隔水管的动力学模型,并由直接积分法New Marks进行求解。分析了张力大小、浮力块覆盖率、平台漂移量等因素对隔水管最大振荡点纵、横向位移的影响。由BSI和UK Den理论计算了在各个因素影响下深水隔水管的疲劳寿命。(5)基于上述研究,通过MATLAB软件的GUI界面开发了深水钻井隔水管与井口系统力学分析软件。用于分析在风浪流载荷作用下,隔水管与井口的变形、强度和疲劳寿命,指导隔水管现场作业。
高德利,王宴滨[3](2019)在《海洋深水钻井力学与控制技术若干研究进展》文中进行了进一步梳理深水钻井是深水条件下海洋油气工程关键环节之一。与近海浅水钻井不同,深水钻井必须面对更为复杂的海洋深水环境和作业条件,面临"下海、入地"的双重挑战,需要使用浮式钻井作业平台,采用特殊的深水管具系统(包括深水导管、送入管柱、钻井隔水管、套管柱等)、水下智能控制系统等,建立安全稳定的水下井口与钻井系统,具有高科技、高投入及高风险等基本特征。深水钻井管具是实施深水钻井工程不可或缺的基本工具,深水钻井管具系统在服役过程中受到海洋深水环境载荷和作业载荷的作用,表现出复杂的力学行为。通过主要介绍深水送入管柱、深水导管、深水钻井隔水管及深水水下井口等方面的研究进展,对深水钻井管具力学研究与工程实践具有参考价值。
朱岩[4](2019)在《悬挂隔水管系统力学特性分析》文中研究表明隔水管在下放安装或者遭遇恶劣环境中断作业时,需要将LMRP(底部总成)与BOP(井口防喷器)断开,使隔水管系统处于悬挂状态。隔水管的悬挂状态有起下、悬挂和紧急撤离三种。在隔水管悬挂过程中,除了受自身重力以及浮力块提供的浮力之外,还承受着复杂波浪海流作用、隔水管上部钻井船运动所带来的动态载荷等。随着作业水深的逐渐增大,隔水管所受环境荷载更加复杂剧烈,悬挂作业的隔水管可能会发生强度破坏,挠性接头的扭转破坏,月池碰撞等严重事故,在避台撤离过程中还存在触底的可能。本文采用有限元计算软件ABAQUS建立自LMRP至上部伸缩节外筒的软、硬悬挂隔水管模型。根据给定钻井船RAO,在MATLAB中设计计算了船体在不同航速以及波浪海流参数下的六个自由度方向的时域运动响应,作为动边界施加悬挂隔水管上部。硬悬挂模型下船体运动直接通过上部挠性接头传递给隔水管,软悬挂则通过非线性弹簧模拟的张紧器传递给下部立管。研究分析了非台风期的硬悬挂模式以及十年一遇台风期软、硬悬挂模式避台撤离过程中的动力特性。利用流体分析软件Fluent建立隔水管二维尺缩模型,计算分析固定立管、双向流固耦合作用下的悬挂隔水管绕流特性。依据ABAQUS分别建立刚性土体支撑与弹性土体支撑的隔水管触底模型,对比两种土体支撑的影响,建立不同触底水深下的隔水管模型,分析触底隔水管系统结构破坏极限。分析表明,硬悬挂模式下,隔水管悬挂长度越长,最大有效张力越大,即隔水管越接近危险状态;与硬悬挂相比,软悬挂有效减小了悬挂荷载的峰值、避免了立管中的动态压缩、减小了立管的运动、减小了立管中应力的变化,所以软悬挂是一种更加安全的悬挂模式;在研究雷诺数区间内,固定立管升阻力系数的变化趋势都为先增大后减小,立管受到沿横流向对称变化的力,通过升阻力系数的频谱分析可知,阻力系数的振动频率大致为升力系数的两倍;受流体力耦合作用下刚性立管的运动轨迹呈现对称的“8”字形状,且横流向的运动幅值大于顺流向的运动幅值;三种抑振装置对立管横流向升力的抑制效果都优于对顺流向阻力的抑制效果,其中减振器对流体力的抑制效果最好;触底使隔水管处于一个极其容易发生结构破坏的状态,通常触底后隔水管上下挠性接头会迅速发生结构损坏,随着触底深度的变浅,隔水管的应力峰值也会很快超过屈服极限。
徐文文[5](2019)在《波浪方向与海流方向不同时隔水管三维振动力学分析》文中认为海洋隔水管是深海油气钻井作业的关键设备之一,同时也是薄弱易损的构件之一。随着深海油气钻井向深水领域的发展,钻井隔水管的受力也越来越复杂,近年来,国内外隔水管相关事故也时常发生,尤其是在深水钻井中。因此,开展深水钻井隔水管三维振动力学特性研究,了解海流与波浪传播方向不同时隔水管的力学特性对于隔水管的设计以及确保深水钻井的作业安全具有重要意义。只有通过分析深海钻井隔水管的力学特性及动力响应,才能准确判断其强度和稳定性及其疲劳寿命。通过对现有大量文献的分析讨论,总结了国内外钻井隔水管动力学及静力学问题的研究成果,主要包括环境载荷、内部载荷以及管内外流体共同作用下交变载荷下的隔水管动力响应。本文主要对深水钻井隔水管三维振动力学特性进行了研究,首先对海洋钻井隔水管进行受力分析,分析其在海洋环境下受到的各种力,包括作用的方向、大小。然后,通过数学及力学的方法,建立力学及力矩平衡方程,依此推导建立了考虑内外流体共同作用下隔水管受力变形的数学模型,并且通过有限差分数值方法对其进行求解;同时利用有限元软件对海洋钻井隔水管进行了数值模拟,模拟其在海洋环境下的受力情况,分析其力学特性,并研究了不同工况下隔水管模型的应力和变形,以及不同条件的改变对海洋钻井隔水管的受力变形的影响,包括海浪周期、波高的改变以及顶张力的变化;最后通过对比理论模型和数值模型的分析结果,综合得出海洋深水钻井隔水管三维振动力学特性,变形规律,以及影响隔水管三维振动的诸多因素。这些研究对海洋钻井隔水管系统的设计以及海洋钻井安全作业具有着重要的意义。
冯思恒[6](2019)在《深水下套管作业管柱载荷分析及安全下放速度研究》文中认为随着陆上和浅海新发现的油田逐渐减少,深海油气资源逐渐成为国内外勘探开发的重点。对于深水油气井钻井工程而言,由于深水钻井作业所面临的海洋工程环境及地质条件比陆地和浅海更为复杂,造成海洋深水钻井作业的风险和成本远大于陆地和浅海作业。因此,提高钻井工程各阶段作业的安全性和作业时效,是节约钻井成本的重要措施。在海底浅部地层导管段和表层套管段的下套管作业过程中,套管送入管柱由于没有隔水管的保护,在海浪、海流等海洋环境载荷以及套管柱重力等联合作用下,其受力和变形会发生复杂变化,同时由于平台的升沉和偏移运动会导致管柱产生受迫振动及伴随运动,加剧送入管柱破坏的风险。此外,由于泥线附近浅部地层承压能力低,过快的套管下放速度可能产生较大的冲击载荷导致井口下沉。也可能产生较大的激动压力使得有效井底压力增加,压漏地层。为了降低浅部地层钻井下套管的作业风险,提高作业安全性,有必要对送入管柱及套管在上述作业工况下的受力变形特征以及安全下放速度进行研究。由于海洋环境载荷的作用及平台的运动,是造成送入管柱受载变形更为复杂的主要原因,为此,本文首先研究了平台在海洋环境载荷作用下的运动模型及其求解算法,并建立了深水波浪载荷、海流载荷对送入管柱作用的计算模型,分析对比了这两种主要海洋载荷的深水特性。为了研究送入管柱的受力变形情况,基于达朗贝尔原理建立了深水送入管柱力学模型和模型求解算法及强度校核方法,根据管柱轴向振动理论与深水表层套管下入工况,建立了作业管柱的轴向振动模型。为了评价套管下放时井口及井筒的安全承压条件,本文研究了井口承载力与井筒激动压力计算方法,建立了考虑升沉运动和作业管柱振动的套管安全下放速度模型。基于本文所建模型及其求解算法,结合安全下套管的工程应用需求,采用C#语言设计和开发了深水钻井下表层套管管柱载荷及安全下放速度分析软件。现场作业实例验证表明,本文模型和算法计算结果合理,软件功能稳定可靠。应用所编软件,分析了海流速度、下部套管柱重力、平台偏移量等因素对送入管柱受力与变形的影响。对比了不同的套管过提重量、钻井液参数、海浪波高、地层破裂压力等条件下的套管下放速度。结果表明:海流速度对送入管柱的受力与变形特征影响较大;下部套管柱重力越大,其变形与弯矩越小;适当的平台偏移有助于减小顶部弯矩与转角;随着导管入泥深度的增加,井口的轴向承载力逐渐增大,而随着套管过提重量的增大,套管安全下放速度也随之增大;随着钻井液密度、稠度系数的增加,井底产生的激动压力增大,对应的套管最大下放速度降低;当地层破裂压力增大时,套管最大下放速度增加;而随着海浪波高的增大,套管最大下放速度降低。本文工作成果可为深水钻井安全下表层套管设计和现场作业提供参考和辅助。
张言开[7](2019)在《深水钻井机械系统在环境载荷下的力学特性研究》文中提出海洋深水钻井工程属于当前石油工业领域中涉及前沿技术与创新发展最为活跃的领域之一。由于海洋环境中水体受海浪,海流及重力作用影响,因而具备较强的非确定性、随机性、环境参数极端性等一系列复杂多变的特征,故海洋钻井工程相对于陆地钻井工程的,其具有更高的工作研发难度及成本。在海洋深水钻井系统中,以海洋水体与空气相界面为分界,可将钻采系统划分为海上平台部分及水下部分。本文则着墨于对海洋钻井工程中的水下部分进行研究,并综合考量水体环境对水下钻采系统的综合影响,以其力学响应特征为分析目标采用相关领域分析方法进行综合研究,其研究内容如下:(1)深水钻井隔水管受波流作用影响分析在基于海水波浪理论、海流理论的环境载荷分析的前提下,同时考虑了隔水管内钻具对隔水管的综合影响。利用弹性力学工具对隔水管系统构建数学模型并采用有限差分法对描述隔水管力学响应的状态方程进行了求解分析,并在结果处理环境中就海洋平台漂移量、波浪变化及海洋水体深度变化等变量进行了不同情况下的研究。(2)水下井口系统受海流作用影响分析分析水下井口系统时常采用的简化模型在本文中被以较为精确的模型进行了替代,并基于流固耦合模拟方法阐述了传统方法的局限于不足并给出了较为完整的水下井口系统受力响应情况,给出了一种新的水下井口拖曳系数判别依据,并在综合影响因素对1000m级水下井口的受力情况进行了仿真模拟。(3)基于桩基理论的表层导管系统对水下钻井系统整体的影响研究将桩基理论引入水下钻井系统泥线下隔水管与水泥环组成的体系进行分析;对水下钻井系统所处土体环境及工作环境进行了研究并采用土力学中的p-y曲线法进行其水平与垂直承载力的分析,讨论了在工作状态下水平度的状况。
万乐飞[8](2019)在《深水钻井隔水管疲劳检测规划研究》文中认为深水钻井隔水管系统是连接海上平台和海底井口的关键装备,受海洋自然环境的影响长期处于振动状态,易发生隔水管疲劳失效事故,疲劳检测是预防隔水管疲劳失效的重要途径,但尚未形成一套行之有效的深水钻井隔水管疲劳检测规划方法。针对此问题,本论文结合国家“十三五”科技重大专项子课题“深水隔水管-水下井口全寿命完整性技术及工程应用”,开展深水钻井隔水管疲劳检测规划方法研究,相关研究成果为我国南海深水钻井隔水管疲劳检测规划提供科学依据,具有重要的学术价值和工程意义。主要的研究内容和结论如下:(1)综合考虑隔水管不同作业模式(连接作业、安装作业和悬挂作业)以及不同疲劳模式(波激疲劳和涡激疲劳),建立深水钻井隔水管系统作业综合疲劳分析模型,可更精确地模拟隔水管系统疲劳裂纹扩展过程及疲劳失效状态。(2)研究隔水管疲劳缺陷无损检测方法,基于ACFM检测技术开发一套隔水管无损检测系统,并在传统缺陷检测的一元概率模型(POD)以及精度模型的基础上,提出了同时考虑隔水管疲劳裂纹长度和深度的二元POD模型;开展隔水管疲劳裂纹检测试验研究,建立基于ACFM的隔水管疲劳裂纹缺陷检测POD模型和精度模型。(3)基于贝叶斯网络融合深水钻井隔水管疲劳失效分析模型以及缺陷检测模型,建立隔水管疲劳裂纹扩展及缺陷检测的动态贝叶斯模型,可实现隔水管疲劳可靠性评估及更新,并深入探讨不同检测时间、不同检测结果与隔水管疲劳可靠性模型中各随变量的之间关系。(4)基于影响图建立深水钻井隔水管疲劳检测规划模型,以我国南海隔水管为例开展隔水管疲劳检测规划分析,并与传统隔水管检测方案对比,结果表明本文提出的检测规划模型可在保障安全的基础上降低隔水管的管理费用,并给出一套隔水管疲劳检测规划框架,便于隔水管疲劳检测规划方法的应用及实施。
窦文婷[9](2019)在《深水钻井隔水管系统参数激励响应分析》文中进行了进一步梳理隔水管系统作为连接海上平台与海底井口的一种重要设备,不仅受到波浪、海流、风等自然环境所造成的载荷作用,平台的升沉运动也会造成隔水管系统顶部载荷的变化,进而造成隔水管系统内部几何刚度的变化,产生参数激励现象,对隔水管系统的安全作业造成重大的威胁。本文依托国家“973”项目“海洋深水油气安全高效钻完井基础研究”子课题“深水海底井口-隔水管-平台动力学耦合机理与安全控制”,采用有限元方法对深水钻井隔水管系统的参激振动现象进行深入研究,开展深水钻井隔水管系统参激振动实验分析,形成有限元参数激励理论模型和参激振动仿真求解器,得出参激振动响应规律,为我国深水钻井安全作业提供理论依据。本文的主要研究内容总结如下:(1)在常规深水钻井隔水管系统理论模型的基础上提出深水钻井隔水管系统参数激励理论模型。采用Galerkin方法将隔水管系统的参激振动理论模型转化为Mathieu方程,基于Mathieu方程开展深水钻井隔水管系统的参激振动稳定性区域研究。分别分析考虑阻尼和不考虑阻尼对隔水管系统参激振动不稳定性区域的影响,并对深水钻井隔水管系统参激振动响应特性进行分析。(2)考虑到模态叠加分析方法的不足,建立深水钻井隔水管系统参数激励有限元分析模型,采用Newmark积分法对深水钻井隔水管系统参激振动有限元模型进行求解。利用MATLAB建立深水钻井隔水管系统固有频率和参数激励分析求解器,通过VC++与MATLAB混合编程搭建深水钻井隔水管系统参数激励响应分析仿真平台。(3)基于深水钻井隔水管系统参数激励响应分析求解器,对隔水管系统连接工况和悬挂工况下的参数激励现象进行模拟分析,确定深水钻井隔水管系统参激振动响应规律。将基于有限元法得出的深水钻井隔水管系统参激振动响应结果与基于Mathieu方程分析方法得出的响应结果进行对比,验证有限元分析方法的准确性及优势。基于连接工况分析不同因素对深水钻井隔水管系统参激振动响应的影响,提出减小或避免隔水管系统参激振动的方法。(4)设计了深水钻井隔水管系统参激振动实验模型及实验方案,对平台升沉运动引起的隔水管系统参激现象进行实验模拟,进一步验证深水钻井隔水管系统参激振动响应规律。通过求解器对实验模型进行仿真并与实验结果对比,验证有限元法及参激振动求解器的准确性,进一步完善深水钻井隔水管系统参数激励有限元分析方法。
王国荣,曾诚,毛良杰,李阳[10](2018)在《深水钻井隔水管系统配置及动力学特性分析》文中研究说明针对钻井隔水管钻井隔水管问题,总结了海洋隔水管基本配置特征,使用变分原理推导了隔水管动力学数学方程,确定了考虑上下端旋转刚度的边界条件,建立了波浪载荷影响下的隔水管动力响应分析模型,利用埃尔米特三次差值函数对其进行离散,分析了不同工况对隔水管变形特性的影响。结果表明,顶张力越大,隔水管的位移越小;海流类型对隔水管的变形特征具有明显影响;海流的表面流速对隔水管的变形影响十分显着,表面流速增加时,隔水管位移大大增加;常规海况下,风速较低,风速对隔水管动力响应的影响很小;但当系统遭遇极端天气(如台风)时,隔水管的位移会明显增加。
二、海洋深水钻井隔水管动力分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、海洋深水钻井隔水管动力分析(论文提纲范文)
(1)深水隔水管柱力学及垂直系统与涡激振动抑制的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 国内外研究现状及分析 |
1.2.1 海洋钻井隔水管柱力学特性研究 |
1.2.2 减少隔水管柱弯曲的研究 |
1.2.3 隔水管涡激振动抑制装置研究 |
1.3 课题来源及本文的主要研究内容 |
1.3.1 课题来源 |
1.3.2 本文的主要研究内容 |
第2章 深水钻井隔水管柱力学分析通用模型及解法 |
2.1 海洋环境载荷及水动力计算方法 |
2.1.1 海洋波流 |
2.1.2 作用在小尺度孤立倾斜圆柱上的水动力 |
2.1.3 涡激振动 |
2.2 海洋钻井隔水管柱力学分析通用模型 |
2.2.1 带有不连续载荷的弹性细长杆模型 |
2.2.2 海洋环境中管柱所受载荷的矢量表达 |
2.2.3 深水钻井隔水管柱几何非线性三维计算模型 |
2.3 海洋钻井隔水管柱力学问题求解方法 |
2.3.1 弹性细长杆模型中Lagrange乘子线性化 |
2.3.2 求解动力响应的直接积分法 |
2.3.3 基于弹性细长杆模型的有限差分法 |
2.3.4 弹性细长杆模型Galerkin有限元法 |
2.3.5 不连续量数值处理方法 |
2.3.6 非线性Galerkin有限元法的计算和编程 |
2.3.7 几何非线性对隔水管柱力学计算的影响 |
2.4 本章小结 |
第3章 常规深水钻井隔水管柱力学特性分析 |
3.1 深水钻井隔水管柱静力特性分析 |
3.1.1 挠性接头的影响 |
3.1.2 顶张力的影响 |
3.1.3 顶部水平位置的影响 |
3.2 海洋钻井隔水管柱模态分析 |
3.2.1 浮力块对模态的影响 |
3.2.2 顶张力对固有频率的影响 |
3.2.3 管柱长度对固有频率的影响 |
3.3 线性波浪作用下隔水管柱力学特性分析 |
3.3.1 模型和计算参数选取 |
3.3.2 线性波浪作用下隔水管柱力学特性概况 |
3.3.3 线性波浪与海流方向夹角的影响 |
3.3.4 波浪周期的影响 |
3.3.5 波高的影响 |
3.3.6 海流流速的影响 |
3.3.7 挠性接头的影响 |
3.3.8 顶部裸管长度的影响 |
3.3.9 顶张力的影响 |
3.3.10 顶部水平位置的影响 |
3.3.11 线性波浪作用下隔水管柱力学特性总结 |
3.4 内孤立波作用下隔水管柱力学特性分析 |
3.4.1 计算参数选取 |
3.4.2 内孤立波与海流同向时管柱的力学特性 |
3.4.3 内孤立波与海流方向垂直时管柱的力学特性 |
3.4.4 内孤立波与线性波浪共同作用下管柱的力学特性 |
3.5 深水钻井隔水管柱涡激振动分析 |
3.5.1 计算参数选取 |
3.5.2 海流作用下管柱的涡激振动 |
3.6 本章小结 |
第4章 深水钻井隔水管垂直系统研究 |
4.1 深水钻井隔水管垂直系统设计 |
4.1.1 隔水管垂直系统方案设计 |
4.1.2 主要结构概念设计 |
4.1.3 拉绳选型 |
4.1.4 对现有隔水管系统的影响 |
4.1.5 作业流程设计 |
4.2 隔水管垂直系统模拟实验 |
4.2.1 实验方法 |
4.2.2 实验装置 |
4.2.3 结果分析 |
4.3 隔水管垂直系统力学分析模型 |
4.3.1 力学模型 |
4.3.2 管柱的数学模型 |
4.3.3 拉绳的数学模型 |
4.3.4 垂直系统数学模型 |
4.4 隔水管垂直系统拉绳布置方案优化 |
4.4.1 海况和工况参数 |
4.4.2 方案初选 |
4.4.3 方案优化 |
4.4.4 计算结果 |
4.5 垂直系统中隔水管柱力学特性分析 |
4.5.1 静力特性 |
4.5.2 动力特性 |
4.5.3 对垂直系统设计方案的验证和指导 |
4.6 本章小结 |
第5章 羽翼形隔水管涡激振动抑制装置研究 |
5.1 隔水管涡激振动被动抑制机理研究 |
5.2 涡激振动抑制装置结构研究 |
5.2.1 设计依据 |
5.2.2 装置结构 |
5.2.3 工作原理 |
5.3 涡激振动抑制装置模拟实验研究 |
5.3.1 实验原理和方案 |
5.3.2 实验装置 |
5.3.3 参数选取 |
5.3.4 测量结果及分析 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录 |
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
(2)深水钻井隔水管与井口耦合力学分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 主要研究内容和研究路线 |
第二章 深水隔水管与井口系统及载荷分析 |
2.1 深水钻井隔水管系统简介 |
2.2 海底井口系统 |
2.3 海洋载荷相关理论 |
2.4 隔水管疲劳强度 |
2.5 本章小结 |
第三章 隔水管与井口系统耦合静力学分析 |
3.1 基本假设 |
3.2 隔水管与井口系统耦合静力学模型 |
3.3 隔水管与井口系统影响因素分析 |
3.4 安全作业区间 |
3.5 本章小结 |
第四章 深水隔水管动力学分析 |
4.1 有限元原理 |
4.2 深水隔水管动力学方程 |
4.3 模型求解方法 |
4.4 模型及计算方法验证 |
4.5 各种因素对深水隔水管动力响应的影响 |
4.6 本章小结 |
第五章 隔水管与井口系统的力学分析软件 |
5.1 软件功能简介 |
5.2 软件应用及方法 |
5.3 功能模块相关代码 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
个人简介 |
(3)海洋深水钻井力学与控制技术若干研究进展(论文提纲范文)
1 深水导管喷射安装 |
1.1 送入管柱设计与强度校核 |
1.2 深水导管喷射工艺参数设计 |
1.3 水下井口管土相互作用及稳定性 |
2 深水钻井隔水管力学行为 |
2.1 安装过程中的隔水管力学行为 |
2.2 正常连接状态下的隔水管力学行为 |
2.3 紧急脱离时的隔水管力学行为 |
2.4 悬挂状态的隔水管力学行为 |
2.5 深水钻井隔水管顶张力优化分析 |
3 深水井筒完整性研究 |
4 深水管柱力学模拟实验方法 |
5 结 论 |
(4)悬挂隔水管系统力学特性分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 悬挂隔水管系统动力分析研究现状 |
1.2.2 深水隔水管系统涡激振动分析研究现状 |
1.2.3 深水隔水管触底力学分析研究现状 |
1.3 主要研究内容和技术路线 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 主要研究内容 |
1.3.3 拟解决的关键问题 |
1.3.4 研究方法 |
1.3.5 技术路线 |
第2章 悬挂隔水管系统力学特性分析理论基础 |
2.1 悬挂隔水管系统 |
2.2 立管涡激振动数值模拟以及涡激振动抑制理论基础 |
2.2.1 流体力学控制方程 |
2.2.2 湍流数值模拟 |
2.3 深水钻井隔水管触底力学分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 悬挂隔水管系统动力分析研究 |
3.1 悬挂隔水管系统的基本模式 |
3.2 悬挂隔水管系统轴向动力特性的研究方法 |
3.2.1 数值解析方法 |
3.2.2 有限元分析方法 |
3.3 悬挂隔水管系统力学特性分析 |
3.3.1 悬挂隔水管系统参数配置 |
3.3.2 钻井船时域运动响应分析 |
3.3.3 悬挂隔水管模型模态分析 |
3.3.4 非台风期硬悬挂模式轴向动力分析 |
3.3.5 台风期硬悬挂、软悬挂模式轴向动力分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 悬挂隔水管系统涡激振动分析 |
4.1 涡激振动 |
4.2 流固耦合控制方程求解 |
4.3 涡激振动相关参数及耦合实现 |
4.4 水下立管的绕流问题 |
4.4.1 流场模型 |
4.4.2 不同雷诺数下的固定立管流场分析 |
4.4.3 双自由度下立管流固耦合流场分析 |
4.5 水下立管流体力的抑制 |
4.5.1 附带分隔板的立管流场模拟 |
4.5.2 附带减振器的立管流场分析 |
4.5.3 附属控制杆的立管流场分析 |
4.6 本章小结 |
第5章 悬挂隔水管触底力学分析 |
5.1 隔水管触底分析参数控制及模型建立 |
5.1.1 参数设置及边界条件 |
5.1.2 数值模型的建立 |
5.2 土体变形对隔水管触底后力学特性的影响 |
5.3 考虑土体变形下的悬挂隔水管触底事故分析 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
致谢 |
(5)波浪方向与海流方向不同时隔水管三维振动力学分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及背景 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 课题背景 |
1.2 国内外研究动态 |
1.3 研究目标和内容 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 研究内容 |
第2章 隔水管系统组成及载荷分析 |
2.1 隔水管系统简介 |
2.1.1 隔水管系统产品 |
2.1.2 隔水管作业工况 |
2.2 隔水管所受载荷分析 |
2.2.1 波浪载荷 |
2.2.2 海流载荷 |
2.2.3 隔水管内载荷 |
2.2.4 顶张力 |
2.3 本章小结 |
第3章 隔水管三维振动数学模型 |
3.1 基本假设 |
3.2 建立坐标系 |
3.3 三维振动力学模型 |
3.3.1 单元体的载荷分析 |
3.3.2 三维振动数学模型 |
3.3.3 定解条件 |
3.4 本章小结 |
第4章 三维振动数学模型求解 |
4.1 求解方法 |
4.1.1 数学模型离散化 |
4.1.2 边界条件离散化 |
4.2 计算示例 |
4.3 本章小结 |
第5章 隔水管三维振动有限元分析 |
5.1 ANSYS软件的介绍 |
5.1.1 ANSYS的前后处理器及求解器 |
5.1.2 ANSYS10.0 求解类型分析 |
5.1.3 ANSYS10.0 在海洋工程中的应用 |
5.2 隔水管示例建模 |
5.2.1 隔水管示例几何参数 |
5.2.2 选取单元类型 |
5.2.3 建立几何模型 |
5.2.4 划分网格 |
5.2.5 载荷及约束分析 |
5.3 隔水管三维振动动态仿真 |
5.3.1 模态分析 |
5.3.2 瞬态动力学分析 |
5.3.3 影响因素分析 |
5.4 对比分析理论与仿真结果 |
5.5 分析影响隔水管动力响应因素 |
5.6 本章小结 |
结论 |
附录 符号说明 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
(6)深水下套管作业管柱载荷分析及安全下放速度研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 平台运动国内外研究 |
1.2.2 深水作业管柱载荷国内外研究 |
1.2.3 套管安全下放速度问题的国内外研究 |
1.3 主要研究内容以及技术路线 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第2章 深水钻井下表层套管工况及环境载荷分析 |
2.1 深水钻井下表层套管工况 |
2.2 影响管柱下入安全的平台运动分析 |
2.2.1 半潜式平台结构组成及操作工况 |
2.2.2 平台三自由度运动模型 |
2.2.3 平台升沉运动模型 |
2.2.4 平台所受环境载荷 |
2.2.5 平台运动数值求解算法 |
2.3 深水钻井送入管柱环境载荷模型 |
2.3.1 海流载荷 |
2.3.2 波浪载荷 |
2.4 本章小结 |
第3章 深水钻井送入管柱静力学特性研究 |
3.1 深水钻井送入管柱静力学分析 |
3.1.1 深水钻井送入管柱力学分析模型 |
3.1.2 深水钻井送入管柱力学模型数值算法 |
3.2 深水钻井送入管柱力学模型程序化 |
3.3 送入管柱强度校核模型 |
3.4 本章小结 |
第4章 深水钻井管柱振动分析 |
4.1 深水钻井作业管柱振型与固有频率计算 |
4.2 深水钻井作业管柱轴向振动分析 |
4.2.1 轴向振动模型建立 |
4.2.2 轴向振动固有频率与振型求解 |
4.2.3 轴向受迫振动载荷求解 |
4.3 深水钻井作业管柱轴向振动数值模型程序化 |
4.4 本章小结 |
第5章 深水钻井套管安全下放速度分析 |
5.1 井口承载力计算模型 |
5.1.1 深水钻井井口力学模型 |
5.1.2 表层导管端面载荷与位移 |
5.1.3 表层导管侧向载荷与位移 |
5.1.4 表层导管轴向压缩 |
5.2 套管下入激动压力计算 |
5.3 套管安全下放速度模型 |
5.3.1 井口承压能力分析 |
5.3.2 激动压力分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 软件编制与应用分析 |
6.1 软件结构框图 |
6.2 软件执行流程 |
6.3 软件典型界面 |
6.4 软件应用与下套管安全影响因素分析 |
6.4.1 平台运动分析 |
6.4.2 送入管柱环境载荷与力学敏感性因素分析 |
6.4.3 作业管柱振动分析 |
6.4.4 套管下入速度影响因素分析 |
6.4.5 综合考虑管柱受载及运动条件下作业参数建议 |
6.5 本章小结 |
第7章 结论与建议 |
7.1 结论 |
7.2 建议 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
(7)深水钻井机械系统在环境载荷下的力学特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 论文研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 深水钻井隔水管力学特征研究现状 |
1.2.2 深水钻井水下井口系统及海洋工程桩基力学特征研究现状 |
1.3 论文主要研究内容及创新点 |
1.3.1 论文主要研究内容 |
1.3.2 论文主要研究思路 |
第2章 水下钻井系统及其环境载荷研究 |
2.1 海洋环境载荷分析 |
2.1.1 波浪载荷的计算 |
2.1.2 海流荷载的计算 |
2.1.3 内波力载荷的计算 |
2.2 深水钻井隔水管及其力学性能研究 |
2.2.1 深水钻井隔水管系统组成基本情况 |
2.2.2 深水钻井隔水管系统力学模型的构建 |
2.2.3 深水钻井隔水管系统力学模型边界条件 |
2.2.4 深水钻井隔水管系统力学模型的求解 |
2.3 深水井口系统力学性能研究 |
2.3.1 深水钻井防喷器组系统组成及受力情况 |
2.3.2 深水钻井井口系统的组成及建模 |
2.3.3 深水钻井井口承载能力分析 |
2.4 本章结论 |
第3章 隔水管受环境载荷的分析 |
3.1 隔水管受海洋环境载荷的计算 |
3.1.1 海流作用力的计算 |
3.1.2 波浪作用力的计算 |
3.1.3 内波作用力的计算 |
3.2 隔水管力学响应分析 |
3.2.1 于1000m海洋水体环境下隔水管力学响应分析 |
3.2.2 内波作用下隔水管力学响应分析 |
3.2.3 其他深度海水水体环境下隔水管力学响应分析 |
3.7 本章结论 |
第4章 水下井口系统力学响应分析 |
4.1 环境载荷分析 |
4.1.1 隔水管作用于SSBOP的垂直载荷分析 |
4.1.2 隔水管作用于SSBOP的转矩分析 |
4.1.3 海洋水体作用于SSBOP水平载荷分析 |
4.2 SSBOP计算结果分析 |
4.2.1 SSBOP受隔水管及海洋环境荷载结果综合分析 |
4.3 本章结论 |
第5章 基于P-Y曲线法的水下井口承载能力分析 |
5.1 井口载荷分析 |
5.1.1 井口环境载荷分析 |
5.1.2 井口结构载荷分析 |
5.2 井口桩土作用系统的分析计算 |
5.2.1 桩基的设计及校核 |
5.2.2 井口土体环境及p-y曲线的计算 |
5.3 井口桩土作用模拟结果分析 |
5.3.1 基于APDL的p-y曲线适用模型的构建 |
5.3.2 井口水平承载力及水平度分析与校核 |
5.4 本章结论 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
(8)深水钻井隔水管疲劳检测规划研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究目的和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 隔水管疲劳分析 |
1.2.2 隔水管缺陷的检测 |
1.2.3 贝叶斯更新 |
1.2.4 隔水管完整性管理 |
1.2.5 分析与总结 |
1.3 主要研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第二章 深水钻井隔水管疲劳失效分析 |
2.1 疲劳机理与作业疲劳分析方法 |
2.1.1 隔水管疲劳机理 |
2.1.2 作业疲劳分析方法 |
2.2 隔水管疲劳缺陷裂纹扩展 |
2.3 隔水管疲劳失效 |
2.4 实例分析 |
2.4.1 基本参数 |
2.4.2 作业综合疲劳损伤分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 深水钻井隔水管疲劳缺陷检测模型研究 |
3.1 无损检测方法 |
3.2 ACFM检测系统开发 |
3.2.1 ACFM检测理论研究 |
3.2.2 ACFM工程样机开发 |
3.3 基于POD的概率检测模型 |
3.3.1 检出率模型(Hit/Miss) |
3.3.2 信号响应模型 |
3.3.3 一些常用的概率检测模型 |
3.3.4 综合考虑缺陷长度和深度的二元POD模型 |
3.4 模型参数以及检测概率的实例分析 |
3.4.1 检测实验与参数分析 |
3.4.2 目标隔水管实例分析 |
3.4.3 二元POD模型研究分析 |
3.5 隔水管缺陷检测精度研究 |
3.6 本章小结 |
第四章 基于贝叶斯网络的隔水管疲劳失效概率分析及更新 |
4.1 贝叶斯网络模型 |
4.1.1 贝叶斯定理及贝叶斯网络 |
4.1.2 动态贝叶斯网络 |
4.2 隔水管缺陷裂纹扩展研究 |
4.2.1 贝叶斯网络建模及变量处理 |
4.2.2 缺陷裂纹的概率分布及可靠性求解 |
4.3 隔水管相关参数更新研究 |
4.3.1 引入缺陷尺寸检测结果 |
4.3.2 引入POD检测结果 |
4.4 本章小结 |
第五章 深水钻井隔水管疲劳检测规划 |
5.1 贝叶斯影响图 |
5.2 检测规划模型 |
5.2.1 工业常用的检测策略 |
5.2.2 影响图模型建立 |
5.2.3 现有检测策略分析 |
5.2.4 模型分析及优化结果 |
5.3 隔水管检测优化完整性管理方案 |
5.3.1 完整性管理方案目标 |
5.3.2 管理方案具体内容 |
5.3.3 应急响应 |
5.3.4 人员与机构 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 本文创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间的研究成果 |
致谢 |
(9)深水钻井隔水管系统参数激励响应分析(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 参数激励动力学分析 |
1.2.2 参数激励实验分析 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第2章 基于Mathieu方程的隔水管系统参数激励特性分析 |
2.1 深水钻井隔水管系统理论模型 |
2.2 基于Mathieu方程的隔水管参激稳定性分析 |
2.2.1 隔水管系统参激稳定性理论模型 |
2.2.2 隔水管系统参激稳定性算例分析 |
2.3 基于Mathieu方程的隔水管参激响应分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 深水钻井隔水管系统参数激励有限元分析模型 |
3.1 深水钻井隔水管系统参数激励有限元理论模型 |
3.2 深水钻井隔水管系统参激振动有限元分析方法 |
3.2.1 深水钻井隔水管系统固有频率分析流程 |
3.2.2 深水钻井隔水管系统参数激励分析流程 |
3.3 深水钻井隔水管系统参数激励仿真平台 |
3.3.1 预处理模块设计 |
3.3.2 求解器模块设计 |
3.3.3 后处理模块设计 |
3.4 本章小结 |
第4章 基于有限元方法的隔水管系统参数激励响应分析 |
4.1 连接工况下的参数激励响应分析 |
4.1.1 连接工况响应分析 |
4.1.2 不同方法下的参激振动对比 |
4.1.3 张紧器对参激的影响 |
4.2 悬挂工况下的参数激励响应分析 |
4.2.1 硬悬挂模型 |
4.2.2 硬悬挂响应分析 |
4.3 参数激励影响因素分析 |
4.3.1 隔水管系统壁厚 |
4.3.2 隔水管系统顶张力 |
4.3.3 平台升沉幅值 |
4.3.4 钻井液密度 |
4.4 本章小结 |
第5章 深水钻井隔水管系统参数激励实验分析 |
5.1 实验装置设计 |
5.1.1 实验装置整体设计 |
5.1.2 实验台架 |
5.1.3 平台运动模拟装置 |
5.1.4 隔水管模拟装置 |
5.1.5 张紧系统模拟装置 |
5.1.6 横向力模拟装置 |
5.2 实验方案设计 |
5.2.1 应变片布置方案 |
5.2.2 数据采集装置 |
5.2.3 实验工况设计 |
5.3 实验结果分析 |
5.3.1 固有频率分析 |
5.3.2 数据反演分析 |
5.3.3 参激数据分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间取得的学术成果 |
致谢 |
四、海洋深水钻井隔水管动力分析(论文参考文献)
- [1]深水隔水管柱力学及垂直系统与涡激振动抑制的研究[D]. 宋广明. 燕山大学, 2021
- [2]深水钻井隔水管与井口耦合力学分析[D]. 李旭. 长江大学, 2020(02)
- [3]海洋深水钻井力学与控制技术若干研究进展[J]. 高德利,王宴滨. 石油学报, 2019(S2)
- [4]悬挂隔水管系统力学特性分析[D]. 朱岩. 中国石油大学(华东), 2019(09)
- [5]波浪方向与海流方向不同时隔水管三维振动力学分析[D]. 徐文文. 燕山大学, 2019(03)
- [6]深水下套管作业管柱载荷分析及安全下放速度研究[D]. 冯思恒. 西南石油大学, 2019(06)
- [7]深水钻井机械系统在环境载荷下的力学特性研究[D]. 张言开. 西南石油大学, 2019(06)
- [8]深水钻井隔水管疲劳检测规划研究[D]. 万乐飞. 中国石油大学(华东), 2019(09)
- [9]深水钻井隔水管系统参数激励响应分析[D]. 窦文婷. 中国石油大学(华东), 2019(09)
- [10]深水钻井隔水管系统配置及动力学特性分析[J]. 王国荣,曾诚,毛良杰,李阳. 西南石油大学学报(自然科学版), 2018(03)