深水钻井隔水管三维涡激振动理论模型

作者:付强; 毛良杰; 周守为; 王国荣

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。

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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

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期刊名称:天然气工业

期刊级别:北大期刊

期刊人气:6066

杂志介绍:
主管单位:中国石油天然气集团有限公司
主办单位:四川石油管理局有限公司;中国石油天然气股份有限公司;西南油气田分公司;中国石油集团川庆钻探工程有限公司
出版地方:四川
快捷分类:工业
国际刊号:1000-0976
国内刊号:51-1179/TE
邮发代号:62-14
创刊时间:1981
发行周期:月刊
期刊开本:A4
下单时间:1-3个月
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