本文關(guān)鍵詞：超深水頂端張緊式鉆井隔水管結(jié)構(gòu)與VIV疲勞分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 能源是人類社會發(fā)展進(jìn)步的動力支持,石油產(chǎn)品是當(dāng)今社會使用最多的能源之一。我國陸地石油產(chǎn)量逐年減少,因此我們不得不向海洋進(jìn)發(fā),致力于海洋油氣的開發(fā)。我國南海探明油氣含量相當(dāng)可觀,但由于水深較深,我國現(xiàn)有石油鉆井設(shè)備發(fā)展相對滯后,因此,對海洋深水、超深水鉆井設(shè)備的研發(fā)刻不容緩。本文即是對深水鉆井設(shè)備中最重要的裝置——鉆井隔水管開展的研究。 首先,介紹了深海鉆井隔水管力學(xué)及VIV(Vortex Induced Vibration)國內(nèi)外研究進(jìn)展及現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,闡明并總結(jié)了頂端張緊式鉆井隔水管力學(xué)特性及VIV疲勞機(jī)理。同時,還介紹了頂部張緊式鉆井隔水管所處的海洋環(huán)境及所受的海洋載荷及其計(jì)算方法,為隔水管強(qiáng)度計(jì)算打下了基礎(chǔ)。 其次,基于強(qiáng)度理論,運(yùn)用大型非線性有限元軟件ABAQUS開展了超深水頂端張緊式鉆井隔水管強(qiáng)度計(jì)算。工況為操作工況和懸掛工況,海況為墨西哥灣十年一遇冬季風(fēng)暴,海流分別為墨西哥灣一年一遇的頂部流與底部流疊加流、十年一遇頂部流與一年一遇底部流疊加流、百年一遇頂部流與一年一遇底部流疊加流。計(jì)算表明,操作工況隔水管強(qiáng)度不滿足要求,而懸掛工況通過修改模型探討得到了經(jīng)濟(jì)合理的隔水管構(gòu)型。本文還定義了鉆井船相對于鉆井井口的運(yùn)動包絡(luò)線,并計(jì)算得到了一定張力比情況,三種海流情況下的鉆井船運(yùn)動包絡(luò)線。 再次,本文通過ABAQUS、Shear7及參考文獻(xiàn)理論值的對比,分別計(jì)算了前述兩種工況、三種海流作用下隔水管的VIV振動頻率,得出了隔水管VIV疲勞計(jì)算頻率最佳計(jì)算方法,并計(jì)算了隔水管的VIV疲勞壽命。結(jié)果表明,懸掛工況隔水管VIV疲勞壽命不需要著重考慮,操作工況隔水管疲勞壽命很小,且受流強(qiáng)度的影響作用明顯。 最后,開展了隔水管頂部張力與鉆井船運(yùn)動包絡(luò)線關(guān)系研究,通過改變隔水管系統(tǒng)頂部張力比來觀察鉆井船運(yùn)動包絡(luò)線的變化,尋求他們之間的關(guān)系。 通過本文的強(qiáng)度研究表明,深水、超深水海洋環(huán)境惡劣,鉆井隔水管系統(tǒng)極易受到損傷,不同的工況,隔水管的強(qiáng)度需要不同對待。操作工況是隔水管系統(tǒng)使用時最危險的工況,需要區(qū)別對待。 本文鉆井隔水管強(qiáng)度研究工作為海上油氣開發(fā)裝置研究打下了一定的基礎(chǔ),提供了一定的理論及實(shí)踐依據(jù),可供工程參考使用。
【關(guān)鍵詞】：VIV 頂端張緊式鉆井隔水管 強(qiáng)度 ABAQUS 運(yùn)動包絡(luò)線
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：U661.43
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 中國海洋石油工業(yè)發(fā)展的必然性11-12
• 1.2 鉆井隔水管簡介12-15
• 1.3 深海隔水管力學(xué)研究發(fā)展及現(xiàn)狀15-17
• 1.4 深海隔水管VIV研究現(xiàn)狀與進(jìn)展17-19
• 1.5 論文的研究目的、意義、內(nèi)容和方法19-22
• 1.5.1 論文的目的與意義19-20
• 1.5.2 論文的內(nèi)容與方法20-22
• 第2章 頂端張緊式鉆井隔水管力學(xué)特性與VIV機(jī)理22-51
• 2.1 剛性隔水管力學(xué)模型及載荷分析22-44
• 2.1.1 隔水管分析的基本方程22-29
• 2.1.2 環(huán)境載荷29-44
• 2.2 鉆井隔水管VIV機(jī)理44-49
• 2.2.1 渦激振動概述44-48
• 2.2.2 深水隔水管的渦激振動48-49
• 2.3 本章小結(jié)49-51
• 第3章 頂端張緊式鉆井隔水管操作工況強(qiáng)度分析51-75
• 3.1 隔水管設(shè)計(jì)及校核規(guī)范51-52
• 3.2 海洋隔水管的工業(yè)分析軟件52
• 3.3 操作工況鉆井隔水管基本尺寸選擇及總布置52-53
• 3.4 操作工況強(qiáng)度分析53-57
• 3.4.1 環(huán)境載荷53-54
• 3.4.2 邊界條件54-56
• 3.4.3 有限元模型56-57
• 3.5 校核標(biāo)準(zhǔn)57-58
• 3.6 分析結(jié)果58-68
• 3.7 結(jié)果校核及結(jié)論68-69
• 3.8 操作工況運(yùn)動包絡(luò)線的確定69-71
• 3.9 隔水管VIV振動頻率及疲勞壽命的確定71-74
• 3.10 本章小結(jié)74-75
• 第4章 頂端張緊式鉆井隔水管懸掛工況強(qiáng)度分析75-87
• 4.1 有限元分析75-76
• 4.1.1 有限元模型75-76
• 4.1.2 邊界條件及環(huán)境載荷76
• 4.2 校核標(biāo)準(zhǔn)76-77
• 4.3 分析結(jié)果77-80
• 4.4 模型修改探討80-83
• 4.5 隔水管VIV振動頻率及疲勞壽命的確定83-86
• 4.6 本章小結(jié)86-87
• 第5章 頂端張力與鉆井平臺運(yùn)動包絡(luò)線關(guān)系研究87-91
• 5.1 頂端張力比87
• 5.2 有限元分析87-88
• 5.2.1 有限元模型87
• 5.2.2 邊界條件及環(huán)境載荷87-88
• 5.3 分析結(jié)果88-90
• 5.4 本章小結(jié)90-91
• 結(jié)論91-96
• 參考文獻(xiàn)96-100
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果100-101
• 致謝101-102
• 附錄A 平臺的位移時歷102-104

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 沈留兵;高峰;文志飛;方X;;鉆井隔水管操作工況強(qiáng)度分析[J];新技術(shù)新工藝;2013年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 葉永坤;高峰;劉洪濤;王明國;宋曉秋;;鉆井隔水管頂端張力比與平臺運(yùn)動包絡(luò)線關(guān)系研究[A];2012年度海洋工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2012年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 戴偉;基于響應(yīng)面方法的立管結(jié)構(gòu)可靠性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 倪侃侃;頂張緊式立管沖程能力分析及相關(guān)參數(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2011年

2 馬小燕;深水S型鋪管作業(yè)中管線受力計(jì)算研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

3 齊博;超深水鉆井立管總體強(qiáng)度分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

4 王其;水下管道多功能維修機(jī)具及其夾持機(jī)構(gòu)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：超深水頂端張緊式鉆井隔水管結(jié)構(gòu)與VIV疲勞分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：362666