【摘要】：隨著近幾十年的石油和天然氣勘探,使陸上和近海油氣資源逐漸減少,產(chǎn)量日益降低,各國已將油氣勘探開發(fā)重點投向深水(500m)及超深水(1500m)領(lǐng)域。海上鉆井隔水管系統(tǒng)是鉆井作業(yè)中的重要組成部分,當(dāng)海流流經(jīng)隔水管時,由于隔水管受到交變力的作用會在其后方產(chǎn)生周期性的漩渦脫落現(xiàn)象并引起隔水管發(fā)生渦激振動現(xiàn)象;當(dāng)振動頻率與隔水管自振頻率相接近時,會發(fā)生頻率“鎖定”現(xiàn)象,引起強烈的管體振動,加劇隔水管的疲勞破壞,一旦隔水管失效,將無法正常鉆進,嚴重時甚至影響平臺安全,造成重大的人員和財產(chǎn)損失。因此降低隔水管渦激振動帶來的不利影響對保障海上油氣田安全平穩(wěn)開發(fā)具有重要意義。在海上鉆井作業(yè)中,通常在隔水管周圍分布有若干根輔助管線,包括節(jié)流管線、壓井管線、鉆井液增壓線和液壓管線等。輔助管線作為必要的生產(chǎn)設(shè)施,除起到輔助生產(chǎn)的作用外,還可以起到抑制渦激振動的作用。本文通過CFD軟件FLUENT采用大渦模擬計算方法針對輔助管線安裝位置對隔水管的渦激振動影響展開了三維數(shù)值模擬,對不同迎流角度α、直徑比d/D和間距比G/D情況進行數(shù)值模擬,得到隔水管所受的升力和阻力變化情況并對其進行頻譜分析。模擬結(jié)果表明:隔水管所受的升力和阻力對迎流角度度的變化很敏感,阻力系數(shù)CD和升力系數(shù)均方根CLrms隨迎流角度α的增大而減小,并在α=30°~45°范圍內(nèi)降至最低;用來表征隔水管后方漩渦脫落頻率的St數(shù)隨α的增大略有增大,但總體穩(wěn)定保持在較低值范圍。根據(jù)模擬結(jié)果,附屬管線在直徑比d/D應(yīng)在0.2~0.3范圍內(nèi),間距比G/D在0.2~0.3范圍內(nèi)的布置方式對隔水管所受周期性交變力的抑制效果最為理想。
【圖文】：

圖 1.1 巴西海上鉆井平臺 P-36 沉沒事故紹上鉆井作業(yè)中的一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其內(nèi)部有高響，頂部還會受到鉆井平臺的作用。由于海洋隔出現(xiàn)變形、振動及疲勞失效等不利現(xiàn)象，是海上-2 所示為深水隔水管系統(tǒng)構(gòu)成圖。隔水管上端與管下端與位于海床上的防噴器相連接。

圖 1.1 巴西海上鉆井平臺 P-36 沉沒事故紹上鉆井作業(yè)中的一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，，其內(nèi)部有高響，頂部還會受到鉆井平臺的作用。由于海洋隔出現(xiàn)變形、振動及疲勞失效等不利現(xiàn)象，是海上-2 所示為深水隔水管系統(tǒng)構(gòu)成圖。隔水管上端與管下端與位于海床上的防噴器相連接。
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE951

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本文編號：2550583