【摘要】：海洋隔水管是深海油氣鉆井作業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備之一,同時也是薄弱易損的構(gòu)件之一。隨著深海油氣鉆井向深水領(lǐng)域的發(fā)展,鉆井隔水管的受力也越來越復(fù)雜,近年來,國內(nèi)外隔水管相關(guān)事故也時常發(fā)生,尤其是在深水鉆井中。因此,開展深水鉆井隔水管三維振動力學(xué)特性研究,了解海流與波浪傳播方向不同時隔水管的力學(xué)特性對于隔水管的設(shè)計以及確保深水鉆井的作業(yè)安全具有重要意義。只有通過分析深海鉆井隔水管的力學(xué)特性及動力響應(yīng),才能準(zhǔn)確判斷其強(qiáng)度和穩(wěn)定性及其疲勞壽命。通過對現(xiàn)有大量文獻(xiàn)的分析討論,總結(jié)了國內(nèi)外鉆井隔水管動力學(xué)及靜力學(xué)問題的研究成果,主要包括環(huán)境載荷、內(nèi)部載荷以及管內(nèi)外流體共同作用下交變載荷下的隔水管動力響應(yīng)。本文主要對深水鉆井隔水管三維振動力學(xué)特性進(jìn)行了研究,首先對海洋鉆井隔水管進(jìn)行受力分析,分析其在海洋環(huán)境下受到的各種力,包括作用的方向、大小。然后,通過數(shù)學(xué)及力學(xué)的方法,建立力學(xué)及力矩平衡方程,依此推導(dǎo)建立了考慮內(nèi)外流體共同作用下隔水管受力變形的數(shù)學(xué)模型,并且通過有限差分?jǐn)?shù)值方法對其進(jìn)行求解;同時利用有限元軟件對海洋鉆井隔水管進(jìn)行了數(shù)值模擬,模擬其在海洋環(huán)境下的受力情況,分析其力學(xué)特性,并研究了不同工況下隔水管模型的應(yīng)力和變形,以及不同條件的改變對海洋鉆井隔水管的受力變形的影響,包括海浪周期、波高的改變以及頂張力的變化;最后通過對比理論模型和數(shù)值模型的分析結(jié)果,綜合得出海洋深水鉆井隔水管三維振動力學(xué)特性,變形規(guī)律,以及影響隔水管三維振動的諸多因素。這些研究對海洋鉆井隔水管系統(tǒng)的設(shè)計以及海洋鉆井安全作業(yè)具有著重要的意義。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE951
【圖文】：

燕山大學(xué)工程碩士學(xué)位論文第 2 章 隔水管系統(tǒng)組成及載荷分析管系統(tǒng)簡介海洋鉆井平臺來說，隔水管系統(tǒng)貫穿海底泥線，直到海面鉆井平中，其作用不可低估。海上鉆井隔水管系統(tǒng)的組成，一般包括井、填充閥、底部隔水管總成(Lower Marine Riser Package，簡稱 和終端等[40]，具體如下圖所示。

圖 2-2 隔水管卡盤 圖 2-3 萬向節(jié)圖 2-4 分流器[41]圖 2-5 上部撓性接頭3）撓性接頭隔水管系統(tǒng)中，撓性接頭的重要性不言而喻。由于隔水管系統(tǒng)的尺度，在海洋環(huán)境中，特別是深水鉆井中很容易發(fā)生變形，從而會差生很大的

圖 2-2 隔水管卡盤 圖 2-3 萬向節(jié)圖 2-4 分流器[41]圖 2-5 上部撓性接頭3）撓性接頭隔水管系統(tǒng)中，撓性接頭的重要性不言而喻。由于隔水管系統(tǒng)的尺度，在海洋環(huán)境中，特別是深水鉆井中很容易發(fā)生變形，從而會差生很大的

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