考慮隔水管在正常鉆井作業(yè)過(guò)程中由于軸向拉伸儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能和反沖過(guò)程中鉆井液下泄時(shí)產(chǎn)生的黏滯阻力的共同影響,通過(guò)將隔水管離散化為三自由度質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng),建立隔水管緊急解脫后的反沖響應(yīng)力學(xué)分析模型和控制方程;以浮式鉆井設(shè)備的升沉運(yùn)動(dòng)作為邊界條件,以隔水管解脫前的變形為初始條件,考慮控制方程中阻尼矩陣不能被對(duì)角化的影響,采用復(fù)模態(tài)分析法對(duì)控制方程進(jìn)行求解;根據(jù)實(shí)例分析得到反沖過(guò)程中隔水管底部總成（low marine riser package, LMRP）振動(dòng)位移的變化規(guī)律,并討論水深、波高、頂部張緊器彈簧剛度及解脫相位角等因素對(duì)LMRP振動(dòng)位移的影響,研究隔水管反沖響應(yīng)的主控因素。結(jié)果表明:在同樣的作業(yè)條件下,水深越大,隔水管緊急解脫的安全作業(yè)窗口越小;波高越大,隔水管的反沖響應(yīng)越劇烈;頂部張緊器的剛度是決定隔水管反沖特性的一個(gè)重要因素,張緊器剛度越小,LMRP與防噴器發(fā)生碰撞的可能性越大;解脫相位角對(duì)隔水管的反沖特性影響不大。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,44(02)北大核心

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【部分圖文】：

深水鉆井隔水管正常作業(yè)示意圖及

隔水管緊急解脫后LMRP與BOP距離的變化如圖2所示。由圖2可以看出,隔水管緊急解脫后,在頂部張緊系統(tǒng)彈簧和鉆井液黏滯阻力的共同作用下,反沖響應(yīng)在開(kāi)始的一段時(shí)間內(nèi)比較劇烈;儲(chǔ)存在隔水管內(nèi)部的彈性勢(shì)能被迅速釋放,LMRP在0.5 s的時(shí)間內(nèi)被“提拉”上升至距離水下防噴器3.05 m處;由于海水阻尼的作用,隨后的軸向振動(dòng)幅值逐漸減弱;當(dāng)緊急解脫約5 s后,隔水管在頂部張緊系統(tǒng)的升沉作用下,反沖響應(yīng)逐漸變得規(guī)律,最后在靜態(tài)平衡位置附近做軸向振動(dòng)。本算例中,隔水管緊急解脫后LMRP的振動(dòng)位置始終位于BOP的上方 (x*(t)>0),因此不存在LMRP與BOP發(fā)生碰撞的可能。3.2 敏感性分析

不同作業(yè)水深時(shí),隔水管緊急解脫后LMRP與BOP之間的距離變化如圖3所示。由圖3可知,隔水管的反沖響應(yīng)集中在緊急解脫后的一段時(shí)間內(nèi),不同水深作業(yè)條件下,這一時(shí)間段大致相同。水深越大,隔水管緊急解脫后LMRP與BOP之間的最大距離越大。這是因?yàn)樗钤酱?隔水管正常鉆井作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的拉伸量越大,儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能越大;并且由于隔水管的長(zhǎng)度不同,其振動(dòng)達(dá)到平衡時(shí)的LMRP位移也不同,4種水深條件下,LMRP最后的振動(dòng)平衡位置距BOP分別為0.80、1.45、2.20和2.98 m。隔水管緊急解脫后LMRP的振動(dòng)位置始終位于BOP的上方。但LMRP被拉升的高度越大,對(duì)張緊系統(tǒng)的活塞和月池的威脅越大。因此在同樣的作業(yè)條件下,水深越大,隔水管緊急解脫的安全作業(yè)窗口越小。3.2.2 波 高

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]深水鉆井隔水管裝置防反沖控制對(duì)策及應(yīng)用研究[D]. 張方芬.中國(guó)石油大學(xué)(華東) 2015
[2]深水鉆井隔水管張緊系統(tǒng)反沖控制研究[D]. 田秀娟.中國(guó)石油大學(xué)（華東） 2013



本文編號(hào)：3012118