懸掛狀態(tài)下鉆井隔水管的結(jié)構(gòu)動力學(xué)及渦激振動研究.pdf

1、鉆井隔水管是連接鉆井平臺與井口的重要且最易發(fā)生疲勞破壞的管柱結(jié)構(gòu)，跨越整個水體區(qū)域，在深水中受到波浪與海流的作用，極易引發(fā)結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)及渦激振動，導(dǎo)致強度破壞或疲勞破壞。而在遭遇臺風(fēng)時，基于安全性考慮要求鉆井平臺懸掛隔水管提前撤離，隔水管在洋流和平臺航行速度的共同影響下存在安全隱患。
　　本文采用有限元軟件對硬懸掛隔水管系統(tǒng)的動力學(xué)問題進行模擬，研究懸掛長度、航速、航向?qū)恿W(xué)響應(yīng)的影響，對避臺風(fēng)撤離時的硬懸掛隔水管進行可行性分析

2、。研究表明：隨著航速增加，隔水管在運動時所受到的動載荷增大，需要減小隔水管的懸掛長度；隨著航向角增大，平臺由順流航行變成逆流航行，隔水管受到的環(huán)境載荷增大，安全性降低。
　　采用軟件 Shear7對硬懸掛隔水管避臺風(fēng)航行時渦激振動進行數(shù)值計算，分析了實際尺寸隔水管系統(tǒng)在避臺風(fēng)撤離時在不同航行條件及不同懸掛長度下的渦激振動響應(yīng)。隔水管并非越短越好，要綜合考慮洋流剖面、隔水管配置和平臺航行的影響；在不同懸掛長度及航行條件下的VIV響應(yīng)

3、，在撤離作業(yè)前應(yīng)盡量避免在高流速區(qū)布置浮力單根。
　　采用FLUENT結(jié)合UDF，在深水或超深水環(huán)境中，針對鉆井隔水管的渦激振動響應(yīng)，在二維空間中模擬1DOF和2DOF的流固耦合問題。分析了1DOF和2DOF下的渦激振動特性，得到了實際尺寸隔水管的升力系數(shù)、阻力系數(shù)和頻率特征。隔水管渦激振動的振幅、振動頻率、升阻力系數(shù)與約化速度有較大關(guān)系。在鎖定區(qū)范圍內(nèi)，隔水管渦激振動振幅、升力系數(shù)、阻力系數(shù)均較大，最大升阻力系數(shù)幅值可達到3.0