深水隔水管的振動特性研究.pdf

1、海洋隔水管是連接海底井口與海洋平臺的重要設備,隨著海洋油氣勘探開發(fā)向深水領域發(fā)展,隔水管的受力越來越復雜,同時隨著水深的增加,隔水管的力學分析顯得越來越重要。本文首先討論了波浪理論、海流理論以及用Morison方程計算作用在隔水管上的環(huán)境載荷和Morison方程中系數(shù)選擇問題,之后介紹隔水管的力學模型,導出了隔水管在水平運動方向的控制方程。在對隔水管進行靜力分析和動力分析時,考慮了隔水管在海洋環(huán)境載荷作用下的小應變大變形的特點以及軸向力

2、對其的影響,引入非線性理論,使計算結果更加符合實際情況。應用有限差分法對隔水管進行靜力分析,考慮了超張力對隔水管受力狀態(tài)的影響。利用Hermite插值函數(shù)對隔水管的控制方程進行有限元離散,采用Newmark方法求解隔水管的動力響應,同時繪出各節(jié)點的位移、彎矩響應曲線。計算程序由Matlab語言編寫,并給出具體算例。
　　 研究結果表明,所采用的方法是正確、有效的,可以為隔水管的生產設計提供依據。對于深水隔水管而言,水下中間部位的

3、橫向位移最大,在隔水管靠近水面的位置,其彎曲應力最大。在橫向位移和彎曲應力最大位置,應特別注意隔水管的強度問題。在隔水管長度、海洋環(huán)境載荷相同時,隨著隔水管超張力的增大,節(jié)點的位移、彎矩都有明顯的減少,因此,深水隔水管的超張力對其靜力分析和動力分析都有顯著的影響,在分析、設計和使用中必須加以考慮。在實際的作業(yè)過程中隔水管應保持足夠的超張力,避免隔水管處于受壓狀態(tài)。在相同的海洋環(huán)境載荷和超張力作用下,隨著隔水管長度的增加,軸向變形對節(jié)點位