海洋深水钻井隔水管力学特性分析.pdf

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第30卷第2期
石油钻采
Vol 30 No. 2
2008年4月
OIL DRILLING& PRODUCTION TECHNOLOGY
Apr.2008
文章编号:1000-7393(2008)02-0028-04
海洋深水钴井隔水管力学特性分析
刘彩虹杨进曹式敬2蔡战胜
(1.中国石油大学,北京102249;2.中国海洋油田服务股份有限公司钻井事业部,北京10007;
3.中国海洋石油基地集团公司,天津塘沽300452
摘要:海洋钻井隔水管是连接海底井口与钴井船的重要设备,随着海洋油气钴井向深水领域发展,钻井隔水管的受力越
来越复杂,随着水深的增加,钻井隔水管的力学分析显得越来越重要。利用隔水管的静态挠曲四阶微分方程,应用有限差分
法对隔水管的受力情况进行数值分析,考虑了顶张力和浮力块对隔水管受力状态的影响,编制了相应的应用计算软件。所提
供的力学分析方法及计算程序具有方法简便、计算精度高和运算速度快等特点,能够为深水钴井隔水管设计和校核提供可靠
的理论依据和指导,具有较好的应用价值。
关键词:钻井隔水管;数值模拟;力学特性
中图分类号:TE21
文献标识码:A
Drilling riser mechanical characteristic of marine deep water
LIU Caihong, YANG Jin', CA0 Shijing,CAI Zhansheng
1. MOE Key Laboratory of Petroleum Engineering in China University of Petroleum, Beifing 102249, China
2. Drilling Dear men of hin ho ilfd emi Limited, 0, Being 101149, Chi 3. OOC, Tanggu 300452, hin
Abstract: Drilling riser is the important equipment from subbottom wellhead to drillship. As offshore drilling activities expand to
nore deeper water areas, the force acting to the marine riser becomes more and more complicated. As the water depth increases, the
haracteristic analysis of the marine riser becomes more and more important. The paper uses four-order differential equation, and a
mechanical analysis is numerically simulated by using a finite-difference method The effect of top tension and buoyancy blocks on the
offshore riser is studied, and the corresponding software was drawn up. It is shown that the mechanical anal ysis method and computir
program in this paper are simple, aceurate and fast comutation. It provides a reliable theoretical basis and guidance for the design ar
check of the marine riser system, and possesses of high application value.
Key words: drilling riser; numerical simulation mechanical characteristic
随着国内深水海域石油天然气资源的勘探开情况进行数值分析,是一种比较方便的方法。
发,深水钻井船和石油平台将会大量使用。钻井隔
水管是连接海底井口与钻井船的亜要设备。随着海?隔水管的静态分析模型
水深度的增加,隔水管的受力状态更加恶劣和复杂,1.1基本假设
而且目前国内在深水海域的钴探井数量比较少,深
由于隔水管的长度远大于直径,因此可将隔水
水钻井经验也比较欠缺,所以开展深水条件下隔水管视为从横向受载的垂直梁,研究梁在水中的挠度
管力学分析研究是十分必要的。国内外一般是用有问题。假定波浪为微幅波,波、流共同沿x方向传
限元软件对隔水管进行力学分析、建模及计算,过程播,隔水管的质量分布和断面变化沿高度方向是均
比较复杂。笔者利用静态挠曲四阶微分方程来对隔匀的,不考虑钻柱对隔水管的弯曲度的影响,坐标
水管进行分析,并应用有限差分法对隔水管的受力原点选取在海底。隔水管的坐标系如图1所示。
攻关项目:中国海洋石油总公司科技攻关深水重点项目部分研究内容,项目编号:72004SLTJ-0282
作者简介:刘彩虹、1983年生。2005年毕业于中国石油大学(北京)土木エ程专业,现在石油与天然气工程学院就读岩土エ程硕士,主要
从事海洋石油工程方面的科研工作。E-mail;sapp_hire9163.com