海洋钻井隔水管浮力块配置方法_王耀锋
海洋钻井隔水管浮力块配置方案
隔水管系统总长度?*='**
单根长 I#
+?')>
I#
)!力学模型
外径 壁厚 干重 *'?!!>I# *'*+?"I' #+*)'#*(&I# 湿重!)""'#* (&I$材料属性%弹性模量)*#'=*
将受到顶张力的隔水管简化为位于垂直平面内 的梁模型#下端与球铰相连#简化为固定铰支约束# 上端与浮式钻井装置相连#根据文献)+#*的基本假 设#具有初始横向偏移隔水管的侧向振动微分方程 为>阶偏微分方程%
0()AN!V(.,$,Y1(M%",-#.#$,..E5$.4,-%$(5.BQ
图)为浮力块配置方案+.?对应的隔水管横 向变形#图中隔水管高度是指从隔水管系统底部挠 性接头到顶部挠性接头的高度$
! 顶!部的等效应力大于方案+'方案> 隔水管等效应 力的分布呈+:,形#安装浮力块位置处的等效应力 最大!!J) 3,T"#隔水管顶部的等效应力小于方案
由图)可知#浮力块安装位置对其横向变形影
最大#方案>和方案?中浮力块全部或部分位于此 位置加之波浪作用力沿水深成指数衰减#导致这一
响很大%当隔水管不配浮力块时!方案+"#其横向变 位置隔水管的等效应力较大$
形最小'在配置浮力块的各个方案中#方案)与方案 !横向变形均小于方案>和方案?#其原因是实例分
第)*!+"+卷年第++#月期
"钻井完井#
石!!油!!钻!!探!!技!!术
深水钻井隔水管系统工程设计与分析软件系统开发
第 ６期
中 国海 上 油 气
ＣＨ Ｉ Ａ ＦＦＳＨ Ｏ ＲＥ （Ｉ Ａ Ｎ Ｄ Ｎ Ｏ ）Ｉ ＧＡ Ｓ
Ｖ（１２３ Ｎｏ． ）． ６
Ｄｅ ． ） １ ｃ ２（ｔ
２ １年 Ｉ ０１ ２月
深 水 钻 井 隔 水 管 系统 工 程 设 计 与 分 析 软 件 系 统 开 发 ＊
单根 基础 数据 ； 隔水 管 配 置数 据 库 主 要 存 储 隔 水 管 单根 类 型 、 根 数 目以及 隔水 管 的 配 置 数据 。每 个 单
数据 库都 配 有相应 的管理模 块 ， 责 数据 库 的查询 、 负 修 改和增 删 等管 理 。 ２ ２ 隔 水 管 系统 静 态 分 析 ． 静 力 分 析 求 解 器 采 用 切 线 刚 度 矩 阵 和 牛 顿 迭 代 法很 好地 解 决 了隔 水 管 系统 的大 变 形 非 线 性 问题 。
为 不 同 的 子 模 块 。 ＤＤ ｓ ｒ软 件 系 统 的 模 块 组 成 Ｒｉ ｅ 如 图 １所 示 。
问通 过数据库 、 置文件和 数据文件 传递控 制信号 和 配 数据 ， 确保 了各个模块 的独立性 ， 实现 了各个 模块 的有
效封装 ， 同时 也 减 少 了 系统 升 级 和 调 试 的 工作 量 。
隔水 管 系统 设 计
图 １ ＤＤ Ｒｉ ｒ软 件 系 统 的 模 块 组 成 ｓ ｅ
以上 模 块 中 ， 力 分 析 求 解 模 块 、 态 分 析 求 解 静 模
配 置优化 设计 功 能 ， 为 深 水钻 井 隔水 管 系 统 的 设 可 计提 供参 考 。
模块 、 动力分析求解模块 、 疲劳分析求解模块 以及 网格 划分模块 采用 ＭＡ Ｌ Ｂ 语言实现 ， Ｔ Ａ 并封装成独立 的可 执行程序供其他 模块调 用 ， 其余模 块 均采用 Ｖ ＋语 Ｃ＋ 言实现 。数据 库管理 模块 功能较 为独立 ， 因此将 其封
海洋钻井隔水管浮力块配置方法
的研 究 较 少 ， 此 ， 一 步 研 究其 配 置 方 法很 有 必 要 。 首 先 ， 绍 了 目前 国 内外 海 洋 钻 井 隔水 管 浮 力 块 配置 的基 本 因 进 介 经验 ； 然后 ， 我 国南 海 某 海 域 ５ ０ ｍ 水 深 为例 ， 用 ＡＢ 以 ０ 采 ＡＱＵＳ有 限元 软 件 ， 论 了海 洋 钻 井 隔 水 管 浮 力块 的 配 置 讨 方 法 ， 定 了 ５种 浮 力 块 配置 方案 ， 对 其 进 行 了详 细 的计 算分 析 。 结果 表 明 ： 定 的 方 案 ２和 方案 ３为较 优 方案 ； 拟 并 拟 与 波 浪 力 相 比 ， 流 力 对 隔 水 管 动 力 学响 应 特 性 的 影 响 更 大 ； 力 块 安 装 位 置 不 同 ， 隔 水 管 横 向 变形 、 效 应 力 、 海 浮 对 等 弯 矩 和 底 部 柔 性 接 头 转 角等 力 学响 应 的 影 响很 大 。建 议 ： 适 当位 置 配 置 厚 壁 隔 水 管 以 降 低 其 局 部 等 效 应 力 ； 在 浮 力 块 的 安 装 位 置 应 避 开 海 流 流 速 最 大位 置 ； 制 钻 井 隔水 管分 析 系统 软 件 ， 研 实现 多 个有 限 元 软 件 的联 合 调 用 ， 以提
海洋深水钻井隔水管力学特性分析
Ｌｗ
１．３边界的离散处理一１ １．３．１ 下部边界条件 隔水管下端与防喷器组上 的球接头相连，可不计防喷器的变形，则有
万方数据
ｐ＝等产＝茜
式中，０为转动的角度。 １．３．２上部边界条件 隔水管上端与浮式钻井装 置相连接，故隔水管随之运动。若不计升沉运动的 影响，则有
（１０）
２．２上部边界条件的处理
上部边界条件式可以改写为
，，。＝Ｓ
（１１）
对于上部边界条件式可做如下考虑：球接头可
石油钻采工艺２００８年４月（第３０卷）第２期
视为一个铰支连接。当球接头的转动刚度Ｋ不为
０时，如图２所示，ＡＢＣ段被力矩Ｍ＝Ｋ，０所弯曲，此
时Ｙ。＋。的表达式为
‰＝２等研。ｎ一胛南州 “＋ｌ
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 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重要设备。随着海 水深度的增加，隔水管的受力状态更加恶劣和复杂， 而且目前国内在深水海域的钻探井数量比较少，深 水钻井经验也比较欠缺，所以开展深水条件下隔水 管力学分析研究是十分必要的。国内外一般是用有 限元软件对隔水管进行力学分析、建模及计算，过程 比较复杂。笔者利用静态挠曲四阶微分方程来对隔 水管进行分析，并应用有限差分法对隔水管的受力
迭代３至８次即可逐次降低ｙ的误差，低于２％时可
以解出：从Ｙ一。，Ｙｏ，到％，Ｙ。＋１的ｎ＋３个未知数。求
出挠度Ｙ以后，按照材料力学有关梁的理论，即可分
别求出转角０，弯矩Ｍ和剪力ｐ。
３实例分析
海洋深水钻井隔水管浮力系统分析
剖面的变化和管柱 的直径的不同， 如图 ３ 所示。
层摩擦力的双重影响 ， 当水深超过 ５ ０ ０ ｍ时 ， 为深海钻 井 。 目前 我国海上钻井 已经突破 １ ５ ０ ０ ｍ的深度 ， 采用
深 海 理论 系统 分 析 进 行 受 力 分 析 。首 先 ， 根 据 艾 克 曼
漂流理论 ， 运用式（ ３ ） 确定摩擦深度。
境下隔水 管系统受力情况的复杂化 ， 分别完成 了海流载荷 、 涡流载荷和波浪载荷 的计算。其 中在海
流载荷的计算 中， 提 出了深海和浅海的海流剖面计算方法， 再根据摩擦深度、 隔水管顶端和底端将 系 统 划 分为 ４ 个计 算 单元 ， 最 终将 系统各位 置 处 的载荷 以微 元段 载荷 的 形式 表现 出来 。在 涡流 载荷 的
— —
Ｋ — — 风 速 因子 ， ０ ． ０ ２ ４ ＜ Ｋｗ ＜ ０ ． ０ ５ ０ ， 通 常 情 况 下
Ｋ Ⅳ＝０ ． ０ ３ ０：
等深线的方 向。 ②海面潮流速度计算 。海面潮流的速度 应进行 测量得出， 但是也可以在测出潮差 兄 后 ， 结合大 、 中、 小 潮的平均潮差 Ｒ ， 尺 ， 进行估算 。 ③不 同深度下 的海流速 度 的计算 。从海 面到海
西部 探 矿工程
２ ０ １ ７ 年第 １ 期
Ｑ ＝
（ ２ ）
式 中： — — 海流 速度 ， ｍ／ ｓ ；
式中 ：
一 表 面风 海 流 ， ｍ／ ｓ ；
ｄ——隔水管或浮力块的直径 ， ｍ；
Ｐ — — 当前 海域 海水 的密 度 ， ｋ ｇ ／ ｍ。 ； Ｃ。 —— 阻 力 系数 ， 无 因次 ；
３ ． １ 海流 力
（ １ ） 海流流速 ： ① 风 海 流速 度 计 算 ： 首 先 测 出 风 速 的值 ［ ４ ＿ ， 再 运用 下 式 估 算 风 海 流 的流 速 以及 流
22565721_钻井平台隔水管浮力块断裂修复研究
钻井平台隔水管浮力块断裂修复研究!冼敏元%徐晨三%刘!刚$!%K中海油田服务股份有限公司钻井事业部"北京%"%%')%$K 台州中浮新材料科技股份有限公司"临海M %!""*#摘要!为规范隔水管浮力块断裂修复作业"提高修复工程质量及其稳定性"通过修补材料研究及力学分析制订了隔水管浮力块断裂修复方案及其设计方法$通过材料选型"提出了适用于浮力块断裂修复的黏合剂&加强筋&防护皮层等材料类型"并得到了其物理&力学性能参数$根据弯曲强度校核&计算及加强筋临界长度计算"确定了断裂修复中需要的加强筋数量及其长度$提出了基于浮力块及修补材料参数的断裂修复方案设计方法及相应的修补作业程序$通过对%*""C 作业水深的全尺寸隔水管浮力块进行断裂修复"并比较其原始与修复后的弯曲力学性能"验证了修复方案与作业程序的可行性和有效性$关键词!隔水管浮力块%断裂%修复%力学分析中图分类号 &!*'F *文献标志码 (文章编号 $")*+!$)!!$"$"#"'+"$$!+"N!"# %",%$"#!'-../,$")*+!$)!,$"$","',"'7/1B !0"-H %6(#'#&,L '(41B '%!*'#))#&,H #+%'M B "0(&40N"!B )%+4123V 13+G 523%"45O 7.3+A 23%"X 15R 239$!%<3-$%"E $:2$&:;4&#C $,&(6$R $/&;"?&$S $%)%"%%')"3-$%"%$<3?!T U 0/0#&O &V !"/&#$":(4,$&%,&*A &,-%1:1)D 31<6/;<"6$%-"$M %!""*"3-$%"#78+1'(41!J 3-?>.?/-A /23>2?>1H ./7.B ?-=.>5?.;-??.B 21?139;?2=/5?.>L ?1@@139S 1A .?d 5-G 23=G V ->5@.A !L S d V A #"23>/-=-3A .I 5.3/@G 1C B ?-D ./7.?.B 21?139I 52@1/G 23>1/AA /2K 1@1/G "2?.B 21?139C ./7->-@-9G 72AK ..3.A /2K @1A 7.>/7?-597/7.C 2/.?12@AA /5>G 23>/7.C .=7231=2@232@G A 1A F07.?.B 21?139C 2/.?12@A "1F .F "/7.K -3>13929.3/"/7..13;-?=.C .3/23>/7.B ?-/.=/1D .A _13"72D .K ..3>./.?C 13.>"23>/7.1?B 7G A 1=2@23>C .=7231=2@B ?-B .?/1.A 92/7.?.>"/7?-5972C 2/.?12@A .@.=/1-3A /5>G F 07.35C K .?23>/7.@.39/7-;/7.?.13;-?=.C .3/72D .K ..3=2@=5@2/.>2==-?>139/-/7.;@.E 5?2@A /?.39/723>/7.?.13;-?=.C .3/=?1/1=2@@.39/7F(B @23;-??.B 21?139/7.;?2=/5?.>L S d V A23>/7.=-??.A B -3>139e -?_139B ?-=.>5?.72D .K ..3@21>-5/K 2A .>-3/7.B 2?2C ./.?A -;/7.K 5-G 23=G C ->5@.A 23>/7.?.B 21?C 2/.?12@A F07.B ?2=/1=2K 1@1/G 23>/7..;;.=/1D .3.A A-;/7.?.B 21?139C ./7->23>/7.e -?_139B ?-=.>5?.72D .K ..3>.C -3A /?2/.>/7?-5972=2A .A /5>G -;?.B 21?1392;?2=/5?.>%*""C e 2/.?>.B /7L S d V "23>=-C B 2?1391/A-?19132@23>?.A /-?.>;@.E 5?2@B ?-B.?/1.A F 9%0:"'!+!>?1@@139?1A .?K 5-G 23=G C ->5@.%;?2=/5?.%?.B 21?%C .=7231=2@232@G A 1A ;!引!言南海的油气开发是我国海洋经济发展战略的重中之重$南海的平均水深超过%$""C "而油气资源大多集中在深水区域$当前"我国油气钻探&开采的重心已逐渐从浅水海域转向深水!*""C 以深#&超深水!%*""C 以深#海域$未来的海洋油气开发会以浮式深水平台!如半潜式&钻井船&0X &&`&(S &c &`<等#为主$隔水管浮力块是深水钻井平台必不可少的装备之一!见图%#$隔水管浮力块的作用是为钻井隔水管提供分布式浮力"减轻其在水中的重量"从而达到减小平台张!!作者简介 冼敏元!%)#$,!#"男"本科"中级工程师"主要从事钻完井装备方面的研究$!!通讯作者 刘!刚!%)#N ,!#"男"博士"主要从事高分子及复合材料方面的研究$第!卷!第'期!$"$"年#月海洋工程装备与技术<O P (QP Q R J Q P P S J Q RP T U J &V P Q 0(Q L0P O WQ <X <R YZ -@F !"Q -F '(59F "$"$"第!卷海洋工程装备与技术-$$#!-!图%!布放中的隔水管浮力块力器的载荷&提高平台整体工作性能的作用$一般来说"一节%N $*C的隔水管重量可以达到N%*/$当平台的作业水深达到一定深度时"隔水管的重量会对平台产生相当的荷载"需要加装浮力块来减轻隔水管的湿重$隔水管浮力块属于易耗品"一般原厂的保质期为%年"远低于深水钻井平台的服役年限!$"年左右#$隔水管浮力块造价高昂"一组' *C长的浮力块采购价格一般在$万 M万美金"且供货周期长$这就使得经常替换新的隔水管浮力块在经济上不可行$所以"隔水管浮力块除日常维护外"定期的检修工作变得十分必要$根据工程经验"隔水管浮力块的损坏形式从严重到轻微可分为断裂&大块缺损&裂缝&表面破损等$其中"最影响隔水管浮力块使用性的莫过于断裂$并且"断裂破坏形式的隔水管浮力块很常见$以南海某深水钻井平台为例"经过*年的使用"有M*"多块隔水管浮力块发生了断裂"占总数的近M"g$所以"断裂浮力块的修复是隔水管浮力块检修工作中最重要的一环$隔水管浮力块断裂修复的工程质量需要由修补材料&修复工艺&修复后检验等多个环节共同保证"其中材料和工艺是关键$国际上"隔水管浮力块的修复工作一般由浮力块的原生产商!如0?.@@.K-?9&d2@C-?2@&V2/?1E&O5C139等#或其授权的指定修补厂商!如&?-;@-2/等#开展$然而"其收费较高且不便于在国内现场作业"所以并不适合我国的需要$国内由于缺乏隔水管浮力块的原厂生产商"在修补材料和修复工艺上尚未形成一套标准"所以隔水管浮力块修复的质量难以保障$而修补材料和修复工艺一般属于各厂商的商业秘密"除少数专利信息(%)外"几乎没有公开资料可查$所以"自主研发修补材料和修复工艺是解决该问题的唯一途径$为规范隔水管浮力块断裂修复作业"提高修复工程质量及其稳定性"通过对用于隔水管浮力块断裂修复的材料进行研究"结合力学分析"制订断裂修复方案设计方法及相应的修补作业程序$本文以%*""C作业水深隔水管浮力块的断裂修复实例"验证该修复方案及作业程序的可行性和有效性$<!修补材料研究隔水管浮力块主要由复合泡沫材料!A G3/2=/1=;-2C#制成($)$复合泡沫材料!见图$#"即所谓固体浮力材料"是一种多组分&复杂微观结构的先进复合材料"其主要成分包括空心球&空心玻璃微珠&环氧树脂等$主要性能特征是.密度低(M)&耐压性能好(')&吸水率低(*)"但是抗拉性能较差(N)且相对脆性(!)"受到冲击&弯曲等载荷易碎裂&断裂$基于以上特性"工程上用于断裂的隔水管浮力块的修补材料一般包括与环氧树脂复合材料结合性好的黏合剂%用于加强粘接面"改善材料脆性的加强筋%以及用于保护复合泡沫材料免受冲击&摩擦等损坏的防护表皮等$图$!复合泡沫材料%F%!黏合剂黏合剂的作用是将断裂的各部分浮力块粘接在一起并提供基本的力学强度$由于用于制备隔水管浮力块的浮力材料以环氧树脂为基体"所以选用与之性能相近的环氧树脂作为黏合剂的基体是最合适的$本文中所用的黏合剂的基本成分为环氧树脂&固化剂&轻质耐压填充物&增厚剂等"分别制成(料与d料$该(料&d料可分开长期储存"使用时按需取量"按比例混合均匀"涂抹在需要粘接的断面上$其具有黏结力强&本体强度高&密度低&可操作性好等特点$其基本物理与力学性能如表%所示$-$$)!-冼敏元"等.钻井平台隔水管浮力块断裂修复研究第'期表<!7料和M料黏合剂物理力学性能特性数值密度'!9'=C M#"F#本体拉伸强度'V&2*"粘合界面拉伸强度'V&2$#本体压缩强度'V&2)"弹性模量'V&2$M""断裂延展率'g*F"%F$!加强筋通过黏合剂粘接的浮力块虽然具有一定的力学强度"但是无法保证粘接强度达到浮力块本体强度$并且"在现场施工过程中"黏合剂的配比&混合均匀度&涂抹量&固化程度等均难免有所偏差"所以需要加入跨过断裂面的加强筋来保障修复后浮力块的力学强度$加强筋材料的选用可视具体情况而定$在实际项目中"钢筋&玻璃纤维筋&碳纤维筋均有应用记录$其中"玻璃纤维筋有最高的性价比$其比强度!强度'密度比#高于钢筋"而价格远低于碳纤维筋"是较为合适的修补用加强筋材料$本研究中选用玻璃纤维筋作为加强筋"性能参数如表$所示$表=!玻璃纤维加强筋性能参数特性数值密度'!9'=C M#$F"直径'CC$*拉伸强度'V&2N*"断裂延展率'g M F"%F M!防护表皮防护表皮的作用是保护相对脆性的内部浮力材料免受冲击&磨损带来的破坏$常用的防护表皮有玻璃纤维毡&聚酯纤维布&聚氨酯'聚脲涂层等$本文选用与原隔水管浮力块相同的玻璃纤维毡作为防护表皮"其性能参数如表M所示$表>!玻璃纤维毡性能参数特性数值纤维类别P+9@2A A编织密度'!9'C$#%'"厚度'CC M F" *F"=!力学性能分析方法针对隔水管断裂修复进行力学分析的目的是优化&确定断裂修复的工艺参数"如加强筋数量&长度&分布等"以保证修复后的浮力块有比原本更好的机械力学强度"不会在修复处发生二次断裂$隔水管浮力块的典型结构如图M所示$其内表面的垫块与隔水管直接接触$用于制备隔水管浮力块的浮力材料为脆性材料"其典型力学特性如表'!以%*""C水深隔水管浮力块材料为例#所示$当受到作用力U时"其受力模式为三点弯曲"容易因为挠度过大而发生断裂$图M!隔水管浮力块结构形状示意图表!<@;;2水深隔水管浮力块材料力学特性特性数值密度'!9'=C M#"F'M单轴压缩强度'V&2%!F"压缩模量'V&2#'*弯曲强度'V&2#F"弯曲模量'V&2#N"最大弯曲应变'g%F"!!隔水管浮力块断裂修复时需要用到的加强筋数量%应使断裂修复后的浮力块的弯曲强度不小于浮力块原本的弯曲强度"即,%,-!%#式中.,-为原始浮力块弯曲强度%,?为修复后浮力块的弯曲强度"且,?=,K M K I%,;M;M-!$#式中.,K与,;分别为黏合界面与加强筋的强度%M K&M;和M-分别为黏合界面&加强筋与浮力块的截面积$结合式!%#与式!$#"可以得到加强筋数量的计算式.%%,-M-K,K M K,;M;!M#第!卷海洋工程装备与技术-$M "!-!值得注意的是"由于隔水管浮力块内部的浮力材料由许多可见与不可见的空心介质填充!见图'#"则黏合界面面积M K与浮力块截面积M -的关系为M K =!%K >7#M -!'#式中.>7为浮力材料中空心介质的体积分数$图'!隔水管浮力块材料内部结构组成由式!M#计算得到加强筋数量%后"可以建立如图*所示的等效单元$图*!浮力块断裂修复等效单元由图*可知"断裂的浮力块由黏合剂粘接并通过加强筋加强$其中"';为加强筋直径"6;为加强筋长度$由材料力学可知"加强筋长度6;需大于等于临界长度6=方可完全发挥加强作用(#)"即6;%6==,;';,K!*#至此"在已知浮力材料和修补用材料的力学性能参数以及几何参数的情况下"可以计算并确定断裂修复所需的加强筋数量%及长度6;$>!修复方案及实例分析针对隔水管浮力块断裂修复作业"根据如下步骤设计修复方案.!%#收集浮力块技术信息"包括材料力学性能&几何结构参数等$!$#选择合适的修补材料"包括黏合剂&加强筋&纤维毡等$!M#利用式!M #和式!*#"代入已知参数"计算加强筋的数量%和长度6;$!'#根据浮力块的截面形状设置合理的加强筋分布$修复方案设定后"可按如下总体步骤进行修复作业.!%#打磨&清理断面$!$#在断面上涂抹黏合剂"并将断裂部分对齐&合拢&固定"等待黏合剂固化$!M #在预定位置埋设加强筋并用黏合剂填满空隙$!'#在表面铺敷纤维毡"等待黏合剂固化$!*#打磨并进行表面处理"完成断裂修复$通过对%*""C 作业水深的隔水管浮力块进行断裂修复"并比较原始的与修复后的三点弯曲力学性能"验证上述修复方案与作业程序的有效性$首先"为得到隔水管浮力块的原始弯曲力学性能"将一块完好的浮力块在液压装置下以三点弯曲受力模式加载至断裂!见图N #"测得其最大受力为%'/$图N !原始隔水管浮力块三点弯曲试验浮力块材料参数如表'所示%各修补材料选型及参数如第%节所述$将如上参数代入式!M #与式!*#"可得加强筋数量与长度要求为%%!"6;%*#"CC %且浮力块修复后的强度,?与原始强度,-的比值和加强筋数量的关系如图!所示$根据图!及工程经验"最终确定加强筋数量与长度为%\#"6;\!""CC $根据浮力块截面结-$M %!-冼敏元"等.钻井平台隔水管浮力块断裂修复研究第'期图!!浮力块修复后强度与加强筋数量的关系构"设定如图#所示的加强筋分布$图#!加强筋分布根据第M节中所述步骤"进行隔水管浮力块断裂修复作业!见图)#$!2#!K#!=#!>#图)!隔水管浮力块修复作业示意将修复后的隔水管浮力块在液压装置下以三点弯曲的模式加载至断裂"测得修复后的浮力块最大承受载荷为%#/"比原始最大弯曲载荷提高了$#g %且新的断裂位置不在修补处!见图%"#$试验证明该隔水管浮力块断裂修复方案设计及作业程序是可行且有效的$修复的浮力块比原始浮力块有更好的弯曲力学性能$图%"!断裂修复后的隔水管浮力块三点弯曲试验!结!语通过修补材料研究和力学分析"制订了隔水管浮力块断裂修复方案设计方法$根据弯曲强度校核和加强筋临界长度计算"确定了断裂修复中所需加强筋的数量及长度$通过对%*""C 作业水深的隔水管浮力块进行断裂修复"并比较原始的与修复后第!卷海洋工程装备与技术-$M$!-!的三点弯曲力学性能"验证了修复方案与作业程序的可行性和有效性$由于合理选择并布置了加强筋数量及其分布"断裂修复后的浮力块表现出比原始浮力块更好的弯曲力学性能"其实测最大弯曲载荷比原始浮力块提高了$#g$并且"新的断裂位置不在修补处"证明修补处的强度高于浮力材料本体强度$采用上述方法在实际工程中对用于某深水钻井平台隔水管的断裂受损的浮力块进行了修复作业$经验收测试及实际应用"证明该修复方法取得了良好效果$参考文献(%)b J V d"b J V O F L?1@@?1A.?K5-G23=G C->5@.A.:J&<":<' $"%"'"*M''!F(&)F$"%""*%'F($)(C.?1=23&./?-@.5C J3A/1/5/.F(&J`B.=1;1=2/1-3%N c F `B.=1;1=2/1-3;-?C2?13.>?1@@139?1A.?.I51B C.3/(`)F$"%!F (M)R S<`8P(Q c FO-C B?.7.3A1D.232@G A.A-;A G3/2=/1=;-2C K.72D1-5?13>..B e2/.?.3D1?-3C.3/(8)F8-5?32@-;V2/.?12@A `=1.3=."$"")"''!N#.%'N$%'N#F(')&(Q0P R W J Q J("X<S P Q6<d F<3/7.=-C B?.A A1D.A/?.39/7-;9@2A A C1=?-K2@@--3A+K2A.>A G3/2=/1=;-2C A(8)F V.=7231=A-;V2/.?12@A"$"%*"#$.N M!!F(*)X P c P d Z S P4F L5?2K1@1/G-;A G3/2=/1=;-2C A;-?>..B-;;A7-?.13A5@2/1-3.C->.@@139-;e2/.?5B/2_.53>.??.B?.A.3/2/1D.29.139=-3>1/1-3A13-?>.?/-B?.>1=//7..D-@5/1-3-;K5-G23=G23>/7.?C2@=-3>5=/1D1/G(8)F<1@f R2A`=1.3=.23>0.=73-@-9G"$"")"N'!$#.%N*%!#F(N)b J`W<S P`S"`(Q b(S(Q`FR?2>1.3/A G3/2=/1=;-2C A.0.3A1@.A/?.39/7"C->5@5A23>;?2=/-9?2B71=;.2/5?.A(8)FV2/.?12@A`=1.3=.23>P3913..?139.("$""*"'%$!%#.%*M%*#F(!)&W(V V"O W P Q:"b J Q R`0<Q8"./2@F J C B2=/?.A B-3A.23>.3.?9G2K A-?B/1-3-;A139@.B72A.A G3/2=/1=;-2C(8)FO-C B-A1/.A&2?/d.P3913..?139"$"%#"%*".$$N$M M F (#)8<Q P`VFV.=7231=A-;=-C B-A1/.C2/.?12@A(V)FU`(.O S O&?.A A"%))#.%)N F。
深水钻井隔水管系统工程设计与分析软件系统开发
深水钻井隔水管系统工程设计与分析软件系统开发王荣耀;东国明;畅元江;许亮斌【期刊名称】《中国海上油气》【年(卷),期】2011(023)006【摘要】针对深水钻井隔水管系统专用分析软件缺乏的现状,开发出了一套具备深水钻井隔水管系统力学分析和工程设计功能的软件系统,可实现隔水管系统的静态分析、模态分析、动态分析和疲劳分析,以及隔水管系统的顶张力优化设计和浮力块配置优化设计.该软件系统采用模块化的编程方法,主体部分采用VC++实现,核心求解器采用MATLAB设计,其成功开发为深水钻井隔水管系统的设计和分析提供了一个有效的工具.实例分析表明,该软件系统的计算精度满足工程应用需要.【总页数】5页(P423-427)【作者】王荣耀;东国明;畅元江;许亮斌【作者单位】中海油研究总院;中国石油大学(华东)海洋油气装备与安全技术研究中心;中国石油大学(华东)海洋油气装备与安全技术研究中心;中国石油大学(华东)海洋油气装备与安全技术研究中心;中海油研究总院【正文语种】中文【相关文献】1.深水钻井隔水管“三分之一效应”的发现——基于海流作用下深水钻井隔水管变形特性理论及实验的研究 [J], 周守为;刘清友;姜伟;毛良杰;杨秀夫;刘正礼;王国荣;黄鑫;石晓兵2.深水钻井隔水管系统设计的选型配置 [J], 刘双莹;孙明远3.深水钻井隔水管防台悬挂装置的选型设计 [J], 刘健;张红生;顾纯巍;李梦博;刘正礼;张春杰;王志坤4.海洋深水钻井隔水管气液两相流的多普勒超声波传播特征 [J], 顾纯巍;李骞;马睿;林英松;李相方;李轶明;张爱霞;李英杰;尹邦堂5.中国深水钻井隔水管监测技术研究进展 [J], 金学义;董海涛;何轲;盛磊祥;许亮斌;王海燕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
海洋钻井隔水管浮力块配置方法
海洋钻井隔水管浮力块配置方法王耀锋;王定亚;任克忍;陈才虎;肖锐【摘要】Buoyancy block,an important component of the drilling riser system,can improve riser performances. Configuration of buoyancy block impacts riser tension and the application of deep water drilling riser. Not many researches were conducted in this area in China. This paper introduced buoyancy modules configuration method based on current experiences. Taking 500 meters water deep in South China as an example, buoyancy modules configuration is studied using ABAQUS software. It demonstrated that: scenario 2 and 3 are good among the 5 scenarios proposed. Current force plays a more significant role on riser mechanical response characteristics compared with wave force. Installation location should be away from large ocean current flow region. Installation location of buoyancy modules imposes great influence on riser mechanical response such as lateral displacement, equivalent stress, bending moment and lower flex joint. Based on numerical simulationresults,recommendations on buoyancy modules configuration are; using big thick wall riser to reduce local equivalent stress and the installation location should avoid the sea wave. The riser analysis system should be developed to significantly improve analysis efficiency and accuracy.%浮力块是钻井隔水管系统的重要部件,能改善钻井隔水管的性能.但是如何配置浮力块,对隔水管张力器的张力、钻井隔水管在海洋深水条件下的应用等都有很大影响.目前国内外对于钻井隔水管浮力块配置方法的研究较少,因此,进一步研究其配置方法很有必要.首先,介绍了目前国内外海洋钻井隔水管浮力块配置的基本经验；然后,以我国南海某海域500m水深为例,采用ABAQUS有限元软件,讨论了海洋钻井隔水管浮力块的配置方法,拟定了5种浮力块配置方案,并对其进行了详细的计算分析.结果表明:拟定的方案2和方案3为较优方案；与波浪力相比,海流力对隔水管动力学响应特性的影响更大；浮力块安装位置不同,对隔水管横向变形、等效应力、弯矩和底部柔性接头转角等力学响应的影响很大.建议:在适当位置配置厚壁隔水管以降低其局部等效应力；浮力块的安装位置应避开海流流速最大位置；研制钻井隔水管分析系统软件,实现多个有限元软件的联合调用,以提高分析效率和准确性.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2011(039)006【总页数】4页(P35-38)【关键词】海上钻井;隔水管;浮力块;配置方法【作者】王耀锋;王定亚;任克忍;陈才虎;肖锐【作者单位】宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002;宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002;宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002;宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002;宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002【正文语种】中文【中图分类】TE951浮力块是钻井隔水管系统的重要部件之一，其作用是提供分布式浮力改善隔水管的局部力学性能，同时能减小隔水管管串的湿重，降低隔水管张力器的张力，增强平台水深适应能力[1]。
隔水管顶张力对水下井口系统稳定性影响
隔水管顶张力对水下井口系统稳定性影响周荣鑫; 周波; 李磊; 王昆剑; 王俊翔; 杨育铭【期刊名称】《《石油钻采工艺》》【年(卷),期】2018(040)0z1【摘要】海洋深水钻井过程中,隔水管张力器系统提供恒定的顶张力调节隔水管的受力和形变,是保证水下井口系统稳定的关键。
综合考虑海流、平台偏移、海底土、顶张力等影响,建立了水下井口系统力学分析模型及水下井口挠曲微分方程,基于理论模型分析了不同顶张力下(张力比:0.9、1.0、1.1、1.2、1.5)隔水管系统的弯矩和横向位移特征,采用力学等效转化的方法,分析了顶张力大小对水下井口稳定性的影响特征。
结果显示,水下井口安装到位后,在平台偏移量固定的情况下,轴向载荷顶张力是影响井口稳定的唯一可控因素;提高隔水管顶部张紧力,可以进一步改善隔水管和水下井口的变形和受力状况,在深水现场钻井作业中,基于最小顶张力计算方法,设置1.0~1.5倍张力比有利于提高水下井口系统的稳定性。
【总页数】3页(P98-100)【作者】周荣鑫; 周波; 李磊; 王昆剑; 王俊翔; 杨育铭【作者单位】中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司; 中国石油集团工程技术研究院有限公司; 中国石油大学(北京); 中海石油(中国)有限公司天津分公司【正文语种】中文【中图分类】TE52【相关文献】1.深水钻井隔水管顶张力计算方法 [J], 杨进;孟炜;姚梦彪;高德利;周波;许云锦2.水下井口头在张力腿平台顶张式立管作用下的疲劳分析和参数比较 [J], 张宁;冒家友;阳建军3.水下井口头在张力腿平台顶张式立管作用下的疲劳分析和参数比较 [J], 张宁;冒家友;阳建军;4.深水顶张力隔水管钻井作业时的非线性振动特性分析 [J], 吴鹏;张彦秋;庞世强;吴忠;孙占广5.轻型无隔水管作业船在水下井口油井修井中的应用 [J], 张志刚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
／ ； 质点速度 ， ｍ ｓ Ｄ 为隔水管直径 ， ｍ； ｕｗ 为水质点水
２ ／ 。 平加速度 ， ｍ ｓ
浮船运动对于决定隔水管动力响应性能非常重 要， 作用于隔水管的 水 动 力 载 荷 通 过 浮 船 的 幅 值 响 应（ 影响隔水管顶部运动 。 浮船运动模型为 ： Ｒ ＡＯ）
Ｂ ｕ ｏ ａ ｎ ｃ Ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｓ Ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ Ｍ ａ ｒ ｉ ｎ ｅ Ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ Ｒ ｉ ｓ ｅ ｒ ｙ ｙ ｇ ｇ
， ， ， ， Ｗ ａ ｎ Ｙ ａ ｏ ｆ ｅ ｎ Ｗ ａ ｎ Ｄ ｉ ｎ ａ Ｒ ｅ ｎ Ｋ ｅ ｒ ｅ ｎ Ｃ ｈ ｅ ｎ Ｃ ａ ｉ ｈ ｕ Ｘ ｉ ａ ｏ Ｒ ｕ ｉ ｇ ｇ ｇ ｇ ｙ （ ， ， Ｂ ａ ｏ ｉ Ｏ ｉ ｌ ｉ ｅ ｌ ｄ Ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ Ｃ ｏ． Ｌ ｉ ｍ ｉ ｔ ｅ ｄ， Ｂ ａ ｏ ｉ Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ ７ ２ １ ０ ０ ２， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ） ｊ ｆ ｙ ｊ ： Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｂ ｕ ｏ ａ ｎ ｃ ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ， ａ ｎ ｉ ｍ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｃ ｏ ｍ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｒ ｉ ｓ ｅ ｒ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ， ｃ ａ ｎ ｉ ｍ ｒ ｏ ｖ ｅ ｒ ｉ ｓ ｅ ｒ ｅ ｒ － ｙ ｙ ｐ ｐ ｇ ｙ ｐ ｐ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅ ｓ ． Ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｂ ｕ ｏ ａ ｎ ｃ ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ｉ ｍ ａ ｃ ｔ ｓ ｒ ｉ ｓ ｅ ｒ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｅ ｅ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｙ ｙ ｐ ｐ ｐ ｐ ｇ ｍ ａ ｎ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ａ ｒ ｅ ａ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ． Ｔ ｈ ｉ ｓ ａ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ ｕ ｏ ａ ｎ ｃ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｓ ｒ ｉ ｓ ｅ ｒ ． Ｎ ｏ ｔ ｙ ｙ ｙ ｐｐ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ． Ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ５ ０ ０ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｄ ｅ ｅ ｉ ｎ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ａ ｓ ａ ｎ ｅ ｘ ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ － ｐ ｇ ｐ ｇ ， ： ａ ｍ ｌ ｅｂ ｕ ｏ ａ ｎ ｃ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｓ ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ｕ ｓ ｉ ｎ Ａ Ｂ ＡＱＵ Ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ ． Ｉ ｔ ｄ ｅ ｍ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔｓ ｃ ｅ ｎ ａ ｒ ｉ ｏ ｐ ｙ ｙ ｇ ｇ ２ａ ｎ ｄ ３ａ ｒ ｅ ｏ ｏ ｄ ａ ｍ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ５ｓ ｃ ｅ ｎ ａ ｒ ｉ ｏ ｓ ｒ ｏ ｏ ｓ ｅ ｄ ． Ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｌ ａ ｓ ａ ｍ ｏ ｒ ｅ ｓ ｉ ｎ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｏ ｎ ｒ ｉ ｓ ｅ ｒ ｍ ｅ － ｇ ｐ ｐ ｐ ｙ ｇ ｇ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ｓ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｃ ｏ ｍ ａ ｒ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｗ ａ ｖ ｅ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ． Ｉ ｎ ｓ ｔ ａ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｏ ｕ ｌ ｄ ｂ ｅ ａ ｗ ａ ｆ ｒ ｏ ｍ ｌ ａ ｒ ｅ ｐ ｐ ｙ ｇ ｏ ｃ ｅ ａ ｎ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｆ ｌ ｏ ｗ ｒ ｅ ｉ ｏ ｎ． Ｉ ｎ ｓ ｔ ａ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｂ ｕ ｏ ａ ｎ ｃ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｓ ｉ ｍ ｏ ｓ ｅ ｓ ｒ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎ ｒ ｉ ｓ ｅ ｒ ｍ ｅ ｇ ｙ ｙ ｐ － ｇ ， ， ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ｓ ｅ ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｌ ａ ｔ ｅ ｒ ａ ｌ ｄ ｉ ｓ ｌ ａ ｃ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｅ ｕ ｉ ｖ ａ ｌ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｂ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｍ ｏ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｗ ｅ ｒ ｆ ｌ ｅ ｘ ｏ ｉ ｎ ｔ ． ｐ ｐ ｑ ｇ ｊ ， ： Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｎ ｕ ｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓｒ ｅ ｃ ｏ ｍｍ ｅ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｎ ｂ ｕ ｏ ａ ｎ ｃ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｓ ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ｕ ｓ ｉ ｎ ｂ ｉ ｙ ｙ ｇ ｇ ｇ ｔ ｈ ｉ ｃ ｋ ｗ ａ ｌ ｌ ｒ ｉ ｓ ｅ ｒ ｔ ｏ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｌ ｏ ｃ ａ ｌ ｅ ｕ ｉ ｖ ａ ｌ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｓ ｔ ａ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｏ ｕ ｌ ｄ ａ ｖ ｏ ｉ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ａ ｗ ａ ｖ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ ｑ ｒ ｉ ｓ ｅ ｒ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ｈ ｏ ｕ ｌ ｄ ｂ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｅ ｄ ｔ ｏ ｓ ｉ ｎ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｎ ｔ ｌ ｉ ｍ ｒ ｏ ｖ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ． ｙ ｙ ｐ ｇ ｙ ｐ ｙ ｙ ｙ ： ； ； ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｏ ｆ ｆ ｓ ｈ ｏ ｒ ｅ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｒ ｉ ｓ ｅ ｒ ｂ ｕ ｏ ａ ｎ ｃ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｇ ｙ ｙ ｇ ｙ 其 浮力块是钻井 隔 水 管 系 统 的 重 要 部 件 之 一 ， 作用是提 供 分 布 式 浮 力 改 善 隔 水 管 的 局 部 力 学 性 能， 同时能减小隔水管管串的湿重 ， 降低隔水管张力
１］ 。 但是 ， 器的张力 ， 增强平台水深适应能力 ［ 如何合
收稿日期 ： 改回日期 ： ２ ０ １ １－０ ４－２ ３； ２ ０ １ １－１ ０－１ ６。 ， 作者 简 介 ： 王耀锋（ 男， 陕 西 宝 鸡 人， １ ９ ８ ０—） ２ ０ ０ ９年获西安石 油大学机械电子工程专业硕士学位 ， 工程师 ， 主要从事海洋水下石油 装备的研究工作 。 （ ） 联系方式 ： ０ ２ ８ ６ １ ６ ７ ０ ２ ２ ５， ｗ ｏ ｌ ｆ ９ ６ ３ １ ０ １ ８＠１ ６ ３． ｃ ｏ ｍ。 “ 基金项目 ： 国家高技术研究发 展 计 划 （ 计 划） 项目“ 深水钻 ８ ６ ３” （ ） 井隔水管系统技术研究 ” 编号 ： 部分研究内容 。 ２ ０ ０ ８ ＡＡ ０ ９ Ａ １ ０ ６
第３ ９ 卷第 ６ 期 １月 ２ ０ Ｔ Ｒ Ｏ Ｌ Ｅ ＵＭ Ｄ Ｒ Ｉ Ｌ Ｌ Ｉ ＮＧ Ｔ Ｅ ＣＨＮ Ｉ ＱＵ Ｅ Ｓ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ９Ｎ ｏ ． ６ ， Ｎ ｏ ｖ ． ２ ０ １ １
钻井完井
： ／ ｄ ｏ ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ． ｉ ｓ ｓ ｎ． １ ０ ０ １－０ ８ ９ ０． ２ ０ １ １． ０ ６． ０ ０ ９ ｊ
海洋钻井隔水管浮力块配置方法
王耀锋 ， 王定亚 ， 任克忍 ， 陈才虎 ， 肖 锐
（ ） 宝鸡石油机械有限责任公司 ， 陕西宝鸡 ７ ２ １ ０ ０ ２
摘 要： 浮力块是钻井隔水管系统的重要部件 ， 能改善钻井隔水管的性能 。 但 是 如 何 配 置 浮 力 块 ， 对隔水管张 力器的张力 、 钻井隔水管在海洋深水条件下的应用等都有很大影响 。 目前国内外 对 于 钻 井 隔 水 管 浮 力 块 配 置 方 法 的研究较少 ， 因此 ， 进一步研究其配置方法很有必要 。 首先 ， 介绍了目前国内外海 洋 钻 井 隔 水 管 浮 力 块 配 置 的 基 本 然后 ， 以我国南海某海域 ５ 采用 Ａ 讨论了海洋钻井隔水管浮力块的 配 置 经验 ； ０ ０ｍ 水深为例 ， Ｂ ＡＱＵ Ｓ 有限元软件 ， 方法 ， 拟定了 ５ 种浮力块配置方案 ， 并对其进行了详细的计算分析 。 结果表明 ： 拟定的方案 ２ 和方案 ３ 为较优方案 ； 与波浪力相比 ， 海流力对隔水管动力学响应特性的影响更大 ； 浮力块安装位置 不 同 ， 对隔水管横向变形、 等效应力、 弯矩和底部柔性接头转角等力学响应的影响很大 。 建 议 ： 在适当位置配置厚壁隔水管以降低其局部等效应力； 浮 力块的安装位置应避开海流流速最大位置 ； 研制钻井隔水管分析系统软件 ， 实现 多 个 有 限 元 软 件 的 联 合 调 用 ， 以提 高分析效率和准确性 。 关键词 ： 海上钻井 隔水管 浮力块 配置方法 （ ） 中图分类号 ： Ｔ Ｅ ９ ５ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １－０ ８ ９ ０ ２ ０ １ １ ０ ６－０ ０ ３ ５－０ ４
理配置钻井隔水管的浮力块是海洋钻井隔水管设计 中的一大难点
［ ２］
。 目前 多 数 文 献
［ ］ ３ １ ４ －
只对钻井隔水
管静态 、 准静态 、 动 态 力 学 特 性 进 行 了 系 统 研 究， 对
·３ ６·
石 油 钻 探 技 术
２ ０ １ １年１ １月
钻井隔水管浮力块的配置方法很少有文献涉及 。 只 ］ 有文献 ［ 研究了浮力块直径和长度对钻井隔水管 １ ４ 并利用 Ｓ 力学特性的 影 响 ， ＨＥ ＡＲ ７软件对几种隔 水管浮力块的配置 方 案 进 行 了 涡 激 振 动 分 析 ， 对浮 力块配置方法进 行 了 有 益 探 讨 。 为 此 ， 笔者以我国 南海某 水 深 ５ 从 工 程 角 度 出 发， 对 ０ ０ ｍ 海 域 为 例， 钻井隔水管浮力块 的 配 置 方 法 进 行 了 初 步 探 讨 ， 分 析了拟定 ５ 种浮力 块 配 置 方 案 的 优 劣 性 ， 研究了钻 井隔水管动力学响应特性 。