[发明专利]一种深水钻井立管参激横向振动分析方法无效
申请号: | 201110161101.3 | 申请日: | 2011-06-16 |
公开(公告)号: | CN102222168A | 公开(公告)日: | 2011-10-19 |
发明(设计)人: | 黄维平;李倩;段金龙;范杰利;孟庆飞;周阳;顾恩凯;刘娟 | 申请(专利权)人: | 中国海洋大学 |
主分类号: | G06F19/00 | 分类号: | G06F19/00;G01M7/04 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 266000 山*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 深水 钻井 立管参激 横向 振动 分析 方法 | ||
技术领域
本发明涉及海洋深水立管的研究方法,具体涉及一种深水钻井立管参激横向振动分析方法。
背景技术
深水钻井立管的下端与海底井口连接,管壁张力直接作用在井口上,而管内的流体源源不断地从海底穿过立管流向浮式平台。传统意义上的参激振动指的是杆件的轴向振动,因为,传统意义上的杆件长细比较小(与深水钻井立管相比),再加上小变形假定,轴向振动不会引起杆件的弯曲。但是,深水钻井立管的长细比和浮式平台引起的竖向运动都远远超出了传统的杆件及其参激振动范围,竖向运动不仅使立管产生轴向参激振动,而且也引起立管弯曲而产生横向参激振动,从而加剧了立管的弯曲振动幅度。由于参激振动是半潜式平台垂荡运动引起的,而半潜式平台的垂荡运动是波浪引起的,因此,参激横向振动周期与波浪引起的立管弯曲振动周期吻合,从而使立管的参激横向振动与波浪引起的弯曲振动同步,这就造成了振动的叠加。所以参激横向振动加剧了立管的弯曲振动。
现有的深水钻井立管弯曲振动分析方法不考虑立管竖向位移引起的弯曲位移,仅计算横向荷载引起的弯曲位移,即:
式中:y为立管横向弯曲位移;
x为立管的轴向坐标;
t为时间;
EI为立管横截面抗弯刚度;
T为立管张力,是时间和立管轴向坐标的函数,即:T=T(x,t);
为立管单位长度的质量;
c为阻尼系数;
q(x,t)为作用在立管上的流体荷载。
式(1)是深水钻井立管弯曲振动方程,没有考虑竖向位移引起的弯曲效应,即参数激扰引起的横向振动。
深水钻井立管的长细比较大(1000~5000),因此,其轴向刚度和弯曲刚度均较小。而传统参数振动研究的杆件长细比(10)远远小于深水钻井立管,且参数激扰的幅度也是建立在线性小变形假定的基础上,而深水钻井立管由于半潜式平台垂荡运动引起的参数激扰超出了小变形范围(可达几米)。因此,现有技术完全采用传统参激振动理论和弯曲振动理论,不考虑参数激励引起的横向弯曲振动,其分析结果是偏于不安全的。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷,提供一种深水钻井立管参激横向振动分析方法,使深水钻井立管的弯曲振动分析更加符合实际。
本发明的技术方案如下:一种深水钻井立管参激横向振动分析方法,该方法同时考虑大位移引起的截面转动和剪切变形,提供的深水钻井立管弯曲振动分析模型的方程如下:
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