[发明专利]一种海洋钻井隔水管-钻柱碰撞分析方法及装置

说明书

本发明公开了一种上述基于漂移元模型的海洋钻井隔水管‑钻柱碰撞分析方法及装置，该方法包括在钻柱与隔水管发生碰撞后，执行多次迭代过程；每一次迭代过程包括：确定隔水管和钻柱当前的运动数据；确定对应的定解条件，并判断运动数据是否满足定解条件：若是，则判断隔水管和钻柱的当前相对运动状态是否稳定：若是，结束迭代过程，否则进入下一次迭代过程。此本发明采用多个迭代过程对隔水管和钻柱在碰撞后的整个运动过程进行分析，而非采用一个统一的公式描述，本发明采用的方法更加符合实际情况，得到的相关数据更加具有实际意义。

技术领域

本发明涉及海洋钻井隔水管-钻柱耦合技术领域，特别涉及一种基于漂移元模型的海洋钻井隔水管-钻柱碰撞分析方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质。

背景技术

未来我国的深水石油资源开采前景广阔，隔水管系统作为深水油气开采装备的重要组成部分，需要面临复杂海洋环境条件的严峻挑战。

目前，国内外对于隔水管在海洋环境载荷作用下的动态响应的研究已经较为成熟，建立了一套完整的理论模型，可以利用哈密顿原理建立动力学模型，然后利用埃尔米特三次插值法进行离散，建立有限元模型，最后通过纽马克积分法对模型进行动态响应分析。然而对于隔水管-钻柱耦合的管中管模型的分析还处在研究初期阶段，由于隔水管会随着海洋环境载荷不断摆动，因此隔水管与钻柱的碰撞边界是自由移动边界，碰撞接触也是随机接触，所以碰撞接触状态很难判定。从现有的研究情况来看，有学者提出利用理论力学的碰撞理论，对管柱任一节点建立一套碰撞接触计算公式，假定弹性碰撞恢复系数，这样可以求得任一节点碰撞后的运动状态，但是碰撞力和碰撞时间都无法求得，而且隔水管与钻柱各节点的碰撞是相互影响的，产生的碰撞接触是耦合的，因此这样碰撞很难用一个统一的公式描述。因此有必要提供一种解决隔水管-钻柱耦合系统碰撞接触状态的模型。

发明内容

为解决上述至少一个问题，本发明实施例提供了一种基于漂移元模型的海洋钻井隔水管-钻柱碰撞分析方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质。

第一方面，本发明提供了一种基于漂移元模型的海洋钻井隔水管-钻柱碰撞分析方法确定方法包括：在钻柱与隔水管发生碰撞后，执行多次迭代过程；每一次迭代过程包括：

根据冲量定理和碰撞恢复系数，确定所述隔水管和所述钻柱当前的运动数据；

根据所述钻柱与所述隔水管发生碰撞时对应的碰撞接触状态，确定对应的定解条件，并判断所述运动数据是否满足所述定解条件：

若是，则判断所述隔水管和所述钻柱的当前相对运动状态是否稳定：若是，结束迭代过程，否则进入下一次迭代过程；

否则，修改相应的计算参数，直到根据修改后的计算参数所确定所述运动数据满足所述定解条件，判断所述隔水管和所述钻柱的当前相对运动状态是否稳定：若是，则结束迭代过程，否则进入下一次迭代过程。

第二方面，本发明提供了一种基于漂移元模型的海洋钻井隔水管-钻柱碰撞分析装置，该装置用于在钻柱与隔水管发生碰撞后，执行多次迭代过程；每一次迭代过程包括：

根据冲量定理和碰撞恢复系数，确定所述隔水管和所述钻柱当前的运动数据；

根据所述钻柱与所述隔水管发生碰撞时对应的碰撞接触状态，确定对应的定解条件，并判断所述运动数据是否满足所述定解条件：

若是，则判断所述隔水管和所述钻柱的当前相对运动状态是否稳定：若是，结束迭代过程，否则进入下一次迭代过程；

否则，修改相应的计算参数，直到根据修改后的计算参数所确定所述运动数据满足所述定解条件，判断所述隔水管和所述钻柱的当前相对运动状态是否稳定：若是，则结束迭代过程，否则进入下一次迭代过程。