海洋深水钻井隔水管力学特性分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第30卷第2期石油钻采工艺Vo1．30No．22008年4月0ILDRILLING&PRODUCTIONTECHNOLOGYApr．2008文章编号：1000—7393(2008)02—0028—04海洋深水钻井隔水管力学特性分析刘彩虹杨进曹式敬蔡战胜(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，北京1000273．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钻井船的重要设备，随

2、着海洋油气钻井向深水领域发展，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，能够为深水钻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：FE21文献标识码：ADrillingrise

3、rmechanicalcharacteristicofmarinedeepwaterLIUCaih0ng，YANGJin，CA0Shijing，CAIZhansheng(1．MOEKe)LaboratoryofPetroleumEngineeringinChinaUniversit)Petroleum,，Bering102249，China；2．DrillingDepartm2ntofChinaOfshoreOi所eldServicesLimited，CNOOC，Beijing101149，China

4、；3．CNOOC，Tanggu300452，China)Abstract：Drillingriseristheimportantequipmentfromsubbottomwellheadtodrillship．Asofshoredrillingactivitiesexpandtomoredeeperwaterareas，theforceactingtothemarineriserbecomesmoreandmorecomplicated．Asthewaterdepthincreases，thecha

5、racteristicanalysisofthemarineriserbecomesmoreandmoreimportant．Thepaperusesfour—orderdiferentialequation，andamechanicalanalysisisnumericallysimulatedbyusingafinite—differencemethod．Theeffectoftoptensionandbuoyancyblocksontheoffshoreriserisstudied，andthe

6、co~espondingsoftwarewasdrawnup．Itisshownthatthemechanicalanalysismethodandcomputingprograminthispaperaresimple，accurateandfastcomputation．Itprovidesareliabletheoreticalbasisandguidanceforthedesignandcheckofthemarinerisersystem，andpossessesofhighapplicat

7、ionvalue．Keywords：drillingriser；numericalsimulation；mechanicalcharacteristic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l隔水管的静态分析模型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，1．1基本假设而且目前国内在深水海域的钻探井数量比较少，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

8、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刚度的影响，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