深水隔水管与钻柱耦合作用力学模型 被引量：4

1

作者 王鹏 闫铁 +2 位作者 刘珊珊 雨松 张倩 《石油天然气学报》 CAS CSCD 2014年第6期83-86,6,共4页

建立了深水隔水管与内部钻柱耦合作用下的横向振动力学分析模型,该模型耦合了钻柱与隔水管间相互作用的侧向接触力及摩擦力,可以更加准确地描述海洋隔水管的受力与变形状态,为海洋隔水管安全使用,以及隔水管设计制造提供了理论分析方法。

关键词 隔水管 钻柱 耦合 力学模型

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深水测试管柱与隔水管的横向承载特性 被引量：20

2

作者 孙巧雷 李中 +4 位作者 王尔钧 冯定 陈文康 刘统亮 严淳鳀 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期106-115,共10页

在海上深水油气井测试过程中,隔水管、测试管柱与海水、环空流体、管内流体相互作用,并组成海上测试的“管中管”结构体系,目前对于由隔水管—测试管柱组成体系产生的复杂横向承载特性的认识不足。为了给海上安全测试作业的控制提供理... 在海上深水油气井测试过程中,隔水管、测试管柱与海水、环空流体、管内流体相互作用,并组成海上测试的“管中管”结构体系,目前对于由隔水管—测试管柱组成体系产生的复杂横向承载特性的认识不足。为了给海上安全测试作业的控制提供理论支撑,针对我国南海测试使用“管中管”体系结构及作业水深超过900 m的特点,建立了海水段测试管柱的井筒温度场、压力场及轴向力计算模型;考虑内外流体与管柱相互作用,建立了隔水管和测试管柱横向动态受力模型;基于数值求解方法,进行了不同顶张力、悬挂力、海流流速及平台漂移下的“管中管”结构体系横向承载特性分析。研究结果表明:①增大顶张力、悬挂力均能减小管柱体系的横向最大承载参数,同等幅度下的顶张力对管柱横向承载参数的影响更明显;②随着海流流速的增加,管柱体系的最大横向位移、转角、弯矩增大明显;③随着平台漂移量的增加,管柱体系的最大转角和弯矩先减小后增大,即顺着海流方向使平台产生适当的漂移有助于减小管柱体系横向的最大承载参数。结论认为,该研究成果可对海上测试作业的安全控制提供理论支撑。 展开更多

关键词 海上深水油气井测试 隔水管 测试管柱 管中管 横向承载 参数分析 海流流速

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无隔水管深水钻井作业管柱的力学分析 被引量：12

3

作者 高德利 张辉 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期37-42,共6页

无隔水管深水钻井作业是深水钻井的关键环节之一,管柱的力学行为十分复杂。本文阐述了无隔水管深水钻井管柱的纵横弯曲变形力学模型、纵向振动力学模型及无隔水管深水钻井送入管柱设计与强度校核方法等,分析了作业管柱变形及运动的主要... 无隔水管深水钻井作业是深水钻井的关键环节之一,管柱的力学行为十分复杂。本文阐述了无隔水管深水钻井管柱的纵横弯曲变形力学模型、纵向振动力学模型及无隔水管深水钻井送入管柱设计与强度校核方法等,分析了作业管柱变形及运动的主要影响因素和规律,提出了解决这类复杂工程问题的简化思路。结果表明,作业管柱的轴向拉力过大或过小、海水深度大、平台偏移或升沉振动幅度过大以及海流流速快等因素对管柱的强度安全具有显著影响。在无隔水管深水钻井作业管柱强度设计与校核时,应充分考虑管柱的作业工况及环境载荷的影响。 展开更多

关键词 深水钻井 钻井隔水管 管柱力学 送入管柱设计

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复合材料结构力学分析CAE软件现状 被引量：10

4

作者 周晔欣 戴如玥 黄争鸣 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期114-122,I0007,I0008,共11页

复合材料结构分析软件是用以分析、设计复合材料结构的重要工具,常用的复合材料结构分析软件包括基于CAD软件发展而来的复合材料分析工具、通用有限元软件自带复合材料分析工具和以Digimat等为代表的专业化复合材料结构分析软件。本文... 复合材料结构分析软件是用以分析、设计复合材料结构的重要工具,常用的复合材料结构分析软件包括基于CAD软件发展而来的复合材料分析工具、通用有限元软件自带复合材料分析工具和以Digimat等为代表的专业化复合材料结构分析软件。本文对常用的复合材料分析软件进行了综述,介绍其主要功能,从学术、应用等多方面探讨相关产品的优点及不足;论述了专业化复合材料结构分析软件的特点及功能;分析了复合材料结构分析软件的现状和发展趋势;探讨了复合材料结构力学分析CAE软件在国产化方面所需进一步解决的问题。 展开更多

关键词 复合材料结构分析软件 通用有限元软件 国产化

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隔水管弯曲对钻柱振动影响的计算与分析 被引量：13

5

作者 祝效华 李柯 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期128-133,I0008,共7页

海洋油气资源钻探中隔水管的弯曲对钻柱振动以及钻进特性有特别的影响。为得到隔水管弯曲对钻柱振动的影响规律,对南海已钻深水井使用非线性有限元软件建立全井钻井数值计算模型,研究获得了不同垂深时隔水管弯曲对钻柱振动特性的影响规... 海洋油气资源钻探中隔水管的弯曲对钻柱振动以及钻进特性有特别的影响。为得到隔水管弯曲对钻柱振动的影响规律,对南海已钻深水井使用非线性有限元软件建立全井钻井数值计算模型,研究获得了不同垂深时隔水管弯曲对钻柱振动特性的影响规律。研究表明:隔水管弯曲会加剧钻柱的振动,钻柱振动加剧会导致钻井能耗上升、钻头切削能力下降并且会加快钻柱疲劳;当隔水管的弯曲达到某临界值,钻柱与隔水管间的接触力会陡增;井口的钩载越大,隔水管弯曲带来的井口钩载波动量越大;井越深,隔水管弯曲对全井钻柱最大弯矩和钻头切削能力的影响越小。 展开更多

关键词 深水钻井 隔水管 钻柱振动 动力学模型 有限元方法

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深水无隔水管钻井全井钻柱纵-横-扭耦合非线性振动模型研究 被引量：6

6

作者 柳军 梁爽 +3 位作者 蔡萌琦 陈益丽 袁明健 曾林林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第13期269-277,共9页

无隔水管钻井是一项极具发展前景的深水钻井技术。针对深水无隔水管钻井缺乏有效的动力学分析模型的实际,通过能量法、微元法结合哈密顿原理,建立了考虑钻井船位移、风海流、潮流、波浪载荷、井壁接触、钻头-岩石互作用、海水段-地层段... 无隔水管钻井是一项极具发展前景的深水钻井技术。针对深水无隔水管钻井缺乏有效的动力学分析模型的实际,通过能量法、微元法结合哈密顿原理,建立了考虑钻井船位移、风海流、潮流、波浪载荷、井壁接触、钻头-岩石互作用、海水段-地层段互作用的深水无隔水管钻井全井钻柱纵-横-扭耦合非线性振动模型;通过拉格朗日和三次埃尔米特函数离散控制方程,采用Newmark-β对模型进行数值求解;采用现有海洋立管模拟试验数据、Moharrami扭转振动模型结果及Kyllingstad现场测试数据,对模型进行了详细对比验证。结果表明,该模型精度较好,可用于深水无隔水管钻柱的耦合振动分析。 展开更多

关键词 深水钻井 无隔水管钻井 钻井钻柱 钻柱耦合振动 动力学模型

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油气井杆管柱力学研究进展与争论 被引量：71

7

作者 李子丰 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期531-556,共26页

油气井杆管柱是石油钻采作业的脊梁和中枢神经。在石油与天然气工程学科中,油气井杆管柱力学是一门重要的应用基础科学。先介绍了油气井杆管柱力学的相关专著、从事油气井杆管柱力学研究学者、研究油气井杆管柱力学的方法并澄清了一些... 油气井杆管柱是石油钻采作业的脊梁和中枢神经。在石油与天然气工程学科中,油气井杆管柱力学是一门重要的应用基础科学。先介绍了油气井杆管柱力学的相关专著、从事油气井杆管柱力学研究学者、研究油气井杆管柱力学的方法并澄清了一些基本概念;进一步重点介绍了油气井杆管柱力学基本原理、油气井杆管柱的运动状态、油气井杆管柱动力学基本方程、油气井杆管柱的稳定性、油气井杆管柱的稳态拉力扭矩、下部钻具三维力学分析、钻柱动力学、套管柱力学分析、测试管柱力学分析、压裂注水注汽管柱力学分析、有杆泵抽油系统诊断和参数优选与节能、采气管柱的振动、管柱的冲击震动、膨胀筛(套)管力学分析、隔水管柱力学分析、振动波信号在管柱中的传播、管柱的磨损和腐蚀与冲蚀、管柱的剩余强度和疲劳强度预测等方向的进展与争论;展望了油气井杆管柱力学的重点研究方向。 展开更多

关键词 钻柱 套管 油管 抽油杆 隔水管 力学 振动 进展 争论

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隔水管循环注液对深水气井测试管柱温度分布的影响 被引量：4

8

作者 杨志 陈晓宇 +2 位作者 孟文波 董钊 耿凤康 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期127-132,共6页

为了准确预测深水气井测试管柱内的井筒温度分布,根据能量守恒原理及传热学原理,建立了深海气井在普通测试流程及在隔水管内循环注入常温水工况下的井筒温度预测模型。模拟计算结果表明,隔水管循环注入常温水对测试管柱的温度有一定的影... 为了准确预测深水气井测试管柱内的井筒温度分布,根据能量守恒原理及传热学原理,建立了深海气井在普通测试流程及在隔水管内循环注入常温水工况下的井筒温度预测模型。模拟计算结果表明,隔水管循环注入常温水对测试管柱的温度有一定的影响,当水深大于200m时循环液温度与海水温度基本一致,循环时可使隔水管环空温度降低从而增大水合物生成风险。因此,水深大于200m的深水气井不宜采用隔水管循环注水。本文研究成果对于深水气井隔水管循环注液测试具有指导意义。 展开更多

关键词 深水气井 隔水管循环注液 测试管柱 温度分布 预测模型

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脱开模式下深水钻井隔水管串纵向振动研究

9

作者 柳军 黄陈 +2 位作者 刘清友 何玉发 何星 《西南科技大学学报》 CAS 2015年第4期50-55,共6页

针对脱开模式下深水钻井隔水管串的安全问题,采用微元法建立了考虑海洋环境影响的实际隔水管串纵向振动力学模型,给出了相应的初始条件、边界条件,编制了相应的计算程序,并用ABAQUS软件进行了验证,以南海某实际钻井隔水管串的设计为例,... 针对脱开模式下深水钻井隔水管串的安全问题,采用微元法建立了考虑海洋环境影响的实际隔水管串纵向振动力学模型,给出了相应的初始条件、边界条件,编制了相应的计算程序,并用ABAQUS软件进行了验证,以南海某实际钻井隔水管串的设计为例,研究了脱开模式下隔水管串的纵向振动力学行为。结果表明:隔水管串在与井口脱开之后,其振动频率落入海洋环境荷载频率之内,且隔水管串上端截面支反力的动态放大倍数为2.04,隔水管单根的应力最大放大倍数为1.52;脱开模式下,隔水管串的中上段受力呈明显的动态放大趋势,管串最下端受力水平则显著降低。研究结果可为深水钻井管串的设计提供理论支持。 展开更多

关键词 深水钻井 隔水管串 脱开模式 纵向振动

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考虑“筒中筒”耦合作用的深水隔水管柱与钻柱碰摩运动规律

10

作者 狄勤丰 骆大坤 +2 位作者 秦垦 王文昌 陈锋 《石油钻采工艺》 CAS 北大核心 2024年第1期25-32,共8页

深水钻井时,旋转钻柱与海洋环境力作用下发生振动的隔水管柱易发生接触,造成钻柱与隔水管柱的碰撞或者摩擦。为了解隔水管柱与钻柱间的运动状态,减轻两者间碰摩,保证作业安全性,提出了一种模拟深水隔水管柱-钻柱组成的“筒中筒”耦合系... 深水钻井时,旋转钻柱与海洋环境力作用下发生振动的隔水管柱易发生接触,造成钻柱与隔水管柱的碰撞或者摩擦。为了解隔水管柱与钻柱间的运动状态,减轻两者间碰摩,保证作业安全性,提出了一种模拟深水隔水管柱-钻柱组成的“筒中筒”耦合系统模型,通过分析二者间的位移与接触力,实现海洋深水钻井作业时隔水管柱与钻柱的耦合动力学模拟的建立。模拟结果表明,考虑隔水管柱与钻柱接触的情况下,海流作用和涡激作用对钻柱的动力学特征具有较大影响;海流速度增加,隔水管柱弯曲程度变大,隔水管柱的振动特征会限制钻柱运动;井口转速增加对钻柱的涡动特征影响小,但会增大钻柱与隔水管柱内壁的接触力,增大钻柱与隔水管柱的失效风险。该理论为海洋深水钻井摩阻分析提供了新的借鉴。 展开更多

关键词 深水钻井 钻柱动力学 “筒中筒”耦合结构 隔水管柱-钻柱耦合振动 接触碰撞

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深水隔水管-测试管柱系统涡激振动实验研究 被引量：3

11

作者 贾杜平 莫丽 +1 位作者 毛良杰 曾松 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2021年第2期170-178,共9页

在深水测试作业中,隔水管和测试管柱形成双层管柱结构,其在海流作用下发生耦合振动,存在安全隐患。为了研究海流流速对隔水管-测试管柱系统振动的影响,搭建了隔水管-测试管柱系统涡激振动的相似实验装置,开展在不同流速下隔水管-测试管... 在深水测试作业中,隔水管和测试管柱形成双层管柱结构,其在海流作用下发生耦合振动,存在安全隐患。为了研究海流流速对隔水管-测试管柱系统振动的影响,搭建了隔水管-测试管柱系统涡激振动的相似实验装置,开展在不同流速下隔水管-测试管柱系统涡激振动实验。实验中用应变片采集数据,用模态分析法处理实验数据,分析隔水管和测试管柱在横向和流向的应变、频率、位移标准差以及模态特征。结果表明:在海洋环境载荷作用下,隔水管与测试管柱发生接触和碰撞,导致测试管柱产生与隔水管类似的涡激振动,但隔水管的振幅明显大于测试管柱;当流速为0.5 m/s时,隔水管和测试管柱的振幅均显著增加,隔水管-测试管柱系统产生“锁定”现象;随着流速的增大,隔水管流向振动逐渐由较高频率主导,而测试管柱流向振动仍由较低频率主导。研究结果可以为深水测试作业过中隔水管振动的抑制提供参考。 展开更多

关键词 隔水管 测试管柱 涡激振动 相似实验 动力特性

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深水测试管柱-隔水管耦合涡激疲劳分析 被引量：15

12

作者 刘红兵 陈国明 +3 位作者 刘康 孟文波 韩彬彬 刘秀全 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期138-143,共6页

在深水钻完井测试作业过程中,由于海流作用隔水管易发生涡激振动引起疲劳损伤,由隔水管涡激振动引起测试管柱疲劳损伤问题不容忽略。针对深水高压气井测试作业特点,考虑测试管柱和隔水管之间相互作用,建立测试管柱-隔水管耦合涡激振动模... 在深水钻完井测试作业过程中,由于海流作用隔水管易发生涡激振动引起疲劳损伤,由隔水管涡激振动引起测试管柱疲劳损伤问题不容忽略。针对深水高压气井测试作业特点,考虑测试管柱和隔水管之间相互作用,建立测试管柱-隔水管耦合涡激振动模型,提出测试管柱-隔水管涡激疲劳分析方法。结合南海某深水高压气井,研究测试管柱-隔水管耦合系统涡激振动机理、疲劳损伤规律及影响因素。研究结果表明:测试管柱-隔水管耦合系统高流速下更易于发生多模态涡激振动,疲劳损伤沿水深方向呈现波动变化,顶部和下挠性接头附近疲劳损伤最为严重,其中测试管柱疲劳损伤约为0.2~0.25倍隔水管疲劳损伤,适当增大隔水管顶张力和测试管柱提升力可有效改善测试管柱-隔水管耦合系统涡激疲劳性能。 展开更多

关键词 深水钻井 测试管柱 隔水管 涡激振动 疲劳分析 接触分析

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钻柱对隔水管固有频率的影响分析 被引量：3

13

作者 郭孟强 李军强 《机械研究与应用》 2016年第1期60-61,64,共3页

隔水管作为海洋石油钻井的重要设备,其安全使用不仅直接关系到整个钻井作业是否顺利完成,而且关系到钻井平台的安全。目前关于隔水管固有频率的研究主要集中在海水质量、隔水管尺寸、顶部张力等因素对隔水管固有频率的影响,但尚未看到... 隔水管作为海洋石油钻井的重要设备,其安全使用不仅直接关系到整个钻井作业是否顺利完成,而且关系到钻井平台的安全。目前关于隔水管固有频率的研究主要集中在海水质量、隔水管尺寸、顶部张力等因素对隔水管固有频率的影响,但尚未看到钻柱对隔水管固有频率的影响研究。因为隔水管在海水中的运动属于大位移、小变形,内部钻柱随着隔水管一起运动。分析钻柱质量和截面尺寸对隔水导管固有频率的影响。研究结果表明,忽略钻柱质量对隔水管固有频率产生较大误差,最大相对误差约为6.2%。该研究结果为钻井隔水管的设计、安全使用提供一定参考作用。 展开更多

关键词 钻柱 隔水管 固有频率 钻井

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北部湾地区探井井身结构优化设计及应用 被引量：6

14

作者 陈浩东 黄熠 +2 位作者 罗鸣 邵诗军 杨仲涵 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期117-121,共5页

北部湾地区探井作业采用的五层次井身结构存在钻井工期长、套管及固井材料耗用量大、成本高等问题。综合考虑隔水导管结构稳定性及井眼清洁等因素,通过隔水导管与表层套管合一、表层套管和技术套管变径复合等优化设计,采用一层508 mm+... 北部湾地区探井作业采用的五层次井身结构存在钻井工期长、套管及固井材料耗用量大、成本高等问题。综合考虑隔水导管结构稳定性及井眼清洁等因素,通过隔水导管与表层套管合一、表层套管和技术套管变径复合等优化设计,采用一层508 mm+339.7 mm变径复合套管将隔水导管、表层套管和技术套管多层合一,有效减少了井身结构层次,达到了缩短钻井周期与降低工程费用的目的,降本增效效果明显,从而为该地区探井井身结构优化提供了新的思路。 展开更多

关键词 北部湾 探井 井身结构优化 隔水导管与表层套管合一 表层套管与技术套管变径复合 降本增效

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深水钻井隔水管段钻柱力学分析

15

作者 吴怡 耿亚楠 +1 位作者 谢仁军 焦金刚 《船海工程》 北大核心 2019年第A01期198-202,共5页

为有效分析隔水管内部钻柱力学性能,通过分析隔水管力学参数和位移作为分析隔水管内部钻柱的边界条件,利用商业软件Deepriser和Landmark建立隔水管及内部钻柱分析模型,通过CAD建模软件模拟分析大尺寸工具通过下部挠性接头的可行性。研... 为有效分析隔水管内部钻柱力学性能,通过分析隔水管力学参数和位移作为分析隔水管内部钻柱的边界条件,利用商业软件Deepriser和Landmark建立隔水管及内部钻柱分析模型,通过CAD建模软件模拟分析大尺寸工具通过下部挠性接头的可行性。研究表明,钻井平台的偏移量和隔水管转角对钻柱力学行为影响较大,当钻井平台偏移量过大(或转角变化过大),工具在挠性接头附近处下入遇阻的可能性增加;继续钻进,钻具易发生疲劳损坏,因此,需严格控制钻井平台偏移量和底部挠性接头转角,使隔水管段钻柱处于较佳受力状态,保证深水钻井作业安全。 展开更多

关键词 深水钻井 隔水管 钻柱 平台偏移 挠性接头 大尺寸工具

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