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考虑涡激振动的深水无隔水管钻井管柱及井口稳定性分析

余龙腾  
【摘要】:经过多年的开采,陆地油气资源的开采愈发困难,因此将眼光放往油气储量潜力巨大的的海洋环境,已经逐渐成为了一种新的趋势。不过深水油气勘探开发的环境较陆地有着更多、更复杂的挑战,比如立管受波流力的扰动、海底浅层地质灾害、窄密度窗口等。特别是在深水无隔水管钻井中,无隔水管-井口-套管柱系统的受力是外力作用下的复合效果,更需要对其进行分析研究。通过研究调研,对目前无隔水管技术的发展状况和对应的管柱力学研究进行了总结,针对存在的管柱分析问题提出了本文的主要内容和技术思路,一是增加考虑钻井平台(船)的升降对管柱横向振动偏移的影响;二是考虑涡激振动对海水段的管柱的影响。本文从力学分析入手,建立起关于无隔水管钻井非线性FEM模型,求解得到其静力状态下的解,再以此为基础,结合波流力作用在立管上产生的涡激振动,利用改进的Van der pol尾流振子模型来实现系统的动态模拟,再对无隔水管钻井管柱和井口的稳定性及其影响因素进行了分析,最后再利用现有的商业软件对建立的模型进行对比验证。


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