深水顶张力隔水管钻井作业时的非线性振动特性分析

论文摘要

隔水管是深水钻井过程中的薄弱环节,其横向振动可能引起偏磨、塌陷、断裂等多种失效形式,研究深水隔水管的横向振动特性,可为深水钻井参数选择和钻完井施工设计提供理论依据,提高隔水管的安全可靠性.将深水隔水管简化成Euler-Bernoulli梁,引入大变形应变-位移方程和弹簧边界条件,利用Hamilton原理建立了波流耦合作用下深水隔水管的运动模型,得到了作业工况时隔水管横向振动的非线性动力学方程,Galerkin离散后,通过数值分析方法研究了深水隔水管的振动稳定性机理.分析结果表明,系统的主共振存在多值和跳跃现象,随着隔水管直径与壁厚之间比值D/τ的增大,系统频响振幅逐渐增大;波浪高度与波浪周期比值H/T增大,幅频响应的带宽逐渐增加,不稳定区域逐渐增大;隔水管长度与波浪有效高度的比值l/H会使主共振跳跃幅值明显增大.波浪周期从3～10s变化时,深水隔水管系统经历着周期运动与混沌运动的交替变化,存在倍周期窗口并具有明显的分叉现象.

论文目录

• 引言
• 1 深水隔水管横向振动模型
•   1.1 动能和应变能
•   1.2 虚功
•   1.3 动力学控制方程
• 2 深水隔水管运动方程求解及摄动分析
• 3 深水隔水管横向振动特性影响因素分析
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 吴鹏,张彦秋,庞世强,吴忠,孙占广

关键词: 顶张力隔水管,原理,非线性振动,跳跃现象,混沌运动

来源: 动力学与控制学报 2019年02期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 力学,海洋学,石油天然气工业

单位: 兰州兰石能源装备工程研究院有限公司青岛分公司

基金: 甘肃省科技计划资助项目(1602GKDA014)~~

分类号: TE24;P75;O322

页码: 112-120

总页数: 9

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