摘要：当波浪、洋流流经钻井隔水管或生产立管时,管体和附近的流体会发生强烈的相互干涉作用,使其振动特征远比单管或者双管情况更为复杂。目前针对大雷诺数条件下,实尺寸钻井隔水管和生产立管群之间双自由度耦合干涉振动问题的研究还未见相关报道。为此,利用ANSYS-Fluent平台建立二维实尺寸钻井隔水管和生产立管群数值模型,采用SST k-ω模型和嵌套网格技术对流场域进行求解,并运用四阶Runge-Kutta法求解多管柱系统动力响应控制方程,通过自编流固耦合求解程序,实现流体与管柱之间相互耦合计算。研究结果表明:约化速度对钻井隔水管与生产立管群系统的干涉振动响应影响显著,在实际工程中,可以通过调节钻井隔水管或生产立管顶张力大小等方式改变其固有频率,或调节外形尺寸等方式改变约化速度,从而使管体脱离锁振状态,降低振动幅度;井槽间距的变化对柱群动态干涉响应的影响较小;立管群之间的干涉效应较双立管系统干涉效应有所差别,体现在中心位置的隔水管振动特性介于孤立状态和串列状态之间。所得结论可为海洋平台钻井隔水管与生产立管之间的干涉振动分析提供理论依据。

摘要：涡激振动引起的应力和疲劳损伤是影响钻井隔水管作业安全的重要因素,设计阶段往往采用严苛的海洋环境参数,虽然可以保证系统安全,但是却会影响钻井时效。本文利用加速度监测装置对南海X-1井进行了隔水管的涡激振动监测,通过对监测数据的频谱分析,发现隔水管产生涡激振动的频谱具有明显的锁频特征,并且涡激振动并不存在于整个作业过程,因此在实际作业阶段隔水管参与涡激振动的模态最高阶次存在超过设计预期水平的可能性。本文提出根据实测数据预测和评估钻井隔水管涡激振动响应的方法,对保证隔水管系统作业安全具有重要意义。

摘要：隔水管系统是海上钻井作业时连接浮式平台与水下井口系统的关键装备,结构组成复杂,需要承担风浪流海洋环境、浮式平台偏移以及作业工况等复合条件作用下的复杂力学载荷。通过技术调研、设计分析以及现场作业实践,研究钻井隔水管系统基本配置及要求,分析隔水管钻井工程设计的关键技术,包括隔水管配长及管串排列设计、隔水管最小顶部张力计算和隔水管作业窗口分析,明确隔水管设计分析的基本原则,对深水钻井隔水管作业安全具有指导作用。

摘要：对于深水系泊钻井系统而言,移动式海洋钻井装置与细长结构(系缆、钻井隔水管)之间的耦合效应在预测浮体运动及钻井隔水管响应时起决定性作用。文中建立了深水系泊钻井系统的全耦合有限元模型,考虑波频与低频环境载荷,对系统进行了非线性时域分析。分析表明,由低频浮体运动激励的低频隔水管动态响应可对深水钻井隔水管设计产生重要影响。常规方法将低频浮体运动作为准静态效应考虑,对于连接在锚泊钻井装置上的深水钻井隔水管而言是不精确的。

摘要：钻井隔水管受到环境载荷循环作用,属于动态疲劳敏感结构,其疲劳性能分析成为隔水管设计的难题。对不同海洋环境载荷下的钻井隔水管进行时域非线性动力分析,采用雨流计数法、S-N曲线和Miner线性累计损伤准则建立钻井隔水管的疲劳损伤模型,重点研究了环境参数、隔水管几何尺寸和作业参数对钻井隔水管疲劳损伤的影响规律,并对影响钻井隔水管疲劳损伤的因素进行参数敏感性分析。分析结果表明,海床附近的钻井隔水管疲劳损伤随着土体刚度的增大而减小;适当增大钻井隔水管壁厚可以有效地抑制疲劳损伤;焊接偏心距的增大会明显加重钻井隔水管的疲劳损伤。该项研究结果为钻井隔水管设计和施工操作提供了理论依据。

摘要：在隔水管钻井作业中,利用有限个加速度传感器监测数据预测钻井隔水管疲劳寿命是钻井隔水管系统面临的一项技术挑战。介绍了一种基于传递函数法,监测位置A处加速度数据,评估目标位置B处钻井隔水管疲劳损伤及疲劳寿命的分析方法。利用南海某深水气井钻井隔水管336 h加速度的监测数据,进行隔水管的疲劳损伤评估,得到了疲劳寿命。提出的基于加速度监测数据的钻井隔水管疲劳损伤评估方法和监测实例计算可为深水钻井工程提供重要参考。

摘要：涡激振动（VIV）是深水钻井隔水管疲劳损伤的主要来源。合理评估VIV疲劳是进行隔水管疲劳设计的关键问题。应用基于风险增强的疲劳准则进行隔水管VIV疲劳评估。应用设计参数的最佳估计值对隔水管进行标准VIV疲劳分析，以确定隔水管的基本疲劳损伤。识别控制疲劳损伤不确定度的随机变量，并对这些变量进行标准疲劳灵敏度研究，以评价疲劳损伤不确定度。基于风险增强准则确定VIV疲劳安全因子的大小，同时考虑VIV分析模型的内在偏差，以建立对VIV疲劳的接受准则。以南海某深水区钻井隔水管设计为例进行分析。隔水管在设计寿命内的最大疲劳损伤为0．3570，在高、中、低三种安全等级下的许可疲劳损伤分别为0．1274、0．2410与0．5263，该隔水管设计仅满足低等级安全标准。

摘要：深水钻井隔水管系统是海洋油气勘探开发的关键设备,其正确设计与使用直接关系到钻完井作业的安全与高效。总结了近年来深水钻井隔水管的几项关键技术研究进展,主要包括深水海底井口-隔水管-平台耦合动力学分析方法,深水钻井隔水管避台撤离分析技术、悬挂隔水管井间移位分析技术及平台漂移下隔水管脱离预警界限分析技术等3项特殊作业技术,以及隔水管电磁检测技术、隔水管监测技术及深水钻井隔水管完整性管理系统。深水钻井隔水管关键技术已在中国南海、西非等11口深水井的钻井隔水管设计中得到了良好应用,解决了现场技术难题,可为我国深水钻井隔水管的设计和作业提供更全面的技术支撑。

摘要：钻井隔水管在海流、波浪等水动力作用下可发生侧向偏移、弯曲变形、波激和涡激振动,给钻井隔水管系统带来风险。采用k-ω湍流模型,对带附属管的实际尺寸钻井隔水管绕流场进行了CFD数值模拟分析,研究了来流攻角对隔水管主管流体力和尾流场流动特征的影响。结果表明,附属管对隔水管主管流动控制效果显著,考虑6根附属管的影响后隔水管裸单根所受水动力显著减小;除来流攻角为270°外,附属管都能减小主管上的平均阻力系数;所有来流攻角下主管的均方根升力系数幅值均有显著降低。分析认为,隔水管流体力减小的原因是主管与附属管外的剪切层相互影响,抑制了主管上的漩涡泄放;但不同来流攻角下管外涡街特性和漩涡泄放规律不同,流体力减小的机理也有差异。本文研究结果可为隔水管的附属管优化设计和布置提供参考。

摘要：以1830m超深水井为研究对象，进行钻井隔水管系统详细配置，建立隔水管系统有限元分析模型，校核隔水管系统的静强度、动强度和不同悬挂模式的安全性，计算隔水管系统波致和涡激疲劳损伤。结果表明，隔水管系统最大应力发生在隔水管与伸缩节连接处，隔水管系统静态和动态强度满足要求，软悬挂相对于硬悬挂具有更大的可靠性，隔水管系统波致和涡激疲劳损伤较小，疲劳寿命安全余量较大。