新原理深海人工海床钻井系统耦合动力特性研究

针对现行水下钻井系统的技术、经济及安全局限性，提出一种新原理深海人工海床钻井系统。建立深海人工海床钻井系统的全耦合时域动力学分析方法，开展深海人工海床钻井系统的时域耦合动力特性研究，分析深海环境中人工海床系统的运动稳性、钻井隔水管、回接套管及系泊系统的动态极值响应特性，以及钻井隔水管、回接套管及系泊系统的强度性能。研究结果发现：深海人工海床系统的六自由度运动幅值较小，运动稳性良好；钻井隔水管的弱点位于其与海面接触部位，回接套管的弱点位于顶部应力节与顶部回接套管的连接处，系泊系统的弱点位于其顶部。新原理深海人工海床钻井系统可为我国深海及超深海油气的高效自主钻采提供一种全新的解决方案。     

三类边界条件下隔水套管涡激非线性振动的比较分析

考虑流及波流联合作用,研究了套管的涡激非线性振动.将套管简化为梁模型,考虑3类不同的边界条件,计及莫里森非线性流体动力和涡激荷载,建立套管的涡激振动方程.应用克雷洛夫函数求解套管的固有频率和模态,采用了计算涡激非线性动力响应的迦辽金方法.以东海勘探3号钻井隔水套管为例,研究了不同边界条件下流引起的主共振和波流联合引起的组合共振.计算结果表明：流对套管的动力响应占主导地位,而波的影响不大.分析了3类不同边界条件下隔水套管的涡激非线性动力响应,揭示了波流联合激励下套管复杂的动力响应特性.     

三类边界条件下隔水套管涡激非线性振动的分析研究

考虑流及波流联合作用,研究了套管的涡激非线性振动.将套管简化为梁模型,考虑3类不同的边界条件,计及莫里森非线性流体动力和涡激荷载,建立套管的涡激振动方程.应用克雷洛夫函数求解套管的固有频率和模态,采用了计算涡激非线性动力响应的迦辽金方法.以东海勘探3号钻井隔水套管为例,研究了不同边界条件下流引起的主共振和波流联合引起的组合共振.计算结果表明:流对套管的动力响应占主导地位,而波的影响不大.分析了3类不同边界条件下隔水套管的涡激非线性动力响应,揭示了波流联合激励下套管复杂的动力响应特性.     

超长隔水套管优化和管桩吊点的设计与应用

近年来海洋工程行业中海上平台设计逐渐增大,伴随着井口增多,隔水套管增加,沿用常规做法,海上施工时间长,相应配备的施工资源也在增加,通过优化隔水套管分段及管桩新型吊点设计优化项目是在目前开发计划的大背景下,从根本上解决钢桩和隔水套管海上无吊装器情况下的耗时费力的吊装现状,实现海上施工降本增效。     

隔水套管保护架船撞强度校核

本文结合工程实例,阐述了某海洋工程项目隔水套管保护架的船撞强度校核过程,其船撞能量理论采用API规范,结构强度校核采用SACS软件的COLLAPSE非线性分析模块,碰撞位置分别取在平均高水位和平均低水位,并分别按考虑节点失效和不考虑节点失效考虑两种情况考虑。计算中对保护架碰撞杆件施加保证隔水套管安全的最大容许位移,计算出在此位移下结构产生的能量,如果大于船舶撞击能量,即认为隔水套管保护架结构满足船撞强度要求。     

隔水导管支撑井口平台关键技术

为经济有效地开发边际油田，提出一种利用隔水导管及表层套管组成的复合结构进行承载的新型简易平台形式。以渤海某边际油田开发为例，从灌浆连接强度、复合桩竖向承载力、复合桩变截面对p-y、t-z、Q-Z曲线的影响以及简易平台钻井工况等4方面重点分析隔水导管支撑井口平台与常规导管架结构设计的不同之处；结合规范对传统设计内容和方法进行补充和改进。结果表明：灌浆连接强度、隔水导管复合桩竖向承载力和钻井工况均可满足规范要求，且在常规隔水导管入泥深度范围内变截面对土壤曲线的影响较小。以上分析为隔水导管支撑井口平台设计提供了新的思路和参考。     

(美)伍兹·霍尔海洋研究中心载人深潜器计划探究暨(美)新概念ALVIN号载人深潜器关键技术浅析

文章较为详细地介绍了美国伍兹霍尔海洋学研究所（WHOI）目前在建的新概念ALVIN号载人深潜器研制项目,该项目经过了美国科研机构认真详实的凋研论证而立项,新概念ALVIN号的研制对确保美国在深海研究及深海技术方面处于领先地位有着重大意义。文中介绍了新ALVIN号的主要技术性能、关键技术、建造费用、建造计划等内容。     

深海油气增压系统发展现状与展望

文章主要介绍国外已投用或正在研制的深海增压项目概况,并以目前已投用的挪威?sgard深海油气田为例,详细介绍深海油气增压系统的组成和原理,总结大功率深海电机、高精度超高速磁悬浮轴承技术等深海油气增压所涉及的关键技术。结合当前国内外研究现状,对深海油气增压技术的后续发展趋势进行了展望。     

海洋采油平台隔水套管群（桩）水平承载力研究

通过对模型试验结果的分析，研究了海洋采油平台在冰和波浪等水平荷载作用下，隔水套管的工作性状，提出了方便实用的群桩效率计算方法和隔管水平承载力的计算方法，并得到了原型试桩资料的验证。     

导管架平台隔水套管区域流场数值模拟分析

考虑到局部流场是控制和决定流冰在隔水套管区内运动形态的关键因素,使用FLUENT软件,对渤海浅水重冰区某导管架平台的隔水套管区内的流场进行数值模拟,统计可能发生碎冰滞留的区域分布比例,并根据不同入流方向进行评估,结果表明,隔水套管区内局部流场的滞留效应是导致碎冰堆积的主要诱因。     

水下灌浆定形式海底管道立管固定装置研究

针对海底管道立管管卡发生损坏或者脱落,影响海底管道安全运行的情况,研制新型水下灌浆定型式海底管道立管固定装置。讨论水下管卡的结构形式,材料的选择及管卡灌浆的工艺流程。实验证明,该新型管卡能够代替原有管卡很好地对立管起到保护作用,能确保海底管道的安全运行。     

海洋立管的涡激振动

海洋输流立管是海面与海底井口间的主要连接件，是海洋基础结构的关键组成部分，作为海面与海底的一种联系通道，既可用于浮式海洋平台，又可用于固定式平台及钻探船舶。立管在波浪及海流的作用下易发生涡激振动（VIV），涡激振动是深水立管设计的一个主要控制因素。对海洋立管涡激振动的工程背景、研究现状进行了介绍，对所做的研究工作进行了总结，并提出了研究中的不足之处及进一步研究的建议。     

深水钻井隔水管耦合系统分析(英文)

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.     

狗骨头扰流装置对海洋立管涡激振动抑制的数值模拟研究

按照流体力学基本理论,将抑制风振的狗骨头型装置引进到抑制海洋立管的涡激振动上,并采用ANSYSCFX三维流固耦合方法对该装置的抑制效果进行检验。数值模拟检验结果表明：该抑振装置不仅有效降低了横向涡激振动响应,而且也抑制了纵向激励。     

深水钢悬链立管J型铺设研究

J型铺管法具有先天的深水适应性,已广泛应用于深海水域的管道铺设作业,而我国对深水管道J型铺设的研究仍处于起步阶段。本文以作为深水开发首选立管形式的钢悬链立管为研究对象,应用Orcaflex软件对立管J型铺设过程做动态分析,校核内容包括最大弯曲应力、最大等效应力及有效张力。将铺管过程分3个阶段进行立管J型铺设强度分析,得到立管受力最大铺设阶段。针对受力最大阶段,进行立管作业窗口分析,得到满足立管使用条件的环境参数。本文所开展的深水钢悬链立管J型铺设研究对推进我国深水铺管技术的发展具有实际工程意义。     

细长海洋立管涡激振动预报模型

涡激振动预报对于深水环境中的细长海洋结构物的设计至关重要.近年来出现的若干经验模型基于圆柱体受追振荡实验数据.文中介绍了细长海洋结构物涡激振动预报工具的发展,进而提出了一种基于圆柱体受迫振荡实验数据的预报模型.与现有的类似模型相比较,该模型更加直接地利用了原始模型实验数据,并且将立管的有限元模态分析并入到响应预报当中,以计及立管物理参数的不均匀特性.利用近期立管模型在阶梯状分布流以及剪切流中的涡激振动响应实验测量数据,验证了该模型的有效性.该模型的计算结果表明,立管的模态振型、模态频率与涡激振动响应高度耦合,并且对于低质量比的情况尤为明显.文中还指出了类似的基于受迫振荡圆柱体实验数据的预报模型存在的缺陷.     

隔水管垂直存放系统设计简介

隔水管垂直存放系统是一种新颖的隔水管处理系统,它是钻机行业井架内钻杆垂直存放系统成功解决方法的外延应用。通过对隔水管垂直存放系统的设计基础、系统组成、主要设备参数、系统保护等有关问题的阐述分析,指出隔水管垂直存放系统的解决方案对钻井装置的布置合理性影响很大,应引起重视。     

弹性模量对深海立管涡激振动疲劳损伤的影响

K.Vikestad文章中预报出的立管疲劳寿命特别长,经过仔细校核发现作者用于计算的弹性模量与试验值不同.是否这一错误会导致疲劳寿命的重要差别,本文对这一问题做了进一步研究.本文采用了与上述文章中类似的方法来重新计算立管的涡激振动疲劳损伤.利用作者所在课题组开发的涡激振动预报程序来确定立管动力响应,并假设涡激振动引起的长期应力范围分布是Rayleigh分布,运用Palmgren-Miner线性累积损伤准则来预报海洋立管涡激振动疲劳损伤.和依据试验测量数据计算得到的疲劳损伤以及ⅤⅣANA预报的结果比较表明,本文的预报方法是合理的.研究表明上述文章中过高的疲劳寿命是由错误的弹性模量引起的.结果显示,立管的弹性模量对于涡激振动疲劳损伤是个重要的参数.弹性模量越大,疲劳寿命越低.     

浮式钻井装置隔水管张紧系统研究

针对浮式钻井装置的隔水管张紧问题,提出了几种解决方案,并对方案的补偿原理做了分析研究,同时也对DAT隔水管张紧系统设计作了阐述。     

操作与悬挂工况下的深海立管有限元分析(英文)

近年来,在深海进行油气开发的技术进展日新月异,全世界的海洋工程公司都在用更新的科技手段努力向更深的海域拓展,向深海进军已经成为了整个海洋行油工业的总体趋势.作为连接、平台设备和海底的重要设备,深海海洋立管的设计和使川也越来越趋向标准化.该文以某深海立管为例,从操作工况和悬挂工况两个方面探讨了钻井立管的整体分析中遇到的主要问题并进行了相关的校核.该文的具体上作包括计算了立管在钻探模态下的旋转角度和应力分布,确定了操作半径、浮箱数日等要素,并根据API规范进行了校核.根据计算的结果可以看出,所选的立管在恶劣海况下的操作半径相对较小,而确定的浮箱数略多,相关结论对立管的初步设计具有较好的参考意义.