海洋深水钻井隔水管系统动力特性分析.docx

Vol.31No.3Jun.2009第31卷第3期2009年6月石油钻

Vol.31No.3Jun.2009

第31卷第3期2009年6月

OILDRILLINGPRODUCTIONTECHNOLOGY

文章编号：1000-7393(2009)03-0001-04

海洋深水钻井隔水管系统动力特性分析

刘书杰谢玉洪2杨进3谢仁军3张春阳?林海春?彭作汝?

(1.中海石油有限公司北京研究中心，北京100027;2.中海石油(中国)有限公司湛江分公司，广东湛江524057;

3.中国石油大学石油工程教育部重点实验室，北京102249;4.中海石油有限公司，北京100027)

摘要：海洋钻井隔水管是连接海底井口与钻井船的重要设备，文中利用描述隔水管运动的四阶非线性偏微分方程，应用有限差分法对隔水管的受力情况进行数值分析，考虑了顶张力和浮力块以及其他因素对隔水管的影响，并编制了相应的计算软件。文中所提供的力学分析方法及计算程序具有方法简便、计算精度高和运算速度快等特点，能够为深水钻井隔水管设计和校核提供可靠的理论依据和指导，具有较好的应用价值。

关键词：钻井隔水管；数值模拟；动力分析中图分类号：TE52文献标识码：A

Drillingriserdynamiccharacteristicsofmarinedeepwater

LIUShujie,XIEYuhong2,YANGJin3,XIERenjun2,ZHANGChunyang,LNHaichun?,PENGZuoru?

(1.CNOOCResearchCenter,Beiing100027,China;2.ZhanjiangCo.ofCNOOC,Zhanjiang524057,China;3.MOEKeyLaboratoryofPetroleumEnginering,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China;4.ChinaNationalOfshoreOilCorporation,Beijing100027,China)

Abstract:Offshoredrillingrisersareimportantforconnectingseabedwellheadanddrillingvessels.Byusingfourth-ordernonlin-earpartialdifferentialequationsfordescribingrisermovementandthefinitedifferencemethod(FDM),simulationanalysisisconductedonriserforces.Consideringtheeffectoftoptension,buoyancyblocksandotherfactorsonriser,correspondingcalculationsoftwareisdeveloped.Themechanicalanalysisandcalculationprogramputforwardinthispaperfeatureinsimplicity,highefficiencyandhighspeedofcalculation.Theymaybewellappliedtodeepwaterdrillingriserdesignandverification

Keywords:drillingriser;numericalsimulation;dynamicanalysis

随着深水海域石油天然气资源的勘探开发，深水钻井船和石油平台将会大量使用。钻井隔水管是连接海底井口与钻井船的重要设备。随着海水深度的增加，隔水管柱的受力状态更加恶劣和复杂，而且国内在深水海域的钻探井数量比较少，深水钻井经验也比较欠缺，所以开展深水条件下隔水管力学分析研究是十分必要的。笔者利用四阶非线性偏微分方程来对隔水管进行分析，并应用有限差分法对隔水管的受力情况进行数值分析是比较方便的一种方法。

1隔水管的动力分析模型

Dynamicanalysismodelforrisers

1.1基本方程

Basicequations

根据文献[2]的基本假设，隔水管的挠曲微分方程可以写为1

式中，M为隔水管和内含物的单位长度的质量分布，

攻关项目：本研究为中国海洋石油