海洋钻井隔水管-钻井液横向耦合振动特性.docx

第37卷第1期

石油钻采工艺

Vol.37No.1

2015年1月

OILDRILLINGPRODUCTIONTECHNOLOGY

Jan.2015

文章编号：1000–7393（2015）01–0025–05doi:10.13639/j.odpt.2015.01.006

海洋钻井隔水管-钻井液横向耦合振动特性

王宴滨高德利房军

（中国石油大学石油工程教育部重点实验室，北京102249）

引用格式：王宴滨，高德利，房军.海洋钻井隔水管-钻井液横向耦合振动特性［J］.石油钻采工艺，2015，37（1）：25-29.

摘要：针对钻井隔水管与钻井液在上返流动状态下的震动问题，推导了横向耦合振动的微分方程，通过方程求解得出了耦合振动的动力响应表达式及耦合振动下隔水管最大振动位移，并讨论了顶张力、隔水管壁厚、钻井液上返流速、水深、波高、波浪周期对隔水管横向振动位移的影响。结果表明：考虑钻井液流动条件下得到的隔水管横向最大振动位移要大于不考虑钻井液流动时计算结果；最大横向振动位移随顶张力及水深的增大而减小，随环空钻井液返速及波高的增大而增大，当隔水管壁厚及波浪周期变化引起隔水管横向振动固有频率与波浪横向振动频率相接近时，隔水管的横向振动位移将急剧增大，对隔水管的安全设计与评估具有一定的参考价值。

关键词：海洋钻井；隔水管-钻井液；横向耦合振动；动力响应；横向位移；影响因素

中图分类号：TE21文献标识码：A

Characteristicanalysisontransversecouplingvibrationofoffshoredrillingriser-drillingfluid

WANGYanbin,GAODeli,FANGJun

（MOEKeyLaboratoryofPetroleumEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China）

Abstract:Basedonthevibrationofdrillingriseranddrillingfluidintheupwardreturnflowstate,thedifferentialequationoftransversecouplingvibrationhasbeendeduced.Viatheequationsolving,thedynamicresponseexpressionofcouplingvibrationandthemaximumvibrationdisplacementofriserinthecouplingvibrationhavebeenfiguredout.Besides,theeffectsoftoptension,riserwallthickness,upwardreturnflowrateofdrillingfluid,waterdepth,waveheightandwaveperiodonthetransversevibrationdisplacementofriserhavebeendiscussed.Accordingtotheresults,themaximumtransversevibrationdisplacementofriser,whichwascalculatedwithconsiderationofthedrillingfluidflow,isgreaterthanthecalculationresultwhentheflowofdrillingfluidisnotconsidered;themaximumtransversevibrationdisplacementdecreasesasthetoptensionandwaterdepthincrease,andincreasesasthereturnspeedofannulardrillingfluidandwaveheightincrease;whenthechangesofriserwallthicknessandwaveperiodcausethetransverse