立柱式钻井平台内孤立波载荷尺度效应研究.docx

第43卷第4期

2015年7月

石油钻探技术

PETROLEUMDRILLINGTECHNIQUES

Vol.43No.4

Jul.,2015

“973”深水钻井专题?doi:10.11911/syztjs.201504006

立柱式钻井平台内孤立波载荷尺度效应研究

王旭1,2,张新暑1,2,尤云祥1,2

(1.海洋工程国家重点实验室(上海交通大学),上海200240;2.高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海200240)

摘要：在海洋内孤立波作用下，立柱式钻井平台会产生大幅度的运动响应，影响钻井平台的作业效率与安全，其中平台内孤立波载荷的准确预测是关键。为此，以3类内孤立波理论(KdV、eKdV和MCC)的适用性条件为依据，通过构建两层流体中内孤立波对立柱式钻井平台强非线性作用的数值模拟方法，结合模型试验分析了立柱式钻井平台内孤立波载荷的尺度效应。结果表明，在大尺度条件下采用Morison公式和傅汝德-克雷洛夫公式分别计算内孤立波的水平力和垂向力仍然是可行的。此外，内孤立波载荷模型试验中，立柱式钻井平台内孤立波水平力及垂向力的尺度效应因流体黏性影响的不同而产生差异，受黏性影响较大的水平力尺度效应显著,而受黏性影响较弱的垂向力的尺度效应较弱，可以忽略。

关键词：钻井平台内孤立波载荷尺度效应数值模拟

中图分类号：P751文献标志码：A文章编号：1001-0890(2015)04-0030-07

TheStudyonScaleEffectofInternalSolitaryWaveLoadsofCylindricalDrillingPlatforms

WangXu1-2,ZhangXinshu12,YouYunxiang1,2

(1.StateKeyLaboratoryofOceanEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai,200240,China;2.CollaborativeInnovationCenterforAdvancedShipandDeep-SeaExplorationEquipment,Shanghai,200240,China)

Abstract:Underinternalsolitaryoceanwaves,acylindricaldrillingplatformwoulddrift,whichcouldaffecttheefficiencyandsafetyofoperationsontheplatform,sotheaccuratepredictionofinternalsolitarywaveloadiscritical.Basedontheapplicationconditionsofthetheoriesofthreekindsofinternalsolitarywaves(KdV,eKdVandMCC),thescaleeffectsofinternalsolitarywaveloadofacylindricaldrillingplat-formwereanalyzedthroughnumericalsimulationforthestrongnonlinearactionofinternalsolitarywaveinatwo-layerfluid,andinmodeltests.TheresultsshowedthatitwasfeasibletocalculatehorizontalandverticalforcesofinternalsolitarywavesinlargescalesbyusingtheMorisonformulaandFroude-Krylovformula.Inaddition,inthemodelexperimentsofinternalsolitarywaveloaddemonstratedthatscaleeffect

differencesexistedbetweenhorizontaland