基于接触碰撞作用的双层管柱力学特性研究

隔水管是传统海洋钻井作业必不可少的关键装备,深水中隔水管受到外部海洋环境载荷以及内部钻柱耦合作用极易发生碰撞和破坏。为了找到管柱耦合振动下深水-钻杆耦合变形机理与规律,考虑隔水管-钻柱双层管柱接触碰撞作用,建立了深水钻井隔水管-钻柱耦合双层管柱力学理论模型,分析了深水钻井隔水管-钻柱耦合作用力学力学行为。研究结果表明:剪切流作用下,钻柱和隔水管的位移基本一致,流向变形出现最大位移处均位于管柱中间部位;隔水管与钻柱之间的碰撞主要发生在管即管柱中上部附近,且初始碰撞力较大;钻柱的存在会增加管柱系统的刚度,限制钻井隔水管的变形和振动幅值,即钻柱的存在会对钻井隔水管的变形和振动产生抑制作用。