松软海底对钢制柔性隔水管的干扰模型

增加油气产量的悬链式钢制柔性隔水管(SCR)系统的使用使钻井向远海和深水发展。海底对隔水管周期性干扰导致的疲劳损伤问题制约了SCR系统的推广使用和延伸范围。这个问题包括海沟结构、非线性土壤硬度、海底隔水管的破裂以及周期性载荷期间土壤阻力的降低在内的一系列复杂因素。本文提出的土壤干扰模型能够模拟这些复杂性,使用输入的参数能够得到一些合理的结果。模型对典型的海洋松软土壤条件的模拟说明这些模型能够真实地预测周期性的弯矩。土壤阻力的降低对周期性的弯矩起主要作用,特别是对隔水管着陆点(TDP)的提升运动的影响最大。

深水立管入水过程中涡激耦合振动特性分析

本文基于哈密顿原理,建立了一种柔性立管涡激振动(VIV)的三维有限元动力学模型。该模型考虑了管内流体的流动,而管外尾迹(wake)由一组沿立管变化的并与立管侧向加速度相耦合的范德波尔振子模型(van der Pol oscillator wake model)加以模拟,水深以千米计。立管上端可以设置下入速度,可以随平台移动和摆动,下端则可以悬挂重物(如防喷器)和自由运动,也可以与水下井口连接。基于该模型,本文模拟了在一定的潮流、风流和波浪条件下,带或不带浮力块的隔水管下入过程中的动力学响应,重点讨论了悬挂重量、进入速度、入水深度对隔水管下端落点偏离、上端最大拉应力及全管最大弯曲应力的影响。本文处理的是一种典型的内外流固耦合振问题和复杂初边值问题,为后续有关研究提供了有效的计算分析工具。