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海上钻井平台隔水管振动特性研究及应用隔水管是海上自升式钻井平台石油钻井的第一个环节，应用三角级数描述用隔水管的挠曲方程，同时根据雷利法（L.Rayleigh）在求得隔水管系统的相对变形以后，由系统的能量平衡求得其振动频率方程，应用这种方法对于我们研究隔水管的振动特性及其对于钻井作业状态的影响，在海洋石油钻井工程中有很重要的指导意义。
通过隔水管振动特性与钻柱横向振动的结合，可以在钻井作业的转速选择上提供参考依据，将钻柱与隔水管的谐振研究与作业安全结合起来，对于统筹管理海上钻井作业有着重要的现实意义。
标签：海上钻井平台;隔水管;挠曲方程;横向振动;固有频率1隔水管振动特性研究意义自升式钻井平台在海上进行钻井作业时，通常在海底泥线钻孔一定深度后下入30”隔水管，由此建立钻井液的闭式循环系统，隔水管施工作业质量关系到该井后续各工序的顺利与安全。
隔水管顶部通过钢索与钻井平台连接固定，泥线以下部分用水泥浆封固。
作业中由于隔水管的振动加上与海流的作用，造成表层钻进时，钻柱与隔水管之间的敲击与振动，以致隔水管的快速接头处发生严重的偏磨，其磨损严重的个别管子接头处，深度竟达到10～15mm之多，由此可见：研究隔水管的横向振动问题，选择合理的钻井参数避免钻具与隔水管之间的谐振，对于我们保护和使用好隔水管，保证钻井作业安全，具有重要的现实意义。
2 隔水管的挠曲变形分析2.1隔水管的挠曲方程数学模型推导我们知道：通常情况下，隔水管在海上使用时，采用先钻孔后下入隔水管再用水泥浆封固的方法，但通常均是隔水管入泥线以下约50m，因此我们可以将底部视为插入的嵌固端，而在隔水管的顶部我们则是在其上部用4只1-3/4”的大顶丝将其顶在钻井平台井口平台的中心，这样就相当于一个上下可以滑动的固支端。
为研究问题方便起见，我们首先沿隔水管的轴线方向建立坐标，为研究问题简便起见，我们暂不考虑隔水管受到的波浪力，仅考虑隔水管受到顶部的轴向力P，可知此时隔水管的挠曲方程，用三角级数方程表示十分简便和快捷，此时的挠度曲线方程为：[1]将上式写成和的形式可得到：由于系数an的增量dan引起的位移增量为：在隔水管柱的轴向方向，轴力P做功为：此时应变能的增量为：由于隔水管质量连续分布，在其上作用有均布载荷q，则均布载荷也要做功。
深水钻井隔水管动力特性及涡激振动响应实验与理论汇报人：日期:•深水钻井隔水管概述•深水钻井隔水管的动力特性•涡激振动响应实验•理论模型及预测•深水钻井隔水管动力特性的优化设计建议目•参考文献录01深水钻井隔水管概述深水钻井隔水管的定义和重要性深水钻井隔水管是一种用于深水钻井的关键设备，其主要功能是隔离海水和淡水，为钻井提供稳定的工作环境，同时保护钻井设备和人员的安全。
在深水钻井过程中，隔水管能够承受高水压、抵抗外部扰动、保持结构稳定，是保障钻井作业顺利进行的关键因素。
由于深海环境的复杂性和不确定性，隔水管的性能和质量对于整个钻井作业的成败具有至关重要的影响。
深水钻井隔水管的背景和历史深水钻井技术是随着石油工业的发展而逐步发展起来的，隔水管作为其中的重要设备之一，也经历了从传统材料到高性能材料、从简单结构到复杂结构的演变过程。
在20世纪90年代以前，深水钻井隔水管主要由钢丝绳和水泥构成，具有结构简单、成本低廉的优点，但同时也存在重量大、易损坏、难以维修等缺点。
随着材料技术和结构设计的发展，新型的深水钻井隔水管不断涌现，如玻璃纤维增强塑料隔水管、碳纤维增强塑料隔水管等，这些新型隔水管具有轻便、抗腐蚀、易于安装等优点，逐渐取代了传统的钢丝绳水泥隔水管。
深水钻井隔水管的当前应用和发展趋势•目前，深水钻井隔水管已经成为了全球海洋石油工业中不可或缺的一部分，广泛应用于海洋油气资源的开发中。
•随着技术的不断进步和应用需求的不断提高，深水钻井隔水管也在不断地进行着更新换代。
未来，隔水管将更加注重轻量化、高强度、耐腐蚀、易于安装等方面的性能提升，以满足更加复杂的海洋环境和高效率的钻井作业需求。
同时，随着数字化和智能化技术的不断发展，深水钻井隔水管的智能化监测和控制系统也将成为未来发展的重要方向。
通过对隔水管运行状态的实时监测和调控，能够提高钻井作业的安全性和效率，降低事故发生的风险。
此外，随着环保意识的日益增强，绿色制造和可持续发展也成为了隔水管行业的重要发展趋势。
钻柱对隔水管固有频率的影响分析郭孟强;李军强【摘要】隔水管作为海洋石油钻井的重要设备，其安全使用不仅直接关系到整个钻井作业是否顺利完成，而且关系到钻井平台的安全。
目前关于隔水管固有频率的研究主要集中在海水质量、隔水管尺寸、顶部张力等因素对隔水管固有频率的影响，但尚未看到钻柱对隔水管固有频率的影响研究。
因为隔水管在海水中的运动属于大位移、小变形，内部钻柱随着隔水管一起运动。
分析钻柱质量和截面尺寸对隔水导管固有频率的影响。
研究结果表明，忽略钻柱质量对隔水管固有频率产生较大误差，最大相对误差约为6．2％。
该研究结果为钻井隔水管的设计、安全使用提供一定参考作用。
%As an important equipment of offshore oil drilling, the safeuse of the marine risers are not only related to the suc-cess of whole drilling operations, but also related to the security of drilling platform.At present, researches on the natural fre-quency of the riser are mainly concentrated at the influences of the oceanic mass, the riser size and the top tension to the natu-ral frequency of the marine riser, yet there isn′t research on the influence of drill string on naturalfrequency of marine riser. Because the movement of marine riser belongs to a large displacementand small deformationin the sea, the drilling moves company with the riser, the influences of drill string quality and its sectional dimension on the natural frequency of the riser are analyzed.The results show that regardless ofthe drill string quality, the relative error that is produced on the first five order of the marine riser's natural frequency is about 6.2%.This studyprovides the theoretical analysis basisfor the design,safety use of the marine riser, as well as the safety of deepwaterdrilling wellhead.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】3页(P60-61,64)【关键词】钻柱;隔水管;固有频率;钻井【作者】郭孟强;李军强【作者单位】西安石油大学机械工程学院，陕西西安 710065;西安石油大学机械工程学院，陕西西安 710065【正文语种】中文【中图分类】TE951隔水管是连接井口与钻井平台之间的重要设备,已在钻井平台以及钻井船上得到广泛应用［1］。
工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald11海洋深水钻井作业是一项高风险、高技术的系统工程，海水深度增加、作业环境恶劣、地下情况复杂等各种问题对深水钻井的技术和装备提出了更高的要求。
深水钻井隔水管是深水钻井装备中必不可少的一部分，主要用于连接海洋钻井平台和海底井口，从而起到隔绝海水、提供钻井液往返的通道、支持辅助管线、引导钻具、下放与撤回井口防喷器组等作用[1]。
近年来，我国加大了对深水油气资源的开发。
在深水钻井中，随着水深的增加，隔水管的受力状态更加恶劣和复杂，一方面由于长期受到风、浪、流等环境载荷的作用，容易产生疲劳失效；另一方面钻进时钻杆柱在隔水管内部高速旋转，极有可能与隔水管内壁发生接触和摩擦，甚至造成磨损失效[2]。
海洋石油工业曾发生过多起隔水管系统失效事故，严重威胁海洋钻井作业安全，并带来巨大的经济和环境损失。
目前，对深水钻井隔水管系统失效问题国内还没有足够的重视，相关的研究也不是特别深入。
随着我国对深水油气开采力度的不断加大，对深水钻井隔水管系统失效问题的研究越来越重要。
1 失效模式深水钻井隔水管系统在现场作业过程中承受的环境载荷和作业条件等复杂而多变，导致隔水管系统可能发生多种形式的失效。
美国矿产管理局曾对墨西哥湾发生的3971起海洋管道失效事故进行过统计，其中约有55%是由海水长期腐蚀引起的[3]，可见腐蚀是隔水管失效的主要模式；其次，隔水管在海流和波浪中会产生振动，在振动载荷的长期作用下容易造成疲劳损伤，因此疲劳也是隔水管失效的主要模式；再次，随着钻井水深的增加，钻杆柱对隔水管内壁的磨损更加突出，更易引发磨损失效事故。
1.1 腐蚀失效海水中含有大量的溶解氧，其p H值在7.2～8.6之间不等。
隔水管长期浸在海水中时，随着氧的去极化过程而逐渐被腐蚀，腐蚀速率由阴极极化控制。
海水中高浓度的Cl -会对隔水管表面形成的钝化膜造成破坏，尤其是隔水管外部，从而加速隔水管的腐蚀，造成点蚀或孔蚀。
浅谈深海钻井隔水管系统相关影响因素分析摘要：由于目前深海油气田的开采环境非常恶劣，而且开采难度大、风险高，海水腐蚀、浪涌、洋流环境、海洋涡激振动和深水压力等因素，因此对深海钻井装备也提出了严格的要求，深海钻井隔水管系统作为一个非常关键的组成部分，其研究显的非常重要，本文主要针对深海钻井隔水管系统相关影响因素进行分析论述，仅供参考。
关键词：深海钻井；隔水管；系统；影响因素Abstract: Due to the oil and gas fields in deep-sea mining environment is very bad, and the difficulty of exploitation, high risks, marine corrosion, surge, currents environment, marine vortex excited vibration and deep-water pressure and other factors, so deep-sea drilling equipment proposed stringent requirementsdeepwater drilling riser system as a critical part of their research is very important, this paper discusses the analysis of the deepwater drilling riser system related factors, for reference only.Key words: deep-sea drilling; riser; system; influencing factors前言：海洋钻井隔水管是海洋深水油气勘探开发中的重要单元装备，作为连接海底BOP至海面钻井平台之间的咽喉通道，目前其研究工作已引起了世界多个国家的普遍关注，尤其在欧美等发达国家发展速度很快。
深水钻井井口力学分析及导管承载能力研究的开题报告一、选题背景和意义深水油气勘探和开发已成为国内外石油工业的重要发展领域。
随着深水钻井技术的不断发展，深海水域开发已经成为国际石油行业的主要增长点。
深水钻井井口力学分析及导管承载能力研究是深水油气勘探和生产中非常重要的问题。
深水钻井井口力学分析是深水井口工程设计的重要前提，其正确分析结果对于钻探作业的成功与安全具有至关重要的意义。
导管承载能力研究是安全生产的基础，对于深水油气开发的风险控制具有非常重要的作用。
二、研究内容和目的本次研究目的在于：1.分析深水钻井井口力学特点和影响因素，研究深水钻井井口的应力分布、变形程度和钻井液静压力分布。
2.研究导管承载力的计算方法和影响因素，建立深水油气生产中导管承载能力计算模型。
3.结合实际案例，探究深水钻井井口力学特征和导管承载能力之间的关系，为深水钻井井口设计和油气生产提供参考。
三、研究方案本研究将采用案例分析和计算模型相结合的研究方法，具体步骤如下：1.文献调研和资料收集，了解国内外深水钻井井口力学分析和导管承载能力研究的现状和进展。
2.分析深水钻井井口的力学特性，建立井口力学分析模型，并利用有限元分析软件对井口应力分布、变形程度和钻井液静压力分布进行模拟计算。
3.研究导管承载能力计算方法和影响因素，建立导管承载能力计算模型，为深水油气生产中导管承载能力的评估提供理论支持。
4.结合实际案例，深入分析深水钻井井口力学特点和导管承载能力之间的关系，探究建立合理的井口设计和导管承载能力评估方法。
四、预期结果和意义通过本研究，可以深入了解深水钻井井口力学特性和导管承载能力计算方法，建立可行的井口力学分析模型和导管承载能力计算模型，为深水油气勘探和开发提供技术支撑。
同时，对于深水钻井井口设计和导管承载能力评估具有重要的参考意义。
基于有限元的深水隔水管涡激振动分析沈国华;王儒朋【摘要】深水隔水管是深海石油钻采作业中的一项关键装备,其技术与产品一直被国外专业公司所垄断,国内尚无国产化产品成功应用的案例.在工程现场应用过程中,涡激振动是导致隔水管疲劳损伤乃至井口破坏严重的主要原因之一.采用有限元分析方法,模拟深水隔水管在深海环境下的工作状态,结合控制变量法,应用模态分析和涡激振动理论,分析了涡激振动对深水隔水管强度和疲劳寿命的影响,并且从理论上给出了降低隔水管疲劳破坏的方法和建议.【期刊名称】《天津科技》【年(卷),期】2018(045)003【总页数】3页(P43-45)【关键词】有限元;深水隔水管;模态分析;涡激振动【作者】沈国华;王儒朋【作者单位】中海油能源发展装备技术有限公司天津300452;中海油能源发展装备技术有限公司天津300452【正文语种】中文【中图分类】TE9510 引言随着海洋石油的勘探和开发逐渐进军深水领域，深水钻井船和平台的使用量也将不断增长。
隔水管作为水下井口和钻井平台之间的重要部件，其主要功能是隔离海水、引导钻具、循环钻井液等[1]。
在海水流经隔水管时，可能产生周期性的振动，即涡激振动，易导致隔水管疲劳损伤乃至井口破坏等严重后果[2]。
在深水海域，由于隔水管泥线以上长度的增加，隔水管相对刚度降低，海流对钻井隔水管强度和稳定性影响加剧。
当隔水管的固有频率与海流产生的涡激频率相近时，将导致隔水管振幅加大[3]，因此，对深水隔水管进行模态分析是对涡激振动开展研究的第一步。
本文采用有限元分析软件ANSYS对深水隔水管的模态进行分析，进而对涡激振动开展研究并得出结论，将有助于在施工中选择合理的入泥深度和隔水管尺寸，为工程上的应用提供理论支撑和科学依据。
1 深水隔水管有限元分析的基本假设由于隔水管在深水条件下受力情况复杂，在建立模型之前，有必要做出一些假设：隔水管不考虑压井、阻流线等影响，认为均质、各向同性、线弹性材料；隔水管简支，上端与浮式钻井装置相连；自重、外载作用下属于小应变大变形问题，不考虑连接处的影响；管内充满钻井液，不考虑钻柱对隔水管抗弯刚度的影响；洋流力、波浪力作用在同一平面内，即假设隔水管受力为最危险的情况。
海洋石油钻井隔水导管的研究发表时间：2018-01-10T14:44:02.653Z 来源：《防护工程》2017年第23期作者：李妍1 马会珍2 程仁勇3 刘娟4 刘松[导读] 海洋隔水导管为水下钻井器具的部件之一。
山东祺龙海洋石油钢管股份有限公司山东东营 257091 摘要：海洋隔水导管为水下钻井器具的部件之一。
它是整个海洋钻井装备中重要而又薄弱的环节，是海洋石油勘探开发的“瓶颈”，具有高技术、高投入、高风险的特点，是影响海上钻井安全的重要因素。
本文从隔水的研究现状、浅水用隔水导管现有的结构形式及优点、隔水导管研究开发的社会效益和经济效益等几个方面对海洋隔水导管进行介绍，其中对我公司隔水导管的结构形式分析做了重点论述。
关键词：隔水导管；研究现状；结构形式；引言：隔水导管是钻井获取油、气资源的第一层屏障，隔水导管是从海上钻井平台下到海底浅层的套管，在钻井作业时起到了支撑和稳定井口，隔离外界泥、沙、海水，保护套管油气不受污染的至关重要的作用。
由于隔水导管载荷与作业过程的复杂性，自身结构的大变形非线性，分析方法的不确定性，实际响应的抽象性等，使得隔水导管成为海洋石油装备开发的难点与重点。
钻井隔水导管与井口系统是深水钻井装备中重要而薄弱的环节,其正确设计与使用直接关系到钻完井作业的顺利完成。
研究海洋隔水导管对我国海洋石油开采具有关键意义。
1钻井隔水导管的研究现状随着海洋石油资源的开发，海洋石油钻井技术与装备的发展越来越重要。
隔水导管系统设计难点主要在于设计复杂环境因素和作业因素，如水深、海流、波浪、钻井载荷等，现国内外均对隔水导管进行深入的研究。
国外具有更加先进的理论和技术，且根据水深与作业环境开发出一系列的对应产品。
我国的开发起步较晚，钻井隔水导管技术基本处于空白阶段。
开发钻井隔水导管，不仅在世界范围内有着广泛的前景，对我国的油气田开发也具有重要的战略意义。
2浅水用隔水导管现有的结构形式及优点 2.1 隔水导管结构及形式隔水导管根据连接形式可分为卡簧式、螺纹式。
深水钻井隔水管强度评价方法及应用研究的开题报告标题：深水钻井隔水管强度评价方法及应用研究一、研究背景和意义深水钻井是目前石油工业中的重要领域之一，其中隔水管是深水钻井中不可或缺的组成部分。
隔水管的主要作用是保护井口和地下水环境的安全，承担地层水压、油气压和井深的负荷。
在高压、高温、高酸、高腐蚀等恶劣环境下，隔水管的强度是保障整体钻井安全和成功的重要因素，因此对隔水管强度特性进行评价是非常必要的。
目前，国内外对于隔水管强度评价的研究比较成熟，主要采用试验和数值模拟两种方法。
试验方法需要大量的时间、成本和物质，而数值模拟方法则依赖于参数的选取和模型的准确性，其结果需要经过试验验证。
另外，现有的隔水管强度评价方法对于不同类型的隔水管、不同环境条件和不同加载方式的适用性有限。
因此，本研究旨在开发一种全新的隔水管强度评价方法，并将其应用到深水钻井中，以提高隔水管的使用效率和减少隔水管的安全事故发生。
二、研究内容和方法本研究的主要内容和方法如下：1.总结隔水管强度评价方法的现有研究，并分析其优劣势及其适用范围。
2.针对深水钻井中的隔水管强度问题，考虑其特殊性和实际应用需求，提出一种新的隔水管强度评价方法。
3.利用试验和数值模拟相结合的方法，对新方法进行验证和优化。
4.应用新方法对深水钻井中的隔水管进行强度评价，分析其特点、优缺点及适用范围。
三、预期成果和意义1.开发一种全新的隔水管强度评价方法，具有实用性、高效性和适用性。
2.为深水钻井中的隔水管强度评价提供科学依据，促进深水钻井技术的发展。
3.提高隔水管的使用效率和安全性，减少隔水管的安全事故发生。
4.为方便深水钻井行业相关单位和工程师的实际应用提供技术支持和解决方案。
四、研究进度安排1.文献综述：2021年6月至2021年7月2.新方法的开发：2021年8月至2021年12月3.试验和数值模拟的验证和优化：2022年1月至2022年6月4.应用新方法对深水钻井中的隔水管进行强度评价：2022年7月至2022年12月5.论文书写：2023年1月至2023年3月五、参考文献1.刘江，杜呈贺，张亚飞，等. 深水隔水管强度分析及安全评价[J]. 地球工程学报，2017，23（3）：562-568.2.王丽萍，程春雷，高强. 基于试验与数值模拟的钻井隔水管强度分析[J]. 石油学报, 2019，40（3）：430-437.3.郭一毫，李云龙，张嵘. 基于有限元模拟的深水隔水管强度优化设计[J]. 石油机械，2016，44（6）：12-15.。
第17卷 第5期2005年10月中国海上油气CHINA OFFSHORE OIL AND GASVol.17 No.5Oct.2005第一作者简介:畅元江,男,1974年生,博士研究生,主要研究方向为海洋钻井技术与装备、机电一体化以及计算机辅助工程与仿真技术等。
地址:山东东营中国石油大学机电工程学院(邮编:257061)。
海洋钻井隔水管固有频率的简化计算畅元江1 陈国明1 许亮斌2(1.中国石油大学(华东)机电工程学院; 2.中海石油研究中心)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,当其固有频率与海流经过时产生的旋涡释放频率接近时,隔水管将发生涡激振动而使其疲劳寿命显著降低,因此精确计算隔水管固有频率对于预测其涡激响应和疲劳寿命是非常重要的。
假定隔水管为小变形状态下承受一致张力的梁模型,基于能量守恒定律推导了隔水管固有频率的简化计算公式。
实例分析结果表明,采用本文提出的简化公式得到的计算结果与有关文献给出公式的计算结果相吻合。
关键词 海洋钻井 隔水管 涡激振动 固有频率 简化计算0 引言随着海上油气勘探不断向深水区发展,海洋钻井隔水管动力响应,特别是隔水管涡激振动响应越来越受到广泛关注。
隔水管是井口与平台之间的重要设备,已在钻采平台以及钻井船上得到广泛应用[1],其主要功能是隔离海水、引导钻具、循环钻井液、补偿钻井船的升沉运动等。
在水深超过100m 的海域,隔水管的相对刚度会降低,其固有频率可能同海流产生的涡泄频率接近而出现涡激振动现象。
涡激振动不仅导致隔水管出现大幅度振动(其横向振动幅值可以达到隔水管直径的一倍以上[2]),更重要的是它将显著降低隔水管的疲劳寿命[3]。
因此,海洋钻井隔水管涡激响应及其疲劳寿命预测是目前海洋石油工程研究的热点问题之一。
隔水管固有频率是预测涡激响应的重要参数,在工程应用方面有着重大意义[4],但迄今为止关于隔水管固有频率的计算问题一直没有得到很好的解决。
深水钻井隔水管关键技术研究进展
周建良;许亮斌
【期刊名称】《中国海上油气》
【年(卷),期】2018(030)004
【摘要】深水钻井隔水管系统是海洋油气勘探开发的关键设备,其正确设计与使用直接关系到钻完井作业的安全与高效.总结了近年来深水钻井隔水管的几项关键技术研究进展,主要包括深水海底井口-隔水管-平台耦合动力学分析方法,深水钻井隔水管避台撤离分析技术、悬挂隔水管井间移位分析技术及平台漂移下隔水管脱离预警界限分析技术等3项特殊作业技术,以及隔水管电磁检测技术、隔水管监测技术及深水钻井隔水管完整性管理系统.深水钻井隔水管关键技术已在中国南海、西非等11口深水井的钻井隔水管设计中得到了良好应用,解决了现场技术难题,可为我国深水钻井隔水管的设计和作业提供更全面的技术支撑.
【总页数】9页(P135-143)
【作者】周建良;许亮斌
【作者单位】中海油研究总院有限责任公司北京 100028;中海油研究总院有限责任公司北京 100028
【正文语种】中文
【中图分类】TE951
【相关文献】
1.深水钻井隔水管与井口技术研究进展 [J], 陈国明;刘秀全;畅元江;许亮斌
2.深水钻井隔水管完整性管理研究进展 [J], 周俊昌;刘秀全
3.深水钻井隔水管“三分之一效应”的发现——基于海流作用下深水钻井隔水管变形特性理论及实验的研究 [J], 周守为;刘清友;姜伟;毛良杰;杨秀夫;刘正礼;王国荣;黄鑫;石晓兵
4.深水钻井隔水管系统关键技术研究与发展建议 [J], 王冬石
5.中国深水钻井隔水管监测技术研究进展 [J], 金学义;董海涛;何轲;盛磊祥;许亮斌;王海燕
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