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FEM analysis of deepwater drilling risers under the operability and hang-off working conditions 被引量:10
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作者 戴伟 高峰 白勇 《Journal of Marine Science and Application》 2009年第2期156-162,共7页
In recent years, numerous exploration activities of oil and gas industry have been conducted in ultra deep water. The global offshore industry is building systems today for drilling in even deeper water, progressively... In recent years, numerous exploration activities of oil and gas industry have been conducted in ultra deep water. The global offshore industry is building systems today for drilling in even deeper water, progressively using new technologies, and significantly extending existing technologies. This is the general trend in the offshore oil and gas industry. So the technology of ultra-deepwater risers, which is the main tool in drilling oil, is more and more standard. This paper manly focuses on the global analysis of the drilling risers. And it is divided into two parts, operability analysis and hang-off analysis that are used to check the design of the riser. In this paper, the rotation angle and stress of the riser in the drilling mode are calculated to determine the operability envelop. The number of the buoyancy modules has been determined and according to the API standard, all the worked out values have been checked out. From all the above, it is concluded that the operability envelop is relatively small under harsh condition and the number of the buoyancy modules is a little large. And above all, the design of this riser is successful. 展开更多
关键词 drilling riser OPERABILITY hang-off FEM analysis
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基于模型预测控制的深海钻井立管再入井仿真分析 被引量:1
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作者 张晨宇 孟帅 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1389-1399,共11页
海洋立管在钻井作业时一旦遇到恶劣天气须将底端总成和防喷器断开,待天气好转需重新连接称为再入井作业.深海区钻井立管发生断开的概率大幅增加,为适应多变的海况需要快速完成再入井过程.提出基于模型预测控制(MPC)再入井控制系统;基于... 海洋立管在钻井作业时一旦遇到恶劣天气须将底端总成和防喷器断开,待天气好转需重新连接称为再入井作业.深海区钻井立管发生断开的概率大幅增加,为适应多变的海况需要快速完成再入井过程.提出基于模型预测控制(MPC)再入井控制系统;基于哈密顿原理建立悬挂立管分析模型,设计优化函数及约束项,构建非线性扰动观测器实现洋流力模型误差和洋流速度扰动补偿,与传统比例-积分-微分(PID)控制作业进行仿真比较.MPC系统作用下,母船迅速响应,立管能快速稳定完成再入井作业,较好处理洋流力模型误差,并在洋流速度扰动下具有良好鲁棒性.立管由于长径比大幅增加导致柔性显著增强,在母船及海洋环境力激励下,悬挂立管在快速再入井过程中高阶模态可能被激发. 展开更多
关键词 钻井 再入井作业 哈密顿原理 伽辽金法 模型预测控制
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钻井立管下放安装过程中涡激振动响应实验研究
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作者 李效民 柳润波 +2 位作者 顾洪禄 李福恒 郭海燕 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期63-73,共11页
为研究海流作用下钻井立管在下放安装过程中的涡激振动(Vortex-induced vibration,VIV)响应特性,本文基于光纤光栅应变传感器技术,考虑立管下部组件(Lower marine risers package,LMRP)设计制作了多种钻井模型立管,对其下放安装过程中... 为研究海流作用下钻井立管在下放安装过程中的涡激振动(Vortex-induced vibration,VIV)响应特性,本文基于光纤光栅应变传感器技术,考虑立管下部组件(Lower marine risers package,LMRP)设计制作了多种钻井模型立管,对其下放安装过程中自由悬挂状态下的动力响应进行了水槽实验研究。实验制作了具有移动滑轨的下放装置,测试得到了0.4 m/s的均匀水流下模型立管动态应变响应时程曲线,并基于有限元法求得立管模型的固有频率和振型函数,再利用模态叠加法重构了立管模型位移响应。分析结果表明:立管在横流向(Cross-line,CF)的应变大于顺流向(In-line,IL)的应变,但两个方向的频率相同;自由端顺流向位移随LMRP质量增大而减小,但当质量超过管重时位移变化趋于稳定;自由端最大振幅受底部LMRP质量的影响较小,约为立管最大振幅的十分之一。 展开更多
关键词 钻井 安装下放 下部组件 模态叠加法 涡激振动
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海冰与极地钻井立管相互作用数值模拟 被引量:2
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作者 祝周杰 孙星宇 +3 位作者 董睿 王刚 王国军 张大勇 《中国海洋平台》 2022年第3期22-27,43,共7页
明确典型极地半潜式平台钻井立管结构的基本力学特征,采用海冰离散元软件分析慢、中、快冰速下不同水平刚度立管所受的冰载荷及海冰破碎特性。结合已有的柔性窄结构冰载荷模型,发现所研究模型在慢冰速和快冰速下适用于极地钻井立管,但... 明确典型极地半潜式平台钻井立管结构的基本力学特征,采用海冰离散元软件分析慢、中、快冰速下不同水平刚度立管所受的冰载荷及海冰破碎特性。结合已有的柔性窄结构冰载荷模型,发现所研究模型在慢冰速和快冰速下适用于极地钻井立管,但冰速条件不一致。基于ANSYS软件对立管的抗冰性能进行数值模拟,结果表明立管的抗冰性能较差,需要采取抗冰措施。 展开更多
关键词 钻井 抗冰性能 冰载荷 柔性结构 数值模拟
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筋腱断裂后张力腿平台-筋腱-立管耦合系统响应分析 被引量:2
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作者 张慎颜 刘秀全 +2 位作者 畅元江 陈国明 李朝玮 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期187-193,共7页
以某张力腿平台为例,建立了张力腿平台-筋腱-立管耦合系统动力学分析模型,开展了多种工况和不同筋腱断裂状态下平台-筋腱-立管系统瞬态响应研究。结果表明:筋腱断裂后,平台运动位移和绕Z轴转动角度变化较小,平台绕X、Y轴转动角度变化较... 以某张力腿平台为例,建立了张力腿平台-筋腱-立管耦合系统动力学分析模型,开展了多种工况和不同筋腱断裂状态下平台-筋腱-立管系统瞬态响应研究。结果表明:筋腱断裂后,平台运动位移和绕Z轴转动角度变化较小,平台绕X、Y轴转动角度变化较大且发生高频波动,经过衰减后平台的运动频率与完整状态下保持一致;位于断裂筋腱对角线位置上的筋腱顶部张紧力减小,其余筋腱张紧力增大,所有筋腱顶部张紧力发生高频波动并不断衰减至与完整状态下的波动频率一致;所有钻井立管和生产立管顶部平均张紧力都增大,且2根筋腱断裂后的立管顶部平均张紧力增大值较大。本文研究成果可为极端工况下张力腿平台设计和立管系统安全性评估提供参考。 展开更多
关键词 张力腿平台 平台-筋腱-耦合系统 筋腱断裂 瞬态响应 钻井 生产
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深海钻井立管系统紧急脱离反冲耦合效应研究 被引量:2
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作者 苏伟 孟帅 +1 位作者 王俊雄 王震 《装备环境工程》 CAS 2018年第12期40-44,共5页
目的探究顶端平台激励和泄流效应对深海钻井立管紧急脱离反冲动态响应的耦合作用。方法采用集中质量法,据外力矩阵和内流液柱加速度计算方法的不同来构造钻井立管紧急脱离反冲响应四种分析模型,利用Newmark-β方法探究大长径比深海钻井... 目的探究顶端平台激励和泄流效应对深海钻井立管紧急脱离反冲动态响应的耦合作用。方法采用集中质量法,据外力矩阵和内流液柱加速度计算方法的不同来构造钻井立管紧急脱离反冲响应四种分析模型,利用Newmark-β方法探究大长径比深海钻井立管在紧急脱离时,顶端浮式平台和管内泄流柱(钻井液泄流和海水注入过程)对立管反冲响应的耦合效应。结果顶端平台激励和泄流效应对钻井立管紧急脱离反冲过程,尤其是断开初始阶段立管低端总成和油井口的距离有重要影响。结论在深海立管紧急脱离动态特性分析以及优化设计控制系统时,必须考虑顶端平台和管内泄流柱对反冲立管的共同耦合作用。 展开更多
关键词 钻井 紧急脱离反冲 平台激励 泄流效应 耦合效应
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超深水钻井立管总体性能分析 被引量:1
7
作者 康有为 王冰 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2019年第S2期35-40,共6页
基于API相关规范,系统梳理钻井立管总体性能分析的主要内容,形成超深水钻井立管分析的总体流程,并分析超深水钻井立管中张紧器及伸缩节等关键位置的模拟方法。在此基础上选择作业水深3 657.6 m的超深水钻井立管,在Deep C软件中建立了包... 基于API相关规范,系统梳理钻井立管总体性能分析的主要内容,形成超深水钻井立管分析的总体流程,并分析超深水钻井立管中张紧器及伸缩节等关键位置的模拟方法。在此基础上选择作业水深3 657.6 m的超深水钻井立管,在Deep C软件中建立了包括作业平台、张紧器、伸缩节及柔性节点等在内的系统模型,选择合适的海况进行立管总体性能分析,给出钻井立管总体性能参数的分析方法和结果,为超深水钻井立管的设计和分析提供参照。 展开更多
关键词 钻井 张紧器 总体性能
原文传递
深水钻井立管建模与角度安全控制
8
作者 王芳 白勇 徐锋 《船舶与海洋工程》 2017年第2期10-17,29,共9页
从水面钻井平台与水下立管联合作业的安全角度出发,提出一种将钻井立管的力学响应限制特性引入水面平台动力定位闭环控制中的位置保持方法,实现水面钻井平台(或船舶)基于立管角度响应的动态定位。利用有限元方法建立包括立管系统质量、... 从水面钻井平台与水下立管联合作业的安全角度出发,提出一种将钻井立管的力学响应限制特性引入水面平台动力定位闭环控制中的位置保持方法,实现水面钻井平台(或船舶)基于立管角度响应的动态定位。利用有限元方法建立包括立管系统质量、系统刚度、结构阻尼和水动力载荷在内的立管运动控制模型。联合水面浮体和水下立管的低频运动特性建立水面浮体运动偏移与水下立管顶端角度及末端角度的相对运动关系模型。在此基础上,设计基于立管运行响应的动力定位控位方法,实现对立管顶端角度及末端角度的安全控制。仿真结果表明,所提出的方法可行,在外界突变的环境载荷瞬时作用于水面浮体时,能更快地跟踪新的期望最优位置,保证钻井立管运行在安全界限内。 展开更多
关键词 动力定位 位置保持 钻井 钻井平台
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钻井立管坠物作用下自升式平台甲板损伤及结构优化
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作者 穆璟宝 孙鸣远 《船舶标准化工程师》 2021年第2期50-56,共7页
钻井立管重量大、穿透性强且需要频繁吊装,为避免由此造成重大事故,以某自升式钻井平台坠物高风险甲板区为研究对象,借助非线性有限元分析软件LS-DYNA对碰撞过程进行模拟。结果表明,甲板无法抵抗立管造成的冲击损伤。通过分析损伤过程... 钻井立管重量大、穿透性强且需要频繁吊装,为避免由此造成重大事故,以某自升式钻井平台坠物高风险甲板区为研究对象,借助非线性有限元分析软件LS-DYNA对碰撞过程进行模拟。结果表明,甲板无法抵抗立管造成的冲击损伤。通过分析损伤过程提出改良结构抗坠物碰撞的方案。 展开更多
关键词 自升式平台 钻井 坠物作用 数值仿真 结构优化
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动力定位模式下考虑钻井立管角度响应的最优控位方法
10
作者 王芳 迟明 +1 位作者 徐锋 白勇 《船舶工程》 北大核心 2016年第10期20-25,共6页
随着海上浮式移动钻井设施作业水深的不断增加,钻井立管受水面浮体运动与海洋环境载荷的影响将更加复杂,如何通过有效的定位方法来保证水面平台与水下立管的联合作业安全是深海环境下油气开发面临的重要挑战。针对浮式移动设施水下钻井... 随着海上浮式移动钻井设施作业水深的不断增加,钻井立管受水面浮体运动与海洋环境载荷的影响将更加复杂,如何通过有效的定位方法来保证水面平台与水下立管的联合作业安全是深海环境下油气开发面临的重要挑战。针对浮式移动设施水下钻井、修井的位置保持问题,文章在动力定位模式下设计一种考虑钻井立管顶、末端角度响应的控位方法,以满足立管安全运行限制域的要求。联合水面浮体与水下立管的低频运动特性分析,建立水面浮体运动偏移与立管顶、末端角度的相对运动关系与模型。在动力定位控位策略中引入最小化钻井立管角度响应的目标函数及其约束条件,并进行最优化动态期望位置规划,通过"海洋石油981"深水钻井平台及其立管系统进行仿真验证。 展开更多
关键词 角度响应 动力定位 深水钻井平台 深水钻井
原文传递
水下立式单通道采油树技术分析及应用案例 被引量:1
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作者 王宇 刘书杰 +1 位作者 张崇 王琦 《海洋石油》 CAS 2023年第3期94-99,共6页
水下立式单通道采油树是常用的水下油气田的开发设备,作业效率较高,已在国外得到广泛应用。针对我国的水下油气田主要使用水下卧式采油树且很少使用水下立式采油树的现状,有必要介绍水下立式单通道采油树的技术特点及应用。该文详细分... 水下立式单通道采油树是常用的水下油气田的开发设备,作业效率较高,已在国外得到广泛应用。针对我国的水下油气田主要使用水下卧式采油树且很少使用水下立式采油树的现状,有必要介绍水下立式单通道采油树的技术特点及应用。该文详细分析研究了两种不同结构的水下立式单通道采油树的技术特点、应用案例及作业步骤。水下立式单通道采油树既适用于距离现有平台设施几公里之内的边际油田,又适用于控制距离上百公里的水下油气田,建议在我国海上油气田逐步推广水下立式单通道采油树。该文为水下油气田采油树优选提供参考,具有实际工程参考意义。 展开更多
关键词 式采油树 单通道 泥线采油树 回接 钻井高压
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