深水钻井管柱系统动力学分析与设计方法研究

摘要：

深水钻井过程中,从平台延伸到井底的钻柱会在不同深度处与隔水管或井筒发生多点碰撞和摩擦,呈现出接触非线性特征.为了准确掌握深水钻井管柱系统的非线性动力学特性,将其简化为管中管结构,并提出了对应的管柱动力学模型.采用Abaqus有限元软件,对建立的管柱动力学模型进行动态响应模拟,并将模拟结果导入Isight优化软件,进行基于可靠度分析的多目标优化设计,确定出在工程可行性和安全可靠性方面都满足要求的设计参数组合.研究发现,相比于单独考虑隔水管的模型,提出的管中管模型所模拟的管柱系统整体变形程度较小,说明内外管柱之间的相互作用对深水钻井管柱系统的整体偏移有抑制作用;此外,提出的基于可靠度分析的多目标优化设计方法,可以避免优化设计结果因靠近约束边界而在参数波动情况下失效的问题.

关键词：管柱力学、深水钻井、动力学分析、管中管结构、多目标优化

所属期刊栏目：47

分类号：TE921+.2(石油机械设备与自动化)

资助基金：国家重点基础研究发展计划"973"计划项目"海洋深水油气安全高效钻完井基础研究"2015CB251206

在线出版日期：2019-05-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：56-62