李 妍,吴艳新,高德利

(中国石油大学石油工程教育部重点实验室,北京102249) *

深水钻井隔水管纵横弯曲变形解析

李 妍,吴艳新,高德利

(中国石油大学石油工程教育部重点实验室,北京102249)*

为了准确获得深水钻井隔水管的静力学响应,给出了任意连续横向载荷作用下隔水管静力学位移响应的解析解。首先将隔水管纵向离散成若干梁单元,建立单元任意连续横向载荷作用下隔水管静态控制方程;然后通过对控制方程进行降阶变换求得其特解,并由节点的连续条件及边界条件提出了此方程隔水管位移响应的解析解表达式;最后以矩形流作用下隔水管位移响应问题为例,定量计算了隔水管的最大横向变形及其位置,结果达到要求。

深水钻井;隔水管;解析解;位移响应

深水钻井隔水管受到波浪、流等复杂载荷的作用,因此隔水管响应分析及强度设计成为海洋石油钻采设备中亟需解决的重要课题之一。许多学者[1-3]建立了隔水管系统力学控制方程及隔水管响应计算方法,Mathelin[4]研究了隔水管涡激振动的位移响应计算方法,Simmonds[5]利用有限差分法给出了隔水管的响应,文献[6-7]运用有限元法及ANSYS软件对波流极值载荷作用下的深水钻井隔水管进行了非线性分析,这些研究方法均采用数值方法求解隔水管静力学控制方程。文献[8]给出了一部分外载荷形式作用下管柱静力学控制方程的解析解;Chaples[9]给出了隔水管静力学控制方程的解析解表达式,此解为级数形式,所以对于某些外载荷,其解可能会发散而不能给出正确的位移响应。……