陶磊 赵虹宇 邓嵩 朱硕 耿浩然 王相 纪梦楠

常州大学

深水浅部地层的胶结质量差，固井难度大，海底地震来临时，对表层套管柱和海底管线可能会造成较大的破坏。据统计美国威名顿、中国大庆以及俄罗斯萨格勒布的油藏有超过1 000口由于地震引起的套管损毁井[1]。在钻井过程中，水下井口-导管面临着隔水管张力、浅层土耦合作用以及地震载荷的影响[2]。

深水水下井口-导管与海底土耦合振动的研究大多以桩基力学为基础，最典型的桩土模型是Winker和Novak模型[3]，但这两个模型都忽略了土层中纵向应力的变化。胡昌斌等建立了一个三维轴对称模型[4]；朱幸科等研究了深水采油套管柱的纵向振动[5]，但没有考虑地震力的影响；ELSAYED等进行了地震力下导管架平台的分析，其没有涉及到水下井口-导管的分析[6]；有部分学者做了地震活动下海底管线的动态规律研究，但没考虑纵向上与海底土的耦合作用[7]。综上，水下井口-导管振动分析还处在初步阶段，大多数没有考虑到耦合作用以及地震力的影响。本文建立了一个考虑地震力的水下井口-导管与海底土的纵向振动耦合模型，在模型中同时考虑了井口上段隔水管的张力、钻井液上返引起的纵向摩擦力以及地震力，将海底浅层土假设为固液两相的饱和黏性土，运用Flourier变换得到了水下井口频域内的振动特征，并将计算结果与ABAQUS模拟结果以及单相土的计算结果对比，准确度较高。

1 模型建立

1.1 模型假设

模型假设如下：①海底土是均匀、各向同性、具有黏弹性的饱和土；……