李鑫磊 时景彬 吴汇成 罗兵 王伟杰 吴婧

中建八局第四建设有限公司

摘要：随着经济的高速发展，中国的能源需求越来越大。在海上能源开发技术方面，海洋立管的设计一直是技术难题。海洋立管由于所处的环境十分复杂，当外界激励频率与立管自身的固有频率接近时易发生共振现象，导致立管的损坏，进而影响海上石油开采工作，甚至会污染海洋环境。所以，对海洋立管固有频率及其影响因素的研究具有一定的现实和理论意义。

本文通过建立海洋立管模型，分析其所处的环境，根据 Hamilton能量方程，建立起海洋立管振动方程，并用幂级数方法对其求解，得到不同边界条件下的固有频率与流速、立管长度之间的关系，给出减少共振现象的方法。本文研究发现，立管的固有频率与流速和立管长度成反比关系。

关键词：海洋立管;固有频率;幂级数法

一、课题的研究背景及意义

（一）社会背景

能源，是我们人类赖以生存的基本条件，也是国民经济发展前行的重要战略物质基础。目前，深海处石油的探明开采技术仍是中国的薄弱环节。以钻井平台搭建、海底管线的铺设、水上相关生产系统的构建、保障水下相关生产系统及流动等领域最为典型。

目前，中国在深海作业方面的相关经验是较为匮乏的。例如，在铺设海底管道时，虽然我国对于深度小于300 米的技术已经能够掌握，但对深海的管道铺设还存在着一定的技术盲区。海底管线非常脆弱，它们的流动保护性、疲劳强度及涡激振动这些关键因素都必须考虑在内，稍有疏忽就会影响整个勘探开采的过程。……