深水钻井隔水管涡激振动特性的数值模拟研究

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1、第37卷第1期石油钻采工艺Vol.37No.12015年1月OILDRILLING&PRODUCTIONTECHNOLOGYJan.2015文章编号：1000–7393（2015）01–0030–06doi:10.13639/j.odpt.2015.01.007深水钻井隔水管涡激振动特性的数值模拟研究122王嘉松　蒋世全　许亮斌（1.上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海　200240；2.中海油研究总院，北京　100028）引用格式：王嘉松，蒋世全，许亮斌.深水钻井隔水管涡激振动特性的数值模拟研究［J］.石油钻采工

2、艺，2015，37（1）：30-35.摘要：深水钻井隔水管作为深水油气开发的关键部件必然面临涡激振动及其疲劳损坏这一重大安全问题，正受到广泛关注。基于精细流场模拟并耦合结构动力响应的流固耦合方法是准确分析隔水管涡激振动特性的必然趋势。文中总结了“十一五”期间和正在进行的“十二五”课题在数值模拟方面的部分研究成果，针对简化的和实际尺寸的隔水管所涉及的涡激振动问题，提出高精度流固耦合分析技术，建立了隔水管涡激振动分析可靠的物理模型、数学模型和数值模拟方法。通过对比实验验证了模型的可靠性。基于简化和实际情况下（海况、结构、尺

3、寸等）钻井隔水管涡激振动进行了大量的数值模拟研究，给出了高雷诺数下具有实际海况的几种典型洋流条件，如剪切流、亚临界和临界流条件下实际尺寸隔水管的涡激振动特性，以及顶部张力控制隔水管涡激振动的效果。关键词：钻井隔水管；涡激振动；流固耦合；高雷诺数；剪切流；顶部张力；数值模拟中图分类号：TE21　　　文献标识码：ANumericalsimulationofdrillingriservortexinducedvibrationcharacteristicsindeepwater122WANGJiasong,JIANGShiq

4、uan,XULiangbin（1.SchoolofNavalArchitecture,Ocean&CivilEngineeringofShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240,China;2.ResearchInstituteofCNOOC,Beijing100028,China）Abstract:Offshoreoilandgasexplorationanddevelopmentareundergoingastrategicshifttodeepandultra-deepwa

5、ters.Asacriticalpartofdeepwateroilandgasdevelopment,deepwaterdrillingriserwillsurelybeconfrontedwiththemajorsafetyproblemofvortexinducedvibrationg(VIV),andfatiguefailureanditisattractingwidespreadattention.Fluid-structurecouplingbasedonrefinedflowfieldsimulation

6、withcoupledstructuraldynamicresponseisaninevitabletrendtoaccuratelyanalyzetheVIVcharacteristicsofriser.Thispapersummarizessomeoftheresearchresultsonnumericalsimulationduringthe“EleventhFive-Year”periodandtheongoingresearchprojectsinthe“TwelfthFive-Year”period.To

7、addresstheVIVproblemsofrisersinsimplifiedandpracticalsizes,ahigh-precisionfluid-structurecouplinganalysistechnologyisproposed,andreliablephysicalmodel,mathematicalmodelandnumeri-calsimulationarebuiltforanalysisofriserVIV.Thecomparativeexperimentverifiesthereliab

8、ilityofthemodels.ThelargenumberofnumericalsimulationresearchesontheVIVofdrillingriserundersimplifiedandpracticalcases(seaconditions,structure,size,etc.)showtheVIVchar