深水钻井立管建模与角度安全控制.pdf

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1、NAVALARCHITECTUREANDOCEANENGINEERING船舶与海洋工程2017年第33卷第2期（总第114期）DOI：10.14056/j.cnki.naoe.2017.02.002深水钻井立管建模与角度安全控制123王芳，白勇，徐锋（1.杭州电子科技大学机械工程学院，浙江杭州310018；2.浙江大学建筑工程学院，浙江杭州310058；3.武汉第二船舶设计研究所，湖北武汉430064）摘要：从水面钻井平台与水下立管联合作业的安全角度出发，提出一种将钻井立管的力学响应限制特性引入水面平台动力定位闭环控制中的位置保持方法，实现水面钻井平台（或船舶）

2、基于立管角度响应的动态定位。利用有限元方法建立包括立管系统质量、系统刚度、结构阻尼和水动力载荷在内的立管运动控制模型。联合水面浮体和水下立管的低频运动特性建立水面浮体运动偏移与水下立管顶端角度及末端角度的相对运动关系模型。在此基础上，设计基于立管运行响应的动力定位控位方法，实现对立管顶端角度及末端角度的安全控制。仿真结果表明，所提出的方法可行，在外界突变的环境载荷瞬时作用于水面浮体时，能更快地跟踪新的期望最优位置，保证钻井立管运行在安全界限内。关键词：动力定位；位置保持；钻井立管；钻井平台+中图分类号：P756.5；U674.381文献标志码：A文章编号：209

3、5-4069(2017)02-0010-08ModelingandSafetyControlofDeepwaterDrillingRiserAngles123WANGFang，BAIYong，XUFeng（1.SchoolofMechanicalEngineering,HangzhouDianziUniversity,Hangzhou310018,China;2.CollegeofCivilEngineeringandArchitecture,ZhejiangUniversity,Hangzhou310058,China;3.WuhanSecondShipDes

4、ignandResearchInstitute,Wuhan430064,China）Abstract:Fromtheaspectofsafeoperationincollaborationwiththedrillingplatformabovethewaterandtherisersbeneath,thisstudyproposesastationkeepingmethodwhichconsidersthemechanicalresponseconstraintsofthedrillingrisersinthedynamicpositioningclose-lo

5、opcontrol,soastoachievethedynamicpositioningofthesurfacedrillingvesselorplatformbasedontheriserangleresponses.Acontrolmodelisestablishedforrisermotionwithfiniteelementmethod,whichincludesrisersystemmass,systemstiffness,structuredampingandhydrodynamicloads.Therelativemotionmodelbetwee

6、nthemovementofthesurfacefloatingbodyandthetopandendanglesoftheunderwaterriserisestablisheddependingontheirlowfrequencymotioncharacteristics.Inthisway,thedynamicpositioningcontrolmethodisdesignedaccordingtotherisermotionresponse,andthesafetycontrolofthetopandendanglesoftherisersisreal

7、ized.Simulationresultshowsthattheproposedmethodisfeasible.Thesurfacefloatingbodycantrackthenewexpectedoptimalpositionmorerapidlyincasetherearetransientexternalenvironmentalloads,andthustoensuretheriseroperationwithinsafetylimits.Keywords:dynamicpositioning;stationkeeping;drillingrise

8、r;drillingpl