深水钻井导管-软土作用特性与疲劳影响分析

作     者：苏堪华 李昊 李猛 魏健 达文豪 张浪 Su Kanhua;Li Hao;Li Meng;Wei Jian;Da Wenhao;Zhang Lang

作者机构：重庆科技大学石油与天然气工程学院 

出 版 物：《石油机械》 (China Petroleum Machinery)

年 卷 期：2024年第52卷第4期

页      面：80-86页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目“耦合动力土反力作用的深水井口多轴疲劳理论和时变可靠度研究”(51974052) 

主　　题：深水钻井 钻井导管 相互作用特性 循环载荷 疲劳 

摘      要：深水钻井过程中,导管承受复杂的水平载荷作用,导管-软土相互作用特性有待深入研究,且软土作用对管柱疲劳的影响规律尚不明确。为此,基于有限元软件建立了深水钻井导管-软土相互作用数值分析模型,研究了黏土和砂土2种地基模型中水平载荷作用对钻井导管产生的剪力、弯矩影响规律。考虑单向循环载荷、双向不对称循环载荷、双向对称循环载荷3种载荷形式,对钻井导管进行疲劳寿命分析。研究结果表明:黏土地基中由于土反力较小,导致导管出现更大的弯矩、剪力,在长期循环应力的作用下将产生严重的疲劳损伤;砂土地基中导管疲劳损伤情况仅存在于浅部位置,且疲劳寿命明显大于黏土地基中的导管模型;当海底浅部地层为黏土时,需要采取措施减小导管顶部水平载荷、改变载荷作用形式以提高钻井导管疲劳寿命。所得结论可为现场作业提供理论支撑。