深水钻井隔水管柱声纵波传播特性的研究

作     者：黄建南 

作者单位：中国石油大学(华东) 

学位级别：硕士

导师姓名：李志刚;代福强

授予年度：2017年

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] 

主      题：深水钻井 隔水管 纵波 声波特性 

摘      要：钻井隔水管是深水钻井的重要部件,研究其声波传播特性对于探索新的水下信息传输方法和隔水管状态诊断都有重要意义。本文研究了纵波在隔水管中的传播特性,建立了周期性隔水管模型,并针对不同情况下的不同边界条件进行了模拟分析。其主要内容为:首先在周期性隔水管结构模型的基础上利用频散分析方法,分析了不同尺寸的周期性隔水管组合对声传输特性的影响,分析结果表明隔水管单根和接头参数的改变对隔水管的声传特性和频带分布有着显著的影响,在目前的钻井水深下声波信号能够传输到接收端;其次研究了隔水管内外不同介质时的声波特性,分析了隔水管外部水阻尼和内部钻井液流动对于声波特性的影响,研究表明水阻尼对于隔水管声波特性影响较小,钻井液对于声波传输有明显阻滞作用,使接收端声波强度减弱,水介质对于频带分布的影响较小,但钻井液对高频信号的阻碍作用较强,且阻碍作用随着钻井液粘性增大而增大;本文还研究了隔水管在轴向受力情况下的声波特性,分析了隔水管在实际工况下轴向力作用对其声波特性的影响,分析结果表明轴向力作用使隔水管接收端小幅度振动增加,在一个通带内频谱曲线有更明显的震荡,声传性能变差,海流是底部支撑力的主要影响因素,海流速度越大声波信号的传输效果越差。