海上生产井隔水导管振动特性研究

作     者：王奕辰 

作者单位：中国石油大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：杨进

授予年度：2021年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：隔水导管 监测试验 数值模拟 振动频率 

摘      要：在采用导管架平台进行海洋生产的过程中,隔水导管会受到风、浪、流等海洋环境载荷的影响,引起隔水导管的扶正孔振动、旋转、抬升,因此而导致的生产事故时有发生,严重地制约了海上油气的生产。由于目前对隔水导管的研究没有将振动进行重点考虑,开展针对隔水导管的振动特性研究,进而制定合理的减弱振动的措施就显得尤为重要。针对以上问题,本文首先根据隔水导管在导管架平台中的实际位置、与土体相互作用关系以及水深等情况,结合隔水导管实际结构建立了隔水导管振动模型;其次,在建立的模型基础上,利用控制变量法,研究了隔水导管直径、壁厚、井口载荷以及环境载荷的变化对振动频率的影响规律;再次,通过在海上进行的隔水导管振动信号监测试验,获得现场振动数据,验证了隔水导管振动模型;最后,基于振动模型,对隔水导管尺寸、扶正孔的位置以及扶正孔数量进行了优化。研究结果表明,隔水导管的振动频率与隔水导管直径、井口载荷、环境载荷成正比,与壁厚成反比;通过大型现场监测试验的验证,得到了可靠的隔水导管振动模型,可用于指导施工设计;基于对振动模型的研究,制定了减弱振动的措施:减小隔水导管直径,增加隔水导管壁厚,避免扶正孔均匀布置以及适当增加扶正孔数量。