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立管钻探再入控制研究结题摘要

2022/07/1590 作者:佚名
导读:本项目主要研究成果汇报如下:(1)在涡激振动仿真计算中,当弯曲应力相对于张力作用占主导时,横向振动结构非线性效应可显著减小振动幅值并可改变主振模态。立管轴向振动耦合作用可缓解横向结构非线性效应。(2)海洋立管在正常作业工况下,内流离心力可通过减小有效张力影响系统固有频率,从而改变涡激振动主振模态及频率,同时在内流超临界区成功预测到屈曲-颤振耦合失稳现象。(3)海洋立管在脱离工况下,内流通过减小系统

本项目主要研究成果汇报如下:(1)在涡激振动仿真计算中,当弯曲应力相对于张力作用占主导时,横向振动结构非线性效应可显著减小振动幅值并可改变主振模态。立管轴向振动耦合作用可缓解横向结构非线性效应。(2)海洋立管在正常作业工况下,内流离心力可通过减小有效张力影响系统固有频率,从而改变涡激振动主振模态及频率,同时在内流超临界区成功预测到屈曲-颤振耦合失稳现象。(3)海洋立管在脱离工况下,内流通过减小系统固有频率从而改变涡激振动主振模态及频率。同时立管可通过开口流损失或获取能量,当内流速度较小时,可通过内流损失能量而抑制涡激振动。当内流超过一临界速度时,系统可从内流中不断吸收能量而失稳。临界流速取决于洋流速度和主振模态。(4)海洋立管在泄漏工况下引入泄漏流非保守内流效应,在内流亚临界区可通过泄漏流失去能量而改善稳定性,在超临界区可因泄漏流效应成为稳定系统。当泄漏流速超过某临界值时,系统在亚临界区可丧失稳定性。(5)在立管参激振动中,内流离心力通过减小系统固有频率而增加一阶不稳定区。内流科氏力通过阻尼作用减小一阶不稳定区,同时通过增加模态耦合作用扩大多模态耦合不稳定区。(6)海洋立管紧急脱离动态特性分析及优化设计控制系统时,必须考虑顶端平台和管内泄流柱对反冲立管的共同耦合作用。同时指出挪威科技大学提出的“SFM”模型与中国石油大学提出的“WFCM”模型都必须反馈立管瞬时动态响应。(7)基于控制理论研发立管紧急脱离反冲控制系统和再入控制系统,并利用MATLAB\Simulation完成仿真测试,同时已初步完成模型试验测试,正在处理相关试验数据,研究成果即将发表。本研究成果对发展内外流耦合基础理论有重要学术价值,亦可为深海钻井立管系统设计和安全作业提供理论依据和技术支撑。 2100433B

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