為了研究深水測試管柱在不同工況下的應力分布規(guī)律及內(nèi)壓波動對管柱動態(tài)響應參數(shù)的影響,根據(jù)深水測試管柱作業(yè)特點及結構,推導了測試管柱的軸向力、軸向應力、徑向應力和環(huán)向應力計算公式,建立了海水段測試管柱的橫向及縱向振動模型。根據(jù)不同工況,建立了測試管柱的有限元模型,進行了測試管柱最大應力及內(nèi)壓波動下的動力響應分析。研究結果表明:測試管柱各段的最大應力隨水深的增加而減小、隨懸掛力的增大而增大;由于泊松耦合的影響,最大應力與水深的變化率隨著內(nèi)外壓差的增大而增大;初開井前,由于測試管柱的內(nèi)加壓和環(huán)空泄壓,測試管柱出現(xiàn)最大應力,其值為255. 7 MPa,但各工況下測試管柱的安全系數(shù)滿足強度使用要求;內(nèi)部壓力波動周期對測試管柱的應力響應影響顯著,低周期的內(nèi)壓波動使管柱應力過度增大,管柱易發(fā)生危險。研究結果可為深水測試管柱的強度研究提供一定的指導。 

【文章來源】：石油機械. 2020,48(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

測試管柱單元受力簡圖

LS-A井海水段的水深為975 m，主體油管內(nèi)徑85.7 mm、外徑114.3 mm。在ABAQUS中建立測試管柱的全尺寸分析模型，模型考慮了扶正器、儲能器、變扣短節(jié)和提升短節(jié)等關鍵部件的尺寸參數(shù)。測試管柱的局部網(wǎng)格如圖3所示。2.2 材料參數(shù)與邊界條件

根據(jù)測試前期的設計需求，進行了測試懸掛力為F±30%F內(nèi)的管柱強度分析(F=1 066 k N)。不同工況下測試管柱最大應力隨水深變化規(guī)律如圖4所示。由圖4可知:隨著水深的增加測試管柱的最大應力減小，最大應力位于管柱內(nèi)壁，同時在上下扶正器位置管柱的最大應力突變減小;隨著懸掛力的增大，測試管柱各水深處的最大應力增大。因此，在實際作業(yè)時，考慮到頂驅(qū)及提升框架的重力，在管柱滿足強度要求的情況下，選取1 066 kN作為懸掛器坐掛后大鉤的懸掛力。

【參考文獻】：
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本文編號：3496985