專利名稱：一種新型深水鉆井隔水管渦激抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海洋鉆井作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠有效抑制深水鉆井隔水管 渦激振動(dòng)的方法。
背景技術(shù)：
深水鉆井隔水管是深海石油勘探開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)裝備，是深水鉆井船或者鉆井平 臺(tái)設(shè)計(jì)的決定性因素，也是決定深水鉆井成敗的關(guān)鍵之一。浮力塊是深水鉆井隔水管系統(tǒng) 的重要組成部分，其主要功能是降低隔水管系統(tǒng)濕重，減小隔水管系統(tǒng)對(duì)張力器的要求。隨 著海洋油氣開發(fā)進(jìn)入深水領(lǐng)域，隔水管的渦激振動(dòng)(VIV)問題引起了廣泛的關(guān)注。渦激 振動(dòng)是引起隔水管屈服失效與疲勞失效的主要因素，也是隔水管設(shè)計(jì)中需要考慮的主要問 題?，F(xiàn)有的VIV抑制裝置分成了兩大系列被動(dòng)裝置與主動(dòng)裝置。主動(dòng)裝置需要?jiǎng)恿Γ?多采用氣泵或水泵通過噴射氣泡或水來擾亂漩渦泄放。被動(dòng)裝置不需動(dòng)力，安裝在隔水管 上后被動(dòng)改變尾流，即常規(guī)的VIV抑制裝置。主動(dòng)裝置的研究尚處于起步階段。主動(dòng)裝置 面臨的主要困難在于額外的操作復(fù)雜性與操作成本。被動(dòng)裝置的研究已較為成熟，出現(xiàn)了 如減振器(剛性)、柔性減振器、螺旋列板或螺旋纏繞的繩索、控制桿和翅片緩沖器等很多 形式的抑制裝置。但這些裝置往往需要單獨(dú)的設(shè)備，造價(jià)高昂且安裝工程浩大。工程上普遍認(rèn)為浮力塊交錯(cuò)分布有助于降低渦激振動(dòng)對(duì)隔水管造成的疲勞損傷， 但其實(shí)際減振性能的數(shù)據(jù)非常有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、安裝迅速、能夠有效抑制隔 水管渦激振動(dòng)的方法。為此，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案隔水管配置時(shí)，將隔水管單根總數(shù)量的25%配置浮力塊；隔水管下放時(shí)，隔水管 裸單根與浮力單根按照3 1的比例交錯(cuò)排列下放。試驗(yàn)表明，本發(fā)明不僅節(jié)約了安裝其 他昂貴的渦激抑制裝置的成本，縮短了作業(yè)周期，而且有效地抑制了隔水管的渦激振動(dòng)。


圖1是本發(fā)明方法的浮力塊分布方案示意圖。圖中，1浮力單根，2裸單根。圖2是4種交錯(cuò)浮力塊分布方案示意3是不同交錯(cuò)浮力塊分布組合下的疲勞損傷圖
具體實(shí)施例方式本發(fā)明利用在隔水管上每隔一定間距裝配浮力塊的方法，抑制深水鉆井隔水管渦 激振動(dòng)。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明方法做進(jìn)一步詳述。
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本發(fā)明所設(shè)計(jì)的新型渦激抑方法是在浮力塊減緩渦激振動(dòng)的思想上，進(jìn)一步提出 按照3 1比例依次下放隔水管裸單根和浮力單根的新型鉆井隔水管渦激抑制方法，浮力 單根與隔水管裸單根交錯(cuò)分布如圖1所示。圖2是交錯(cuò)浮力塊分布方案示意圖。交錯(cuò)浮力塊分布主要考慮4種方案全部配 置裸管柱、1 3比例自上而下交錯(cuò)配置浮力單根和裸單根、1 1比例自上而下交錯(cuò)配置 浮力單根和裸單根與管柱全部配置浮力塊。圖3為不同交錯(cuò)浮力塊分布組合下的疲勞損傷曲線圖。由圖3可知，四種方案的 相對(duì)疲勞損傷程度基本一致。其中，全部配置裸管柱方案與1 1交錯(cuò)配置浮力單根和裸 單根方案疲勞損傷程度相當(dāng)；管柱全部配置浮力塊的方案具有較高的疲勞損傷程度；1 3 交錯(cuò)配置浮力單根和裸單根方案具有較低的疲勞損傷程度。與其他三種方案相比，1 3交 錯(cuò)配置浮力單根與裸單根方案具有的最大不同之處在于該方案的響應(yīng)頻率由隔水管與浮 力塊共同控制，系統(tǒng)不易發(fā)生渦激共振。
權(quán)利要求
一種新型深水鉆井隔水管渦激抑制方法是通過優(yōu)化浮力塊的分布方案，以1∶3的比例自上而下交錯(cuò)配置浮力單根與隔水管裸單根，達(dá)到抑制隔水管的渦激振動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水鉆井隔水管渦激抑制方法其特征在于不僅能夠有效抑 制深水鉆井隔水管的渦激振動(dòng)，還能夠節(jié)省額外渦激抑制裝置安裝時(shí)間，縮短作業(yè)周期，節(jié) 約鉆井成本，降低工程造價(jià)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水鉆井隔水管渦激抑制方法與全部配置裸管柱、1 1比 例交錯(cuò)配置浮力塊及全部配置浮力塊的隔水管系統(tǒng)浮力塊分布方案相比，其具有的最大不 同之處在于本發(fā)明的響應(yīng)頻率由隔水管與浮力塊共同控制，系統(tǒng)不易發(fā)生渦激共振，具有 較好的疲勞特性。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠有效抑制深水鉆井隔水管渦激振動(dòng)的方法。本發(fā)明方法根據(jù)浮力塊分布形式對(duì)隔水管系統(tǒng)渦激振動(dòng)疲勞特性的影響規(guī)律，優(yōu)化浮力塊分布方案，即按1∶3比例自上而下交錯(cuò)配置浮力單根與裸單根，促使深水隔水管系統(tǒng)響應(yīng)頻率由浮力塊與隔水管共同控制，避免系統(tǒng)發(fā)生渦激共振。本發(fā)明提供的深水鉆井隔水管渦激抑制方法可有效抑制隔水管渦激振動(dòng)，不需要安裝額外的渦激抑制裝置，縮短作業(yè)周期，節(jié)約鉆井成本，實(shí)現(xiàn)安全性和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。
文檔編號(hào)F16L55/04GK101975036SQ20101024430
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者孫友義, 王友華, 暢元江, 謝麗婉, 陳國(guó)明, 鞠少棟 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)