用于预测含层间间隙缺陷柔性立管的静水压溃强度的弹性支撑拱结构模型

摘要

[目的]随着油气勘探涉入超深水领域,一旦柔性立管的外层结构发生破损,其内部的骨架层将承载巨大的外部水压。如果骨架层与铠甲层之间存在层间间隙,则将削弱骨架层的压溃强度,进而引发所谓的湿压溃。[方法]针对该问题,提出一种弹性支撑拱结构模型,并将骨架层的湿压溃过程分为接触前与接触后2个阶段。在接触之前,采用单环结构的稳定性理论分析内骨架层的失稳行为;当层间间隙闭合之后,骨架层开始受到铠甲层的支撑,该结构进入接触后阶段,此时外部铠甲层可以简化为径向支撑弹簧,用于支撑内部骨架层的分离拱状部分。基于此,建立有限元压溃模型,用以验证该解析模型的可靠性。[结果]2类模型的预测结果吻合良好,压溃压强对铠甲层刚度和间隙宽度均非常敏感;当初始层间间隙宽度由0增加至0.5 mm时,柔性立管的压溃压强将降低18%左右;如果紧密拟合的骨架由更硬的铠甲层支撑,则将大幅提高其抗压溃强度。[结论]对于具有较硬铠甲层和较小层间间隙的柔性立管而言,该解析模型可以有效预测其静水压溃强度。