钻井立管下放安装过程中涡激振动响应实验研究

摘要

为研究海流作用下钻井立管在下放安装过程中的涡激振动(Vortex-induced vibration,VIV)响应特性,本文基于光纤光栅应变传感器技术,考虑立管下部组件(Lower marine risers package,LMRP)设计制作了多种钻井模型立管,对其下放安装过程中自由悬挂状态下的动力响应进行了水槽实验研究。实验制作了具有移动滑轨的下放装置,测试得到了0.4 m/s的均匀水流下模型立管动态应变响应时程曲线,并基于有限元法求得立管模型的固有频率和振型函数,再利用模态叠加法重构了立管模型位移响应。分析结果表明:立管在横流向(Cross-line,CF)的应变大于顺流向(In-line,IL)的应变,但两个方向的频率相同;自由端顺流向位移随LMRP质量增大而减小,但当质量超过管重时位移变化趋于稳定;自由端最大振幅受底部LMRP质量的影响较小,约为立管最大振幅的十分之一。