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深水鉆井隔水管系統力學分析與工程設計 版權信息
- ISBN：9787511456182
- 條形碼：9787511456182 ; 978-7-5114-5618-2
- 裝幀：平裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
深水鉆井隔水管系統力學分析與工程設計 本書特色
本書在前人研究工作的基礎上，分析復雜海洋環境載荷，研究隔水管與平臺、井口、導管和土壤的全耦合關系，建立深水隔水管-平臺-井口-導管耦合模型，深入研究耦合系統力學特性；進一步建立深水隔水管柱軸向動力學模型，研究隔水管軸向動力學特性以及隔水管柱參數激勵穩定性；考慮流場與隔水管系統相互作用，探究隔水管渦激振動響應及疲勞損傷；考慮*海況條件，研究隔水管柱安全作業技術，建立隔水管系統安全作業預警界限；開展隔水管鉆前設計及安全作業預警界限分析，并開發隔水管作業信息管理軟件以及耦合系統動力學仿真軟件，為現場作業提供參考，同時為我國深水油氣工業安全作業提供技術支持。本書圍繞管柱力學行為及工程應用展開，豐富了現代油氣管柱力學科學理論體系，具有良好的學術價值和工程應用前景。
深水鉆井隔水管系統力學分析與工程設計 內容簡介
本書在前人研究工作的基礎上，分析復雜海洋環境載荷，研究隔水管與平臺、井口、導管和土壤的全耦合關系，建立深水隔水管-平臺-井口-導管耦合模型，深入研究耦合系統力學特性；進一步建立深水隔水管柱軸向動力學模型，研究隔水管軸向動力學特性以及隔水管柱參數激勵穩定性；考慮流場與隔水管系統相互作用，探究隔水管渦激振動響應及疲勞損傷；考慮特別海況條件，研究隔水管柱安全作業技術，建立隔水管系統安全作業預警界限；開展隔水管鉆前設計及安全作業預警界限分析，并開發隔水管作業信息管理軟件以及耦合系統動力學仿真軟件，為現場作業提供參考，同時為我國深水油氣工業安全作業提供技術支持。本書圍繞管柱力學行為及工程應用展開，豐富了現代油氣管柱力學科學理論體系，具有良好的學術價值和工程應用前景。
深水鉆井隔水管系統力學分析與工程設計 目錄
深水鉆井隔水管系統力學分析與工程設計 1
目 錄 2
引言 6
第1章 深水鉆井隔水管柱力學分析基礎 7
1.1 深水鉆井隔水管系統 8
1.1.1 隔水管系統組成 8
1.1.2 隔水管作業工況 9
1.2 隔水管系統環境載荷分析 12
1.2.1 風 12
1.2.2 波浪 13
1.2.3 海流 16
1.2.4 內波 16
1.2.5 平臺的運動 18
1.3 深水鉆井隔水管系統力學模型 19
1.3.1 連接作業狀態下深水鉆井隔水管力學模型 19
1.3.2 懸掛作業狀態下深水鉆井隔水管力學模型 20
1.3.3 深水鉆井隔水管系統疲勞分析模型 21
1.4 隔水管系統的靜態力學分析 24
第2章 深水海底井口-隔水管-平臺耦合動力學 29
2.1 浮體/系纜/隔水管耦合系統分析基礎 29
2.1.1 耦合系統分析方法及原理 30
2.1.2 一階浮體運動與二階波浪力 31
2.1.3 隔水管振動微分方程 32
2.1.4 細長結構上的水動力載荷 33
2.2 超深水系泊鉆井系統耦合系統分析 34
2.2.1 系統分析模型 34
2.2.2 環境載荷模型 35
2.2.3 浮體運動特性分析 35
2.2.4 隔水管響應特性分析 36
2.3 深水動力定位平臺-隔水管耦合系統動力學分析與預警 38
2.3.1 動力定位平臺-隔水管耦合系統動力學模型及分析 39
2.3.2 深水動力定位平臺-隔水管耦合系統漂移預警界限分析 43
2.3.3 深水動力定位平臺-隔水管耦合系統驅離預警界限分析 48
2.4 深水錨泊平臺-隔水管耦合系統動力學分析與控制 49
2.4.1 深水錨泊平臺-隔水管耦合系統動力學模型及分析流程 50
2.4.2 常規海洋環境下錨泊平臺-隔水管耦合系統動力學分析 52
第3章 深水隔水管柱軸向動力學分析 57
3.1 隔水管下放/回收作業軸向動力分析 57
3.1.1 分析模型與分析方法 57
3.1.2 不同浮力配置下的隔水管張力波動特性 61
3.1.3 浮力配置優化分析 62
3.2 懸掛模式下隔水管軸向動力特性分析 63
3.2.1 硬懸掛模式與軟懸掛模式 64
3.2.2 分析模型與分析方法 64
3.2.3 硬懸掛軸向動力分析 65
3.2.4 軟懸掛軸向動力分析 67
3.3 平臺升沉運動下深水鉆井隔水管柱參數激勵穩定性 67
3.3.1 平臺運動下深水鉆井隔水管系統參激穩定性模型 67
3.3.2 平臺運動下深水鉆井隔水管系統參激穩定性分析 68
3.3.3 深水鉆井隔水管系統參數激勵有限元分析 70
3.3.4 平臺運動下深水鉆井隔水管系統參數激勵動力學分析 73
3.4 隔水管緊急脫離與反沖動力學分析 76
3.4.1 張緊器系統結構與工作原理 76
3.4.2 張緊器系統數學模型 77
3.4.3 基于AMESim的張緊器系統建模與仿真 79
3.4.4 深水鉆井隔水管反沖響應分析 81
第4章 深水隔水管柱渦激響應分析及控制 99
4.1 隔水管VIV數值模擬 99
4.1.1 流體動力學控制方程 99
4.1.2 圓柱體的振動控制方程 100
4.1.3 流固耦合運動模擬 101
4.1.4 無量綱系數 101
4.1.5 計算模型 102
4.1.6 數值模擬結果與討論 103
4.2 隔水管渦激疲勞分析 108
4.2.1 連接作業模式下隔水管系統渦激疲勞分析 108
4.2.2 不同作業模式下隔水管系統渦激疲勞分析 116
4.3 隔水管渦激疲勞抑制技術 120
4.3.1 VIV抑制裝置類型概述 120
4.3.2 減震器裝置CFD分析 122
4.3.3 螺旋列版裝置CFD分析 126
4.3.4 渦激屏蔽裝置CFD分析 127
第5章 極端工況下隔水管柱安全分析 130
5.1 臺風環境下隔水管安全分析 130
5.1.1 臺風對南海深水鉆井作業的挑戰 130
5.1.2 隔水管自存分析模型 132
5.1.3 隔水管自存作業窗口分析 133
5.2 隔水管避臺撤離策略研究 138
5.2.1 避臺策略討論 138
5.2.2 避臺撤離分析模型與分析方法 140
5.2.3 硬懸掛模式撤離分析 140
5.2.4 軟懸掛模式撤離分析 142
5.3 內波環境下隔水管作業安全分析 144
5.3.1 內波環境載荷下耦合系統力學模型 144
5.3.2 內波作用下隔水管系統作業安全評估 145
5.3.3 內波下的隔水管系統動力學特性 149
第6章 深水隔水管系統(作業)工程設計及應用 152
6.1 深水鉆井隔水管系統配置方法 152
6.2 深水鉆井隔水管頂張力確定方法 155
6.2.1 API理論算法 155
6.2.2 基于底部殘余張力的頂張力確定方法 156
6.2.3 基于下放鉤載的頂張力確定方法 156
6.3 隔水管作業窗口分析方法 157
6.3.1 隔水管鉆井作業窗口分析方法 157
6.3.2 隔水管下放/回收作業窗口分析方法 158
6.3.3 懸掛作業窗口分析方法 159
6.3.4 完井作業窗口分析方法 160
6.4 深水隔水管工程應用實例分析 161
6.4.1 隔水管系統配置 161
6.4.2 張緊力計算 163
6.4.3 隔水管作業窗口及渦激疲勞分析 164
6.5 深水鉆井隔水管系統設計與作業管理系統 167
6.5.1 軟件組成及功能介紹 167
6.5.2 隔水管系統有限元分析 169
6.5.3 深水鉆井隔水管系統設計 174
6.5.4 深水鉆井隔水管系統作業指導 176
參考文獻 180
目 錄 2
引言 6
第1章 深水鉆井隔水管柱力學分析基礎 7
1.1 深水鉆井隔水管系統 8
1.1.1 隔水管系統組成 8
1.1.2 隔水管作業工況 9
1.2 隔水管系統環境載荷分析 12
1.2.1 風 12
1.2.2 波浪 13
1.2.3 海流 16
1.2.4 內波 16
1.2.5 平臺的運動 18
1.3 深水鉆井隔水管系統力學模型 19
1.3.1 連接作業狀態下深水鉆井隔水管力學模型 19
1.3.2 懸掛作業狀態下深水鉆井隔水管力學模型 20
1.3.3 深水鉆井隔水管系統疲勞分析模型 21
1.4 隔水管系統的靜態力學分析 24
第2章 深水海底井口-隔水管-平臺耦合動力學 29
2.1 浮體/系纜/隔水管耦合系統分析基礎 29
2.1.1 耦合系統分析方法及原理 30
2.1.2 一階浮體運動與二階波浪力 31
2.1.3 隔水管振動微分方程 32
2.1.4 細長結構上的水動力載荷 33
2.2 超深水系泊鉆井系統耦合系統分析 34
2.2.1 系統分析模型 34
2.2.2 環境載荷模型 35
2.2.3 浮體運動特性分析 35
2.2.4 隔水管響應特性分析 36
2.3 深水動力定位平臺-隔水管耦合系統動力學分析與預警 38
2.3.1 動力定位平臺-隔水管耦合系統動力學模型及分析 39
2.3.2 深水動力定位平臺-隔水管耦合系統漂移預警界限分析 43
2.3.3 深水動力定位平臺-隔水管耦合系統驅離預警界限分析 48
2.4 深水錨泊平臺-隔水管耦合系統動力學分析與控制 49
2.4.1 深水錨泊平臺-隔水管耦合系統動力學模型及分析流程 50
2.4.2 常規海洋環境下錨泊平臺-隔水管耦合系統動力學分析 52
第3章 深水隔水管柱軸向動力學分析 57
3.1 隔水管下放/回收作業軸向動力分析 57
3.1.1 分析模型與分析方法 57
3.1.2 不同浮力配置下的隔水管張力波動特性 61
3.1.3 浮力配置優化分析 62
3.2 懸掛模式下隔水管軸向動力特性分析 63
3.2.1 硬懸掛模式與軟懸掛模式 64
3.2.2 分析模型與分析方法 64
3.2.3 硬懸掛軸向動力分析 65
3.2.4 軟懸掛軸向動力分析 67
3.3 平臺升沉運動下深水鉆井隔水管柱參數激勵穩定性 67
3.3.1 平臺運動下深水鉆井隔水管系統參激穩定性模型 67
3.3.2 平臺運動下深水鉆井隔水管系統參激穩定性分析 68
3.3.3 深水鉆井隔水管系統參數激勵有限元分析 70
3.3.4 平臺運動下深水鉆井隔水管系統參數激勵動力學分析 73
3.4 隔水管緊急脫離與反沖動力學分析 76
3.4.1 張緊器系統結構與工作原理 76
3.4.2 張緊器系統數學模型 77
3.4.3 基于AMESim的張緊器系統建模與仿真 79
3.4.4 深水鉆井隔水管反沖響應分析 81
第4章 深水隔水管柱渦激響應分析及控制 99
4.1 隔水管VIV數值模擬 99
4.1.1 流體動力學控制方程 99
4.1.2 圓柱體的振動控制方程 100
4.1.3 流固耦合運動模擬 101
4.1.4 無量綱系數 101
4.1.5 計算模型 102
4.1.6 數值模擬結果與討論 103
4.2 隔水管渦激疲勞分析 108
4.2.1 連接作業模式下隔水管系統渦激疲勞分析 108
4.2.2 不同作業模式下隔水管系統渦激疲勞分析 116
4.3 隔水管渦激疲勞抑制技術 120
4.3.1 VIV抑制裝置類型概述 120
4.3.2 減震器裝置CFD分析 122
4.3.3 螺旋列版裝置CFD分析 126
4.3.4 渦激屏蔽裝置CFD分析 127
第5章 極端工況下隔水管柱安全分析 130
5.1 臺風環境下隔水管安全分析 130
5.1.1 臺風對南海深水鉆井作業的挑戰 130
5.1.2 隔水管自存分析模型 132
5.1.3 隔水管自存作業窗口分析 133
5.2 隔水管避臺撤離策略研究 138
5.2.1 避臺策略討論 138
5.2.2 避臺撤離分析模型與分析方法 140
5.2.3 硬懸掛模式撤離分析 140
5.2.4 軟懸掛模式撤離分析 142
5.3 內波環境下隔水管作業安全分析 144
5.3.1 內波環境載荷下耦合系統力學模型 144
5.3.2 內波作用下隔水管系統作業安全評估 145
5.3.3 內波下的隔水管系統動力學特性 149
第6章 深水隔水管系統(作業)工程設計及應用 152
6.1 深水鉆井隔水管系統配置方法 152
6.2 深水鉆井隔水管頂張力確定方法 155
6.2.1 API理論算法 155
6.2.2 基于底部殘余張力的頂張力確定方法 156
6.2.3 基于下放鉤載的頂張力確定方法 156
6.3 隔水管作業窗口分析方法 157
6.3.1 隔水管鉆井作業窗口分析方法 157
6.3.2 隔水管下放/回收作業窗口分析方法 158
6.3.3 懸掛作業窗口分析方法 159
6.3.4 完井作業窗口分析方法 160
6.4 深水隔水管工程應用實例分析 161
6.4.1 隔水管系統配置 161
6.4.2 張緊力計算 163
6.4.3 隔水管作業窗口及渦激疲勞分析 164
6.5 深水鉆井隔水管系統設計與作業管理系統 167
6.5.1 軟件組成及功能介紹 167
6.5.2 隔水管系統有限元分析 169
6.5.3 深水鉆井隔水管系統設計 174
6.5.4 深水鉆井隔水管系統作業指導 176
參考文獻 180
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深水鉆井隔水管系統力學分析與工程設計 作者簡介
陳國明 (1962.10-)，男，中國石油大學機電工程學院教授，博士生導師，研究方向：海洋油氣裝備及工程、油氣安全工程、安全工程信息化、智能化技術。主持完成國家863計劃子課題6項，國家重大油氣專項子課題4項，國家工信部課題3項，在深水隔水管與井口技術、安全監測檢測與智能診斷技術、深水油氣作業風險防控技術、深水雙梯度鉆井裝備技術等方面形成多項創新性成果。在國內外學術期刊、會議分別發表論文545、210篇，SCI、EI收錄200余篇，合作出版5部專著、教材，主編論文集1部，獲國家發明專利40余項，軟件版權6項，培養博士研究生38名。
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