深水頂張力隔水管鉆井作業(yè)時(shí)的非線性振動(dòng)特性分析
摘要：隔水管是深水鉆井過(guò)程中的薄弱環(huán)節(jié),其橫向振動(dòng)可能引起偏磨、塌陷、斷裂等多種失效形式,研究深水隔水管的橫向振動(dòng)特性,可為深水鉆井參數(shù)選擇和鉆完井施工設(shè)計(jì)提供理論依據(jù),提高隔水管的安全可靠性.將深水隔水管簡(jiǎn)化成Euler-Bernoulli梁,引入大變形應(yīng)變-位移方程和彈簧邊界條件,利用Hamilton原理建立了波流耦合作用下深水隔水管的運(yùn)動(dòng)模型,得到了作業(yè)工況時(shí)隔水管橫向振動(dòng)的非線性動(dòng)力學(xué)方程,Galerkin離散后,通過(guò)數(shù)值分析方法研究了深水隔水管的振動(dòng)穩(wěn)定性機(jī)理.分析結(jié)果表明,系統(tǒng)的主共振存在多值和跳躍現(xiàn)象,隨著隔水管直徑與壁厚之間比值D/τ的增大,系統(tǒng)頻響振幅逐漸增大;波浪高度與波浪周期比值H/T增大,幅頻響應(yīng)的帶寬逐漸增加,不穩(wěn)定區(qū)域逐漸增大;隔水管長(zhǎng)度與波浪有效高度的比值l/H會(huì)使主共振跳躍幅值明顯增大.波浪周期從3~10s變化時(shí),深水隔水管系統(tǒng)經(jīng)歷著周期運(yùn)動(dòng)與混沌運(yùn)動(dòng)的交替變化,存在倍周期窗口并具有明顯的分叉現(xiàn)象.
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動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)報(bào)雜志
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