CN101975036A - 一种新型深水钻井隔水管涡激抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够有效抑制深水钻井隔水管涡激振动的方法。本发明方法根据浮力块分布形式对隔水管系统涡激振动疲劳特性的影响规律，优化浮力块分布方案，即按1∶3比例自上而下交错配置浮力单根与裸单根，促使深水隔水管系统响应频率由浮力块与隔水管共同控制，避免系统发生涡激共振。本发明提供的深水钻井隔水管涡激抑制方法可有效抑制隔水管涡激振动，不需要安装额外的涡激抑制装置，缩短作业周期，节约钻井成本，实现安全性和经济性的统一。

Description

一种新型深水钻井隔水管涡激抑制方法

技术领域

本发明属于海洋钻井作业技术领域，具体涉及一种能够有效抑制深水钻井隔水管涡激振动的方法。

背景技术

深水钻井隔水管是深海石油勘探开发的关键技术装备，是深水钻井船或者钻井平台设计的决定性因素，也是决定深水钻井成败的关键之一。浮力块是深水钻井隔水管系统的重要组成部分，其主要功能是降低隔水管系统湿重，减小隔水管系统对张力器的要求。随着海洋油气开发进入深水领域，隔水管的涡激振动(VIV)问题引起了广泛的关注。涡激振动是引起隔水管屈服失效与疲劳失效的主要因素，也是隔水管设计中需要考虑的主要问题。

现有的VIV抑制装置分成了两大系列：被动装置与主动装置。主动装置需要动力，多采用气泵或水泵通过喷射气泡或水来扰乱漩涡泄放。被动装置不需动力，安装在隔水管上后被动改变尾流，即常规的VIV抑制装置。主动装置的研究尚处于起步阶段。主动装置面临的主要困难在于额外的操作复杂性与操作成本。被动装置的研究已较为成熟，出现了如减振器(刚性)、柔性减振器、螺旋列板或螺旋缠绕的绳索、控制杆和翅片缓冲器等很多形式的抑制装置。但这些装置往往需要单独的设备，造价高昂且安装工程浩大。

工程上普遍认为浮力块交错分布有助于降低涡激振动对隔水管造成的疲劳损伤，但其实际减振性能的数据非常有限。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种设计简单、安装迅速、能够有效抑制隔水管涡激振动的方法。

为此，本发明采用如下技术方案：

隔水管配置时，将隔水管单根总数量的25％配置浮力块；隔水管下放时，隔水管裸单根与浮力单根按照3∶1的比例交错排列下放。试验表明，本发明不仅节约了安装其他昂贵的涡激抑制装置的成本，缩短了作业周期，而且有效地抑制了隔水管的涡激振动。

附图说明

图1是本发明方法的浮力块分布方案示意图。图中，1浮力单根，2裸单根。

图2是4种交错浮力块分布方案示意图

图3是不同交错浮力块分布组合下的疲劳损伤图

具体实施方式

本发明利用在隔水管上每隔一定间距装配浮力块的方法，抑制深水钻井隔水管涡激振动。下面结合附图对本发明方法做进一步详述。

本发明所设计的新型涡激抑方法是在浮力块减缓涡激振动的思想上，进一步提出按照3∶1比例依次下放隔水管裸单根和浮力单根的新型钻井隔水管涡激抑制方法，浮力单根与隔水管裸单根交错分布如图1所示。

图2是交错浮力块分布方案示意图。交错浮力块分布主要考虑4种方案：全部配置裸管柱、1∶3比例自上而下交错配置浮力单根和裸单根、1∶1比例自上而下交错配置浮力单根和裸单根与管柱全部配置浮力块。

图3为不同交错浮力块分布组合下的疲劳损伤曲线图。由图3可知，四种方案的相对疲劳损伤程度基本一致。其中，全部配置裸管柱方案与1∶1交错配置浮力单根和裸单根方案疲劳损伤程度相当；管柱全部配置浮力块的方案具有较高的疲劳损伤程度；1∶3交错配置浮力单根和裸单根方案具有较低的疲劳损伤程度。与其他三种方案相比，1∶3交错配置浮力单根与裸单根方案具有的最大不同之处在于该方案的响应频率由隔水管与浮力块共同控制，系统不易发生涡激共振。

Claims (3)

1.一种新型深水钻井隔水管涡激抑制方法是通过优化浮力块的分布方案，以1∶3的比例自上而下交错配置浮力单根与隔水管裸单根，达到抑制隔水管的涡激振动。

2.根据权利要求1所述的深水钻井隔水管涡激抑制方法其特征在于不仅能够有效抑制深水钻井隔水管的涡激振动，还能够节省额外涡激抑制装置安装时间，缩短作业周期，节约钻井成本，降低工程造价。

3.根据权利要求1所述的深水钻井隔水管涡激抑制方法与全部配置裸管柱、1∶1比例交错配置浮力块及全部配置浮力块的隔水管系统浮力块分布方案相比，其具有的最大不同之处在于本发明的响应频率由隔水管与浮力块共同控制，系统不易发生涡激共振，具有较好的疲劳特性。

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