CN107180129A - 一种水下井口‑隔水管‑平台仿真系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水下井口‑隔水管‑平台仿真系统及方法，其包括结构参数数据库，结构参数数据库与结构参数输入模块进行信息交互，结构参数输入模块将接收的用户输入结构参数传输到静态多体模型生成模块、模态多体模型生成模块、动态多体模型生成模块、回弹多体模型生成模块和钻柱隔水管碰撞多体模型生成模块；各模型生成模块将各自生成的模型都传输至柔性多体力学仿真模块进行计算，柔性多体力学仿真模将计算结果数据分别传输至结构参数输入模块和结果数据提取模块；结果数据提取模块将接收的计算结果数据转换成工程指标并给予界面回显；危险状态判断模块根据接收的工程指标判断工程指标是否满足工程安全要求。本发明能显著提高仿真的可靠性、效率和精度。

Description

一种水下井口-隔水管-平台仿真系统及方法

技术领域

本发明涉及一种深水钻井领域，特别是关于一种基于多体耦合模型的水下井口-隔水管-平台仿真系统及方法。

背景技术

深水钻井中，水下井口-隔水管-平台耦合是整个海洋钻井中重要而又薄弱的环节。在正常钻采中，水下井口-隔水管-平台耦合系统存在一定的偏移与振动，隔水管的振动是隔水管疲劳的主要原因。在恶劣海况或浮式平台定位失效等情况下，需紧急断开隔水管与水下防喷器的连接。隔水管突然脱离后，由于隔水管会加速向上反冲，如果反冲作用控制不当，可能威胁钻井平台、隔水管体和水下井口的安全。对于水下井口-隔水管-平台系统，常规处理方法是将钻井平台运动作为隔水管的终端激励输入系统，但实际上，水下井口-隔水管-平台构成了一个完全耦合的动态系统，它通过一种复杂的方式对风、波浪、海流、泥浆流动载荷作出响应。深水钻井中，隔水管是大长细比柔性结构，其导致的海流载荷和阻尼可对低频钻井平台运动产生显著影响，并且这种耦合效应的影响在隔水管紧急脱离过程中尤为显著。现有计算方法在模型描述、计算精度和效率方面存在不足。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种水下井口-隔水管-平台仿真系统及方法，其能有效提高水下井口-隔水管-平台系统的力学仿真及分析的精度、可靠性和效率。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种水下井口-隔水管-平台仿真系统，其特征在于包括：结构参数数据库、结构参数输入模块、静态多体模型生成模块、模态多体模型生成模块、动态多体模型生成模块、回弹多体模型生成模块、钻柱隔水管碰撞多体模型生成模块、柔性多体力学仿真模块、结果数据提取模块和危险状态判断模块；所述结构参数数据库与所述结构参数输入模块进行信息交互，所述结构参数输入模块将接收的用户输入结构参数传输到所述静态多体模型生成模块、模态多体模型生成模块、动态多体模型生成模块、回弹多体模型生成模块和钻柱隔水管碰撞多体模型生成模块；所述静态多体模型生成模块根据接收的结构参数以及平台无漂移或平台漂移要求，生成井口-隔水管-平台多体耦合的相应静态模型，并传输至所述柔性多体力学仿真模块进行静态计算；所述模态多体模型生成模块以所述静态模型为样板生成模态模型，传输至所述柔性多体力学仿真模块并指示其在静态计算结果得到的静态平衡位置处或准静态平衡位置处进行模态计算；所述动态多体模型生成模块根据接收的结构参数生成多体动力学模型，并传输至所述柔性多体力学仿真模块进行动力学计算；所述回弹多体模型生成模块根据接收的结构参数生成隔水管与平台相互耦合作用的隔水管回弹多体模型，并传输至所述柔性多体力学仿真模块完成平台漂移和隔水管脱离的动力学计算；所述钻柱隔水管碰撞多体模型生成模块根据接收的结构参数生成多体耦合钻柱隔水管碰撞模型，并传输至所述柔性多体力学仿真模块进行伴随钻柱碰撞与隔水管碰撞的动力学计算；所述柔性多体力学仿真模的计算结果数据分别传输至所述结构参数输入模块和结果数据提取模块进行提取分析；所述结果数据提取模块将接收的计算结果数据转换成工程指标并给予界面回显；所述危险状态判断模块从所述结果数据提取模块得到静态模型、模态模型、动态模型、回弹模型和碰撞模型的工程指标，判断工程指标是否满足工程安全要求。

所述结构参数输入模块允许用户从所述结构参数数据库的已有井口-隔水管-平台结构中提取全部或部分参数作为新结构的参数并进行修改，也能提供空白的结构参数表格进行输入，并允许将经过验证的新井口-隔水管-平台结构添加到所述结构参数数据库。

所述动态多体模型生成模块、回弹多体模型生成模块和钻柱隔水管碰撞多体模型生成模块生成的相应动力学模型中，钻井平台与隔水管间通过张紧器连接，作用力通过张紧器传递。

所述柔性多体仿真模块通过如下方式实现钻井平台与隔水管间的动力学耦合：在每个时间积分步，钻井平台位置姿态根据隔水管作用力和海水作用力进行计算，得到的位置姿态作为参数传递给隔水管顶端作为边界，再次计算平台以外结构体的位置姿态，反复迭代直至收敛，收敛后进入下一时间积分步。

所述结果数据提取模块提取得到的工程指标包括静态模型的指标、模态模型的指标、动态模型的指标、回弹模型的指标和钻柱隔水管碰撞模型的指标。

所述静态模型的指标包括隔水管分布拉力、伸缩节冲程和张紧器冲程；模态模型的指标包括模态频率、模态振型和隔水管模态应力；动态模型的指标包括隔水管拉力包络、井口所受压力包络、伸缩节冲程包络、张紧器冲程包络、平台漂移警告范围和隔水管脱离范围；回弹模型的指标包括泥浆下泄总时长、隔水管底端总成位移曲线、隔水管拉力包络、伸缩节冲程包络和张紧器冲程包络；钻柱隔水管碰撞模型的指标包括钻柱隔水管碰撞力包络、钻柱最大应变及最大应变位置以及与无钻柱模型相比位移变化最大百分比。

所述危险状态判断模块判断工程指标是否满足工程安全要求：如果满足，提示结构参数满足对应模型的安全指标，进行模型仿真；如果不满足，列出不满足安全要求的指标，并提示需要修改的结构参数以及修改方向，并调用所述结构参数输入模块供用户调整参数。

一种基于上述系统的水下井口-隔水管-平台仿真方法，其特征在于包括以下步骤：1)用户通过结构参数输入模块输入或修改需要仿真的井口-隔水管-平台模型的结构参数；判断是否使用已有井口-隔水管-平台模型的结构参数；2)静态多体模型生成模块获得结构参数，生成多体耦合的静态模型，用户指定静态仿真时间，柔性多体力学仿真模块进行静态力学计算，寻找静态准静态平衡位置、姿态、应力，结果数据提取模块将计算结果数据回显到用户界面，用户根据位置、姿态、应力的时间曲线判断指定的静态计算是否收敛；3)模态多体模型生成模块获得结构参数，从步骤2)的计算结果中获得收敛的静态准静态平衡位置，将时变的载荷转化为等效的静载荷，生成多体耦合的模态模型，用户指定提取模态的阶数、频率计算移频值，柔性多体力学仿真模块进行特征值计算，得到在步骤2)静态准静态平衡位置处的模态频率和模态振型，结果数据提取模块将计算结果数据回显到用户界面，危险状态判断模块根据模态频率与载荷频率的差距，判断是否有共振危险，如果有，回到步骤2)，如果没有则进入步骤4)；4)动态多体模型生成模块获得结构参数生成多体耦合的动态模型，用户给定动态计算特有参数，柔性多体力学仿真模块进行动力学计算，得到平台漂移过程中各结构的时间响应，结果数据提取模块综合上、下端柔性节和隔水管的黄色警告范围阈值和红色警告范围阈值，计算相应的平台漂移警告范围和紧急脱离范围，判断平台最终漂移距离是否超出紧急脱离范围；5)回弹多体模型生成模块以步骤4)中的动态多体模型为基础生成回弹多体模型，用户给定紧急脱离时张紧器的防回弹控制率和紧急脱离时隔水管内泥浆的下泄规律数据，柔性多体力学仿真模块从步骤4)中平台漂移至紧急脱离范围时刻重启动力学计算，指定隔水管底端总成此时从防喷器脱离并触发张紧器防回弹控制、触发泥浆下泄，得到隔水管回弹过程中各结构的时间响应，结果数据提取模块将计算结果数据回显到用户界面，危险状态判断模块根据工程指标判断回弹过程中是否有结构破坏危险：如果有，用户调整给定的张紧器防回弹控制率，重新执行步骤4)；反之进入步骤6)；6)钻柱隔水管碰撞多体模型生成模块分别以步骤4)和步骤5)中的多体模型为基础，生成多体耦合钻柱隔水管碰撞模型，在隔水管中添加钻柱结构，添加钻柱与隔水管的碰撞载荷，分别由柔性多体力学仿真模块进行动态计算和回弹计算，由结果数据提取模块得到含钻柱与隔水管碰撞情形下，平台漂移的黄色警告范围、紧急脱离范围、回弹工程安全指标，并与步骤4)步骤5)中的响应结果进行对比，回显到用户界面；7)仿真结束，将成功仿真的水下井口-隔水管-平台的结构参数存入结构参数数据库中。

所述步骤1)中，判断是否使用已有井口-隔水管-平台模型的结构参数过程为：如果是，从结构参数数据库中选择并导入已有的井口-隔水管-平台模型的结构参数表，选择使用全部结构参数或其中的部分结构参数，如若只使用部分参数，用户补充输入所缺的剩余参数；如果否，手动输入所需的所有结构参数。

所述步骤2)中，用户判断指定的静态计算是否收敛方法为：如果静态计算已收敛，执行步骤3)；如果静态计算未收敛，重新指定静态仿真时间为更长时间，静态力学计算设置为重启动模式，重新执行步骤2)。

所述步骤4)中，如果平台最终漂移位移未超出紧急脱离范围，则重新指定动态仿真总时长为更长时长，动力学计算设置为重启动模式，即从当前截止时间重启动动力学计算，重新执行步骤4)；如果平台最终漂移位移超出紧急脱离范围，进入步骤5)。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于通过柔性多体力学方法建立水下井口-隔水管-平台结构的力学模型，将隔水管与平台的相互作用、隔水管与水下井口的相互作用、隔水管与钻柱的相互作用在每个时间积分步耦合，将隔水管与边界的耦合作用完整化，从而实现仿真计算的高精度和高可靠性的。2、本发明由于采用柔性多体力学方法建立水下井口-隔水管-平台系统的力学模型，在动态模型、回弹模型等涉及大转动大位移等强非线性情形的工况，具有比传统有限元更高的计算适应性，同时刚体、柔性体相混合的多体建模方式更为灵活，从而在不损失计算精度的前提下减小了计算自由度，在回弹仿真中利用动态仿真的数据重启动计算，并且支持多核并行计算，从而实现计算效率的提高。3、本发明由于在系统仿真的各阶段，提供危险状况预警机制，并可以根据提示随时修正结构参数进行重计算，使得该仿真系统作为设计工具具有更高的便利性与实用性。

附图说明

图1是本发明多体耦合仿真系统结构示意图；

图2是本发明多体耦合仿真方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供一种基于多体耦合模型的水下井口-隔水管-平台仿真系统，其包括结构参数数据库101、结构参数输入模块102、静态多体模型生成模块103、模态多体模型生成模块104、动态多体模型生成模块105、回弹多体模型生成模块106、钻柱隔水管碰撞多体模型生成模块107、柔性多体力学仿真模块108、结果数据提取模块109和危险状态判断模块110。

结构参数数据库101与结构参数输入模块102进行信息交互，结构参数输入模块102接收用户输入井口-隔水管-平台的结构参数，并将结构参数按需求传输到静态多体模型生成模块103、模态多体模型生成模块104、动态多体模型生成模块105、回弹多体模型生成模块106和钻柱隔水管碰撞多体模型生成模块107。在本实施例中，结构参数输入模块102允许用户从结构参数数据库101的已有井口-隔水管-平台结构中提取全部或部分参数作为新结构的参数并进行修改，也可提供空白的结构参数表格进行输入，并允许将经过验证的新井口-隔水管-平台结构添加到结构参数数据库101。

静态多体模型生成模块103根据接收的结构参数以及平台无漂移或平台漂移的要求，将相应洋流、波浪、泥浆载荷转化为静力准静力载荷，生成井口-隔水管-平台多体耦合的相应静态模型，并传输至柔性多体力学仿真模块108进行静态计算；模态多体模型生成模块104以静态多体模型生成模块103生成的静态模型为样板生成模态模型，传输至柔性多体力学仿真模块108并指示柔性多体力学仿真模块108在静态计算结果得到的静态平衡位置处或准静态平衡位置处进行模态计算。

动态多体模型生成模块105根据接收的结构参数生成井口、隔水管、平台相互耦合作用的多体动力学模型，并传输至柔性多体力学仿真模块108进行动力学计算；

回弹多体模型生成模块106根据接收的结构参数、漂移速度、海浪、泥浆情况、隔水管底端总成脱离时间和张紧器防反冲控制率，生成隔水管与平台相互耦合作用的隔水管回弹多体模型，并传输至柔性多体力学仿真模块108完成平台漂移和隔水管脱离的动力学计算；

钻柱隔水管碰撞多体模型生成模块107根据接收的结构参数，生成井口、隔水管、钻柱、平台相互耦合作用的多体耦合钻柱隔水管碰撞模型，并传输至柔性多体力学仿真模块108进行伴随钻柱碰撞与隔水管碰撞的动力学计算；

柔性多体力学仿真模块108接收各模型生成模块生成的静态、模态、动态、回弹、钻柱隔水管碰撞的多体耦合力学模型并进行静力准静力学计算或模态计算或动力学计算，生成的结果数据分别传输至结构参数输入模块102和结果数据提取模块109进行提取分析；

在本实施例中，动态多体模型生成模块105、回弹多体模型生成模块106和钻柱隔水管碰撞多体模型生成模块107生成的相应动力学模型中，钻井平台与隔水管间通过张紧器连接，作用力通过张紧器传递；柔性多体仿真模块108通过如下方式实现钻井平台与隔水管间的动力学耦合：在每个时间积分步，钻井平台位置姿态根据隔水管作用力和海水作用力进行计算，得到的位置姿态作为参数传递给隔水管顶端作为边界，再次计算平台以外结构体的位置姿态，反复迭代直至收敛，收敛后进入下一时间积分步。

结果数据提取模块109从柔性多体力学仿真模块108接收静态模型、模态模型、动态模型、回弹模型和钻柱隔水管碰撞模型的计算结果数据，将计算结果数据转换成工程指标并给予界面回显。在本实施例中，结果数据提取模块109提取得到的工程指标，静态模型的指标包括但不限于隔水管分布拉力、伸缩节冲程和张紧器冲程；模态模型的指标包括但不限于模态频率、模态振型和隔水管模态应力；动态模型的指标包括但不限于隔水管拉力包络、井口所受压力包络、伸缩节冲程包络、张紧器冲程包络、平台漂移警告范围和隔水管脱离范围；回弹模型的指标包括但不限于泥浆下泄总时长、隔水管底端总成位移曲线、隔水管拉力包络、伸缩节冲程包络和张紧器冲程包络；钻柱隔水管碰撞模型的指标包括但不限于钻柱隔水管碰撞力包络、钻柱最大应变及最大应变位置以及与无钻柱模型相比位移变化最大百分比。

危险状态判断模块110从结果数据提取模块109得到静态模型、模态模型、动态模型、回弹模型和碰撞模型的相应工程指标，判断工程指标是否满足工程安全要求：如果是，提示结构参数满足对应模型的安全指标，可以进行模型仿真，如果否，列出不满足安全要求的指标，并提示需要修改的结构参数以及修改方向，并调用结构参数输入模块102供用户调整参数。

如图2所示，基于上述实施例中提供的基于多体耦合模型的水下井口-隔水管-平台仿真系统，本发明还提出了一种基于多体耦合模型的水下井口-隔水管-平台仿真方法，其包括以下步骤：

1)用户通过结构参数输入模块102输入或修改需要仿真的井口-隔水管-平台模型的结构参数；判断是否使用已有井口-隔水管-平台模型的结构参数：

如果是，从结构参数数据库中选择并导入已有的井口-隔水管-平台模型的结构参数表，选择使用全部结构参数或其中的部分结构参数，如若只使用部分参数，用户补充输入所缺的剩余参数；

如果否，手动输入所需的所有结构参数；

2)静态多体模型生成模块103从结构参数输入模块102中获得结构参数，生成多体耦合的静态模型，用户指定静态仿真时间，柔性多体力学仿真模块108进行静态力学计算，寻找静态准静态平衡位置、姿态、应力，结果数据提取模块109将计算结果数据回显到用户界面，用户根据位置、姿态、应力的时间曲线判断指定的静态计算是否收敛：

如果静态计算已收敛，执行步骤3)；

如果静态计算未收敛，重新指定静态仿真时间为更长时间，静态力学计算设置为重启动模式，即从当前未收敛的截止仿真时间重启动，重新执行步骤2)；

3)模态多体模型生成模块104从结构参数输入模块102中获得结构参数，从步骤2)的计算结果中获得收敛的静态准静态平衡位置，将时变的载荷转化为等效的静载荷，生成多体耦合的模态模型，用户指定提取模态的阶数、频率计算移频值，柔性多体力学仿真模块108进行特征值计算，得到在步骤2)静态准静态平衡位置处的模态频率和模态振型，结果数据提取模块109将计算结果数据回显到用户界面，危险状态判断模块110根据模态频率与载荷频率的差距，判断是否有共振危险：

如果有共振危险，提出警告并要求用户根据提示的结构参数修改方向修改结构参数，回到步骤2)；

如果无共振危险，进入步骤4)；

4)动态多体模型生成模块105从结构参数输入模块102中获得结构参数，生成多体耦合的动态模型，用户给定平台漂移速度，到达匀速漂移时间，动态仿真总时长等动态计算特有参数，柔性多体力学仿真模块108进行动力学计算，得到平台漂移过程中各结构的时间响应，结果数据提取模块109综合上、下端柔性节和隔水管的黄色警告范围阈值和红色警告范围阈值，计算相应的平台漂移警告范围和紧急脱离范围；判断平台最终漂移距离是否超出紧急脱离范围：

如果平台最终漂移位移未超出紧急脱离范围，则重新指定动态仿真总时长为更长时长，动力学计算设置为重启动模式，即从当前截止时间重启动动力学计算，重新执行步骤4)；

如果平台最终漂移位移超出紧急脱离范围，进入步骤5)；

5)回弹多体模型生成模块106以步骤4)中的动态多体模型为基础生成回弹多体模型，用户给定紧急脱离时张紧器的防回弹控制率，给定紧急脱离时隔水管内泥浆的下泄规律数据，柔性多体力学仿真模块108从步骤4)中平台漂移至紧急脱离范围时刻重启动力学计算，指定隔水管底端总成此时从防喷器脱离并触发张紧器防回弹控制、触发泥浆下泄，得到隔水管回弹过程中各结构的时间响应，结果数据提取模块109将计算结果数据回显到用户界面，危险状态判断模块110根据隔水管底端总成位移包络、伸缩节冲程包络、张紧器冲程包络、上端柔性节弯曲角度包络以及隔水管分布拉力包络等工程指标，判断回弹过程中是否有碰撞危险和屈曲危险等结构破坏危险：

如果有结构破坏危险，用户调整给定的张紧器防回弹控制率，重新执行步骤4)；

如果无结构破坏危险，进入步骤6)；

6)钻柱隔水管碰撞多体模型生成模块107分别以步骤4)和步骤5)中的多体模型为基础，生成多体耦合钻柱隔水管碰撞模型，在隔水管中添加钻柱结构，添加钻柱与隔水管的碰撞载荷，分别由柔性多体力学仿真模块108进行动态计算和回弹计算，由结果数据提取模块109得到含钻柱与隔水管碰撞情形下，平台漂移的黄色警告范围、紧急脱离范围、回弹工程安全指标，并与步骤4)步骤5)中的响应结果进行对比，回显到用户界面，供用户了解钻柱对动力学响应的影响程度。

7)仿真结束，将成功仿真的水下井口-隔水管-平台的结构参数存入结构参数数据库101中，为以后的仿真提供数据支持和便利。

上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种水下井口-隔水管-平台仿真系统，其特征在于包括：结构参数数据库、结构参数输入模块、静态多体模型生成模块、模态多体模型生成模块、动态多体模型生成模块、回弹多体模型生成模块、钻柱隔水管碰撞多体模型生成模块、柔性多体力学仿真模块、结果数据提取模块和危险状态判断模块；

所述结构参数数据库与所述结构参数输入模块进行信息交互，所述结构参数输入模块将接收的用户输入结构参数传输到所述静态多体模型生成模块、模态多体模型生成模块、动态多体模型生成模块、回弹多体模型生成模块和钻柱隔水管碰撞多体模型生成模块；

所述静态多体模型生成模块根据接收的结构参数以及平台无漂移或平台漂移要求，生成井口-隔水管-平台多体耦合的相应静态模型，并传输至所述柔性多体力学仿真模块进行静态计算；

所述模态多体模型生成模块以所述静态模型为样板生成模态模型，传输至所述柔性多体力学仿真模块并指示其在静态计算结果得到的静态平衡位置处或准静态平衡位置处进行模态计算；

所述动态多体模型生成模块根据接收的结构参数生成多体动力学模型，并传输至所述柔性多体力学仿真模块进行动力学计算；

所述回弹多体模型生成模块根据接收的结构参数生成隔水管与平台相互耦合作用的隔水管回弹多体模型，并传输至所述柔性多体力学仿真模块完成平台漂移和隔水管脱离的动力学计算；

所述钻柱隔水管碰撞多体模型生成模块根据接收的结构参数生成多体耦合钻柱隔水管碰撞模型，并传输至所述柔性多体力学仿真模块进行伴随钻柱碰撞与隔水管碰撞的动力学计算；

所述柔性多体力学仿真模的计算结果数据分别传输至所述结构参数输入模块和结果数据提取模块进行提取分析；

所述结果数据提取模块将接收的计算结果数据转换成工程指标并给予界面回显；

所述危险状态判断模块从所述结果数据提取模块得到静态模型、模态模型、动态模型、回弹模型和碰撞模型的工程指标，判断工程指标是否满足工程安全要求。

2.如权利要求1所述的一种水下井口-隔水管-平台仿真系统，其特征在于：所述结构参数输入模块允许用户从所述结构参数数据库的已有井口-隔水管-平台结构中提取全部或部分参数作为新结构的参数并进行修改，也能提供空白的结构参数表格进行输入，并允许将经过验证的新井口-隔水管-平台结构添加到所述结构参数数据库。

3.如权利要求1所述的一种水下井口-隔水管-平台仿真系统，其特征在于：所述动态多体模型生成模块、回弹多体模型生成模块和钻柱隔水管碰撞多体模型生成模块生成的相应动力学模型中，钻井平台与隔水管间通过张紧器连接，作用力通过张紧器传递。

4.如权利要求1所述的一种水下井口-隔水管-平台仿真系统，其特征在于：所述柔性多体仿真模块通过如下方式实现钻井平台与隔水管间的动力学耦合：在每个时间积分步，钻井平台位置姿态根据隔水管作用力和海水作用力进行计算，得到的位置姿态作为参数传递给隔水管顶端作为边界，再次计算平台以外结构体的位置姿态，反复迭代直至收敛，收敛后进入下一时间积分步。

5.如权利要求1所述的一种水下井口-隔水管-平台仿真系统，其特征在于：所述结果数据提取模块提取得到的工程指标包括静态模型的指标、模态模型的指标、动态模型的指标、回弹模型的指标和钻柱隔水管碰撞模型的指标；所述静态模型的指标包括隔水管分布拉力、伸缩节冲程和张紧器冲程；模态模型的指标包括模态频率、模态振型和隔水管模态应力；动态模型的指标包括隔水管拉力包络、井口所受压力包络、伸缩节冲程包络、张紧器冲程包络、平台漂移警告范围和隔水管脱离范围；回弹模型的指标包括泥浆下泄总时长、隔水管底端总成位移曲线、隔水管拉力包络、伸缩节冲程包络和张紧器冲程包络；钻柱隔水管碰撞模型的指标包括钻柱隔水管碰撞力包络、钻柱最大应变及最大应变位置以及与无钻柱模型相比位移变化最大百分比。

6.如权利要求1所述的一种水下井口-隔水管-平台仿真系统，其特征在于：所述危险状态判断模块判断工程指标是否满足工程安全要求：如果满足，提示结构参数满足对应模型的安全指标，进行模型仿真；如果不满足，列出不满足安全要求的指标，并提示需要修改的结构参数以及修改方向，并调用所述结构参数输入模块供用户调整参数。

7.一种基于如权利要求1至6任一项所述系统的水下井口-隔水管-平台仿真方法，其特征在于包括以下步骤：

1)用户通过结构参数输入模块输入或修改需要仿真的井口-隔水管-平台模型的结构参数；判断是否使用已有井口-隔水管-平台模型的结构参数；

2)静态多体模型生成模块获得结构参数，生成多体耦合的静态模型，用户指定静态仿真时间，柔性多体力学仿真模块进行静态力学计算，寻找静态准静态平衡位置、姿态、应力，结果数据提取模块将计算结果数据回显到用户界面，用户根据位置、姿态、应力的时间曲线判断指定的静态计算是否收敛；

3)模态多体模型生成模块获得结构参数，从步骤2)的计算结果中获得收敛的静态准静态平衡位置，将时变的载荷转化为等效的静载荷，生成多体耦合的模态模型，用户指定提取模态的阶数、频率计算移频值，柔性多体力学仿真模块进行特征值计算，得到在步骤2)静态准静态平衡位置处的模态频率和模态振型，结果数据提取模块将计算结果数据回显到用户界面，危险状态判断模块根据模态频率与载荷频率的差距，判断是否有共振危险，如果有，回到步骤2)，如果没有则进入步骤4)；

4)动态多体模型生成模块获得结构参数生成多体耦合的动态模型，用户给定动态计算特有参数，柔性多体力学仿真模块进行动力学计算，得到平台漂移过程中各结构的时间响应，结果数据提取模块综合上、下端柔性节和隔水管的黄色警告范围阈值和红色警告范围阈值，计算相应的平台漂移警告范围和紧急脱离范围，判断平台最终漂移距离是否超出紧急脱离范围；

5)回弹多体模型生成模块以步骤4)中的动态多体模型为基础生成回弹多体模型，用户给定紧急脱离时张紧器的防回弹控制率和紧急脱离时隔水管内泥浆的下泄规律数据，柔性多体力学仿真模块从步骤4)中平台漂移至紧急脱离范围时刻重启动力学计算，指定隔水管底端总成此时从防喷器脱离并触发张紧器防回弹控制、触发泥浆下泄，得到隔水管回弹过程中各结构的时间响应，结果数据提取模块将计算结果数据回显到用户界面，危险状态判断模块根据工程指标判断回弹过程中是否有结构破坏危险：如果有，用户调整给定的张紧器防回弹控制率，重新执行步骤4)；反之进入步骤6)；

6)钻柱隔水管碰撞多体模型生成模块分别以步骤4)和步骤5)中的多体模型为基础，生成多体耦合钻柱隔水管碰撞模型，在隔水管中添加钻柱结构，添加钻柱与隔水管的碰撞载荷，分别由柔性多体力学仿真模块进行动态计算和回弹计算，由结果数据提取模块得到含钻柱与隔水管碰撞情形下，平台漂移的黄色警告范围、紧急脱离范围、回弹工程安全指标，并与步骤4)步骤5)中的响应结果进行对比，回显到用户界面；

7)仿真结束，将成功仿真的水下井口-隔水管-平台的结构参数存入结构参数数据库中。

8.如权利要求7所述的一种水下井口-隔水管-平台仿真方法，其特征在于：所述步骤1)中，判断是否使用已有井口-隔水管-平台模型的结构参数过程为：如果是，从结构参数数据库中选择并导入已有的井口-隔水管-平台模型的结构参数表，选择使用全部结构参数或其中的部分结构参数，如若只使用部分参数，用户补充输入所缺的剩余参数；如果否，手动输入所需的所有结构参数。

9.如权利要求7所述的一种水下井口-隔水管-平台仿真方法，其特征在于：所述步骤2)中，用户判断指定的静态计算是否收敛方法为：如果静态计算已收敛，执行步骤3)；如果静态计算未收敛，重新指定静态仿真时间为更长时间，静态力学计算设置为重启动模式，重新执行步骤2)。

10.如权利要求7所述的一种水下井口-隔水管-平台仿真方法，其特征在于：所述步骤4)中，如果平台最终漂移位移未超出紧急脱离范围，则重新指定动态仿真总时长为更长时长，动力学计算设置为重启动模式，即从当前截止时间重启动动力学计算，重新执行步骤4)；如果平台最终漂移位移超出紧急脱离范围，进入步骤5)。