基于升沉补偿的钻柱-采油树纵向下放安装研究

作者：王川; 方海辉; 那枫; 金浩; 王安义; 刘静

来源：工程设计学报, 2020, 27(04): 478-486.

• 钻柱
• 纵向振动
• 升沉补偿
• 仿真模型
• 有限差分

采油树在深海油气开发中起着至关重要的作用。为了准确了解钻柱-采油树纵向下放安装过程的动力学特性,基于钻柱-采油树实际安装工况和动力学基本原理,考虑平台升沉运动,建立钻柱-采油树纵向振动力学仿真模型。在MATLAB中采用有限差分法对该模型进行离散求解。分析升沉补偿模式、PID控制器比例系数、补偿缸体积、水深、钻柱壁厚和采油树质量等因素对钻柱-采油树纵向振动性能的影响。仿真结果表明:主动式升沉补偿装置的补偿效果优于被动式升沉补偿装置;主动式升沉补偿装置中PID控制器的比例参数kp增大时,升沉补偿效果增强,但kp增大到一定值时会引起钻柱-采油树系统不稳定;钻柱-采油树的纵向振动位移随着补偿缸体积、钻柱壁厚的增大而减小;所受应力随着补偿缸体积、钻柱壁厚的增大而减小,随着采油树质量的增大而增大;在不同水深条件下,钻柱-采油树顶部的纵向振动位移和应力基本相同。研究结果可以为采油树稳定地下放安装提供参考。

• 单位
  石油大学机电工程学院; 中国船舶重工集团公司第七一四研究所