基于升沉补偿的钻柱-采油树纵向下放安装研究

• 作者: 刘静 方海辉 王安义 王川 那枫 金浩
• 来源期刊: 工程设计学报
• 学科: 工学
• 关键词: 钻柱 纵向振动 升沉补偿 仿真模型 有限差分
• 年，卷（期）: 2020,（4）
• 所属期刊栏目: 建模、仿真、分析与决策
• 页码范围: 478-486
• 页数: 9页
• 分类号: TH131
• 语种: 中文
• DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2020.00.049

摘要

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.