新型深海鉆井裝置水動(dòng)力特性研究.pdf

1、石油作為目前世界能源供給的主要來源,已成為推動(dòng)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。近年來,隨著人類開發(fā)海洋油氣規(guī)模的不斷擴(kuò)大,淺海油氣資源的開發(fā)已日漸飽和,世界各國已紛紛將目光投向深水海域。而我國南海石油資源豐富,已成為我國海洋石油開發(fā)的希望。水中井口技術(shù)是國際海洋工程界最新發(fā)展的深海鉆井技術(shù),該新型深海鉆井裝置(ArtificialBuoyantSeabed,簡(jiǎn)稱ABS)的有關(guān)技術(shù)和設(shè)計(jì)尚處于不斷探索和改良階段。這既是我國趕上海洋科技發(fā)達(dá)國家

2、的機(jī)遇,也是科研實(shí)力與技術(shù)的巨大挑戰(zhàn)。本文第一部分主要介紹了水動(dòng)力性能研究的基本理論和方法。首先介紹了鈍體繞流的流場(chǎng)特性和流固耦合問題,包括流固耦合時(shí)的“鎖定”現(xiàn)象和不同的旋渦脫落模式。接下來介紹了平臺(tái)在波浪上的運(yùn)動(dòng)理論和湍流理論,包括線性波理論、頻域分析方法和湍流模型等。最后介紹了動(dòng)網(wǎng)格方法及UDF,用于運(yùn)動(dòng)物體數(shù)值模擬的網(wǎng)格更新和自定義功能。本文第二部分分別對(duì)ABS和鉆井平臺(tái)誘導(dǎo)運(yùn)動(dòng)下ABS系統(tǒng)的水動(dòng)力性能進(jìn)行研究。對(duì)ABS進(jìn)行分析

3、時(shí),分別進(jìn)行了2維和3維模型固定繞流與流致運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬,對(duì)不同流速,不同來流方向下ABS受力情況及旋渦脫落模式進(jìn)行了對(duì)比,并對(duì)流致運(yùn)動(dòng)情況下ABS所受升力進(jìn)行譜分析。對(duì)ABS系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí),首先應(yīng)用Sesam軟件計(jì)算了不同頻率規(guī)則波作用下錨泊鉆井平臺(tái)的運(yùn)動(dòng),然后考慮該運(yùn)動(dòng)對(duì)ABS系統(tǒng)的誘導(dǎo)運(yùn)動(dòng),對(duì)ABS系統(tǒng)進(jìn)行水動(dòng)力分析和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度分析。本文第三部分主要介紹了鉆井平臺(tái)與ABS系統(tǒng)聯(lián)合物理模型的試驗(yàn)研究。從模型水動(dòng)力試驗(yàn)的發(fā)展歷程說起