冰荷载作用下钢带柔性管力学性能研究

白 勇，孙国威，惠胜利，徐龙达，赵卫东，田永花，彭 渤

（1.浙江大学建工学院，杭州310058；2.海洋石油工程股份有限公司，天津300451）

0 引 言

极地资源丰富，资源开发迫在眉睫，立管是冰区平台钻井作业的重要组成部分，但在极地环境下钻井立管系统不可避免地会与运动的海冰发生碰撞，特别是在钻井立管系统的飞溅区，海冰直接作用于钻井立管，容易诱发钻井立管结构失稳、失效等现象，从而给钻井立管系统安全性及使用带来危害，这些复杂的响应给立管的设计提出了极大的挑战。针对这一问题，国内外专家学者进行了一系列的相关研究，Tucker等[1]利用反应谱方法研究了海洋立管对随机波浪力和确定性稳定流非确定性响应的影响参数，发现基本模态对立管的随机响应有显著贡献。戴伟等采用有限元软件ABAQUS 对各种环境条件下的钻井立管进行了静态和动态分析，并指出弯矩和应力的峰值将出现在伸缩缝附近。考虑到实际的立管形态，Mao 等[2]开发了一个动力分析模型来分析钻井立管的力学行为，认为立管模型是位于垂直平面上的简支梁，承受轴向和侧向海洋环境荷载。为了有效避免立管端角过大，有研究者倾向于将动力定位系统引入钻井平台，以优化平台运动,Sørensen等[3]提出了一种基于除顶部张力之外的顶部和底部立管角度的测量方法来开发立管角度位置参考系统的程序，计算程序分为初始化模式和运行模式。Nguyen 等[4]提出了一种最佳设定点追踪算法，通过定位系泊来控制船舶，实现覆冰海域钻井作业时的小立管端角。……