基于LAGRANGE方程的深水钻井隔水管–水下井口系统动力分析

为了探究大质量、大刚度防喷器组(blowout preventers, BOPs)对深水钻井隔水管系统动态相应预测精度的影响，根据细长钻井隔水管与刚性防喷器组的结构特点，提出两者刚柔耦合的概念，采用能量法推导隔水管–防喷器组–水下井口系统的动能和势能，采用LAGRANGE方法建立耦合系统动力学理论模型，采用科学计算软件和Newmark-β直接积分法对动力学模型进行数值计算。以南海某深水钻井隔水管为例，开展基于耦合动力学模型的隔水管系统动态响应分析。结果表明，采用本文理论模型得到的隔水管不同位置的节点位移、单元弯矩、上部和下部挠性接头转角时程曲线、整体侧向位移包络线和弯矩包络线等与ABAQUS仿真结果均吻合良好，最大误差为8.8%。此方法可为深水钻井隔水管和水下井口系统动态分析提供参考。