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1、石油勘探與開(kāi)發(fā)2015年2月PETRoLEUMEXPL0RATIoNANDDEVELOPMENTVo1．42NO．11Ol文章編號(hào)：1000—0747(2015)01—0101-06DOI：10．11698／PED．2015．01．13剪切流作用下隔水管渦激振動(dòng)響應(yīng)機(jī)理毛良杰，劉清友，周守為，一，姜偉1,2，劉正禮，彭濤4(1．油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(西南石油大學(xué))；2．中國(guó)海洋石油總公司；3．中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司；4．海洋工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(上海交通大學(xué)))基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金“基于鉆井系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的深海鉆井升沉補(bǔ)償系統(tǒng)機(jī)理研究”(5127417
2、1)；國(guó)家科技重大專項(xiàng)“深水油氣井測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)研究”(2011ZX05026—001—07)摘要：開(kāi)展剪切流作用下隔水管渦激振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，分析剪切流作用下隔水管渦激振動(dòng)特征參數(shù)及振動(dòng)響應(yīng)機(jī)理。實(shí)驗(yàn)中基于光纖光柵傳感器測(cè)試技術(shù)采集剪切流作用下隔水管在流向和橫向的渦激振動(dòng)響應(yīng)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)消除了實(shí)測(cè)信號(hào)中隔水管軸向預(yù)張力的影響并采用模態(tài)分析法求取隔水管位移響應(yīng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明，剪切流作用下：隔水管不同位置處同一方向渦激振動(dòng)響應(yīng)頻率一致；渦激振動(dòng)鎖定現(xiàn)象發(fā)生在渦泄頻率對(duì)應(yīng)的最大階次固有頻率附近且渦激振動(dòng)受該階次固有頻率主導(dǎo)；受模態(tài)競(jìng)爭(zhēng)的影響，剪切流渦激振動(dòng)呈現(xiàn)多頻響應(yīng)形式；隔水管在流
3、向的主導(dǎo)頻率是橫向主導(dǎo)頻率的2倍；受相位角影響，實(shí)驗(yàn)中隔水管單個(gè)振動(dòng)周期的運(yùn)動(dòng)軌跡呈扁斜?8’字形，多個(gè)軌跡重疊后呈“新月”形。圖8表1參27關(guān)鍵詞：隔水管；剪切流；渦激振動(dòng)；模態(tài)分析法；深水鉆井中圖分類號(hào)：TE52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AV0rtex．inducedvibrationmechanismofdrillingriserundershearflOWMaoLiangjie，LiuQingyou，ZhouShouwei’。，JiangWlej’。，LiuZhengli，PengTao(1．StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologya
4、ndExploitation(SouthwestPetroleumUniversity)，Chengdu610500，China；2．ChinaNationalOffshoreOilCorporation，Beij'ing100010，China；3．ShenzhenCompanyofCNOOC，Shenzhen518067，China；4．StateKeyLaboratoryofOceanEngineering(ShanghaiJiaoTongUniversity)，Shanghai200240，China)Abstract：Vortex—inducedvibrationof
5、thedrillingriserundershearflowwasstudiedbyexperimentalmethod，andthecharacteristicparametersofvortex—inducedvibrationunder伽eshearflowwereobtained．Thevo~ex—inducedvibrationresponseinbothin-lineandcross—flowdirectionswerecapturedbymeasuringtechniquebasedonthefiberBragg．Theinfluenceofthepre—tens
6、ionduringtheexperimentwaseliminatedandtheexperimentaldatawasanalyzedbymodalanalysismethod．Resultsshowthat，undertheshearflow,thedominantfrequenciesofthedrillingriseratdiferentlocationsarethesame，howeverthesheddingfrequenciesatdiferentlocationsarediferent；whenthevortexsheddingfrequencyiscloset
7、othemaximumorderofthenaturalfequencNthelock-inphenomenonOCCurS，andthedominantfrequencyequalstothisnaturalfrequency；thevortex—inducedvibrationcausedbyshearflowisintheformofmulti-modalfortheinfluenceofmodalcompetition；thein—linedirectionresponsefrequ
