[发明专利]一种海上石油钻井用隔水导管及其弹性稳定性的检测方法

摘要

本发明涉及一种海上石油钻井用隔水导管及其弹性稳定性的检测方法，其特征在于：所述隔水导管为塔式变刚度管柱，上部管柱刚度小，下部管柱刚度大，在井口防喷器形成的集中载荷和管柱使用的材料确定后，所述上、下段管柱的长度和管径满足以下隔水导管弹性稳定性的临界载荷公式：（见上式），根据这一公式，既可以方便地对工程参数进行设计，又可以对设计好的工程进行检测。本发明对海上石油钻井工程具有极高的实用性和指导意义，采用本发明的隔水导管可以节省大量钢材，有效降低成本造价，保证工程的可靠性稳定性，它可以广泛用于各种海洋石油钻井工程中。

主权项

1、一种海上石油钻井用隔水导管，其特征在于：所述隔水导管为塔式变刚度管柱，上部管柱刚度小，下部管柱刚度大，在井口防喷器形成的集中载荷和管柱使用的材料确定后，所述上、下段管柱的长度和管径满足以下隔水导管弹性稳定性的临界载荷公式：$P_{\mathrm{cr}}=\frac{{\mathrm{EI}}_1\pi }{l^3}{\alpha }_1+\frac{{\mathrm{EI}}_2\pi }{l^3}{\alpha }_2-(\frac{q_2{\beta }_2}{2l{\pi }^2}+\frac{q_1{\beta }_1}{2l{\pi }^2})$ 式中：${\alpha }_1=\pi \left({l-l}_2\right)+\frac{l}{2}\sin \frac{{2\mathrm{\pi l}}_2}{l}$ ${\alpha }_2=\frac{l}{2}\sin \frac{2{\mathrm{\pi l}}_1}{l}-{\mathrm{\pi l}}_2$ ${\beta }_1={\pi }^2{l_1}^2-{\mathrm{\pi ll}}_1\sin \frac{{2\mathrm{\pi l}}_2}{l}-l^2\sin {\left(\frac{{\mathrm{\pi l}}_2}{l}\right)}^2$ ${\beta }_2={\pi }^2{l}_2(l+l_1)+{\mathrm{\pi ll}}_1\sin \frac{2\pi l_2}{l}+l^2\sin {\left(\frac{{\mathrm{\pi l}}_2}{l}\right)}^2$ 其中：Pcr为临界轴向载荷[N]，E为钢材弹性模量[N/m2]，通常情况下：E＝2.058×105MPa；I为极惯性矩，I＝3.14×(外径4-内径4)/32[m4]；l为隔水导管1从海底至顶部的长度[m]；l1为下段管柱的长度；l2为下段管柱的长度；q1为上段管柱的单位长度重量[N/m]；q2为下段管柱的单位长度重量[N/m]。