[发明专利]一种海洋钻井隔水管-钻柱碰撞分析方法及装置

权利要求书

1.一种基于漂移元模型的海洋钻井隔水管-钻柱碰撞分析方法，其特征在于，确定方法包括在钻柱与隔水管发生碰撞后，执行多次迭代过程；

每一次迭代过程包括：

根据冲量定理和碰撞恢复系数，确定所述隔水管和所述钻柱当前的运动数据；

所述运动数据包括速度，若所述隔水管和所述钻柱为首次碰撞，则采用第一公式计算所述隔水管和所述钻柱当前的速度，所述第一公式包括：

式中，k为碰撞恢复系数，m_隔水管为所述隔水管的质量，m_钻柱为所述钻柱的质量，v_隔水管(t)为所述隔水管在时刻t的速度，v_隔水管(t+Δt)为所述隔水管在时刻t+Δt即当前时刻的速度，v_钻柱(t+Δt)为所述钻柱在时刻t+Δt即当前时刻的速度，Δt为时间步长；

所述运动数据包括速度，若所述隔水管和所述钻柱为非首次碰撞且所述碰撞接触状态为顺环境载荷碰撞状态，则采用第二公式计算所述隔水管和所述钻柱当前的速度，所述第二公式包括：

式中，k为碰撞恢复系数，m_隔水管为所述隔水管的质量，m_钻柱为所述钻柱的质量，v_隔水管(t)为所述隔水管在时刻t的速度，v_钻柱(t)为所述钻柱在时刻t的速度，v_隔水管(t+Δt)为所述隔水管在时刻t+Δt即当前时刻的速度，v_钻柱(t+Δt)为所述钻柱在时刻t+Δt即当前时刻的速度，Δt为时间步长；

所述运动数据包括速度，若所述隔水管和所述钻柱为非首次碰撞且所述碰撞接触状态为逆环境载荷碰撞状态，则采用第三公式计算所述隔水管和所述钻柱当前的速度，所述第三公式包括：

式中，k为碰撞恢复系数，m_隔水管为所述隔水管的质量，m_钻柱为所述钻柱的质量，v_隔水管(t)为所述隔水管在时刻t的速度，v_钻柱(t)为所述钻柱在时刻t的速度，v_隔水管(t+Δt)为所述隔水管在时刻t+Δt即当前时刻的速度，v_钻柱(t+Δt)为所述钻柱在时刻t+Δt即当前时刻的速度，Δt为时间步长；

所述运动数据包括碰反力，采用第四公式计算所述碰反力，所述第四公式包括：

F_碰反力＝K_GS_G

式中，K_G为漂移元的抗压刚度，S_G为漂移元的位移；

根据所述钻柱与所述隔水管发生碰撞时对应的碰撞接触状态，确定对应的定解条件，并判断所述运动数据是否满足所述定解条件：

若所述碰撞接触状态为逆环境载荷碰撞状态，则对应的定解条件包括：

1≤ε_G≤ε_max

K_G＝K_Gc

F_碰反力＞0

v_隔水管(t+Δt)＜v_隔水管(t)

v_钻柱(t+Δt)＞v_钻柱(t)

式中，ε_G为漂移元的法向应变，ε_Gmax为漂移元的最大法向应变，K_G为抗压刚度，K_Gc为所述隔水管和所述钻柱发生碰撞时的抗压刚度，F_碰反力为碰反力，v_隔水管(t+Δt)为所述隔水管在时刻t+Δt即当前时刻的速度，v_隔水管(t)为所述隔水管在时刻t的速度，v_钻柱(t+Δt)为所述钻柱在时刻t+Δt即当前时刻的速度，v_钻柱(t)为所述钻柱在时刻t的速度；

若所述碰撞接触状态为顺环境载荷碰撞状态，则对应的定解条件包括：

-ε_max≤ε_G≤-1

K_G＝K_Gc

F_碰反力＞0

v_隔水管(t+Δt)＞v_隔水管(t)

v_钻柱(t+Δt)＜v_钻柱(t)

式中，ε_G为漂移元的法向应变，ε_Gmax为漂移元的最大法向应变，K_G为抗压刚度，K_Gc为所述隔水管和所述钻柱发生碰撞时的抗压刚度，F_碰反力为碰反力，v_隔水管(t+Δt)为所述隔水管在时刻t+Δt即当前时刻的速度，v_隔水管(t)为所述隔水管在时刻t的速度，v_钻柱(t+Δt)为所述钻柱在时刻t+Δt即当前时刻的速度，v_钻柱(t)为所述钻柱在时刻t的速度；

若是，则判断所述隔水管和所述钻柱的当前相对运动状态是否稳定：若是，结束迭代过程，否则进入下一次迭代过程；

否则，修改相应的计算参数，直到根据修改后的计算参数所确定所述运动数据满足所述定解条件，判断所述隔水管和所述钻柱的当前相对运动状态是否稳定：若是，则结束迭代过程，否则进入下一次迭代过程。