Khi khai thác dầu khí tại khu vực nước sâu, các kết cấu trụ (như riser, conductor…) được sử dụng để bảo vệ các thiết bị khoan, khai thác, tránh tình trạng bị dao động, rung lắc do tác động của dòng hải dương.
Bài báo mô phỏng tác động của dòng hải dương đến các kết cấu trụ như riser, conductor và tính toán biên độ dao động cực đại, tần số dao động. Kết quả mô phỏng giúp nâng cao hiểu biết về tác động của dòng hải dương đến hệ thống riser, conductor nói riêng và các thiết bị có kết cấu trụ tròn khác nói chung, đồng thời đề xuất các giải pháp nhằm hạn chế rủi ro, tác động của dòng hải dương đến kết cấu trụ, góp phần nâng cao hiệu quả vận hành khai thác.
Trong điều kiện khai thác xa bờ, đặc biệt ở khu vực nước sâu, kết cấu trụ như riser, conductor thường bị dao động do tác động của dòng hải dương, đặc biệt bởi dẫn xuất dòng xoáy (vortex induced vibration - VIV). Sự phát triển của các hệ thống máy tính, phương pháp mô phỏng động học dòng hải dương (computational fl uid dynamics - CFD) đã đóng góp thiết thực trong nghiên cứu tác động của dòng hải dương đến các công trình biển. Dao động của kết cấu trụ dưới tác động của dòng chảy là vấn đề được quan tâm nghiên cứu trên thế giới. Sarpkaya [1], Govardhan và Williamson [2] đã tổng hợp các kết quả nghiên cứu về dòng xoáy.
Các tham số như tỷ số biên độ, tỷ số tần số, tỷ số khối lượng và mô hình xoáy sau trụ là các đại lượng được quan tâm chủ yếu. Feng [3] nghiên cứu dao động của kết cấu trụ với hệ số khối lượng kháng chấn (m* ζ) = 248. Biên độ dao động cực đại lên đến 0,6 lần đường kính (D), đạt được khi vận tốc vô hướng (Ur = U/Dfn) đạt ~ 6, trong đó fn là tần số tự nhiên của kết cấu trụ. Khi khối lượng trụ nhỏ hơn, biên độ dao động cực đại sẽ lớn hơn rất nhiều như được mô tả theo thí nghiệm của Khalak và Williamson [4], Govardhan và Williamson [2]. Dao động của trụ có trong trường hợp tỷ số khối lượng vô hướng m* < 10, có thể nhận thấy trụ sẽ dao động theo 3 nhánh, phụ thuộc vào khoảng vận tốc vô hướng: nhánh bắt đầu, nhánh thấp và nhánh cao. Ở nhánh thấp, xoáy theo mô hình 2 xoáy đơn (2 Single - 2S) xuất hiện, trong khi ở nhánh cao, xoáy được thể hiện ở mô hình 2 cặp (2 Pair - 2P), trong đó, một xoáy sẽ có cường độ xoáy nhỏ hơn xoáy còn lại [5].
Chi tiết bài báo
Trong điều kiện khai thác xa bờ, đặc biệt ở khu vực nước sâu, kết cấu trụ như riser, conductor thường bị dao động do tác động của dòng hải dương, đặc biệt bởi dẫn xuất dòng xoáy (vortex induced vibration - VIV). Sự phát triển của các hệ thống máy tính, phương pháp mô phỏng động học dòng hải dương (computational fl uid dynamics - CFD) đã đóng góp thiết thực trong nghiên cứu tác động của dòng hải dương đến các công trình biển. Dao động của kết cấu trụ dưới tác động của dòng chảy là vấn đề được quan tâm nghiên cứu trên thế giới. Sarpkaya [1], Govardhan và Williamson [2] đã tổng hợp các kết quả nghiên cứu về dòng xoáy.
Chi tiết bài báo
Relate Threads
