隔水管张紧系统作为海洋浮式钻井的关键装备,其主要用于为隔水管系统提供恒定的顶部张力,克服船体升沉运动对系统的影响,保障隔水管系统的安全。传统的设计过程往往采用手工计算的方法,无法将张紧器和隔水管作为一个整体统一考虑,针对该情况,在AMESim仿真平台搭建张紧器-隔水管动力学仿真模型,分析系统性能及相关影响因子,并对在实际过程中使用较频繁的充放气过程进行了模拟。研究结果可为隔水管张紧器的设计优化和实船应用提供一定的理论依据。

为了对液压缸直接作用式隔水管张紧系统样机设计方案进行原理验证,基于SimulationX多学科仿真软件构建了气液回路和多体机械系统的联动模型,分别在正常钻井作业、对称布置的两套张紧液压缸失效和隔水管紧急解脱3种工况模式下对张紧系统开展了动态响应分析研究。研究表明:在正常钻井作业工况下,张紧系统的中位张力、补偿精度、蓄能器气体压力达到设计目标,并满足规范标准的要求;对称布置的两套液压缸失效后,通过增加中位压力值,仍可保持足够的系统张力;在隔水管下部总成和防喷器组发生紧急解脱后,张紧液缸行程小于设计最大行程,活塞和缸体之间没有发生碰撞,蓄能器压力波动基本保持稳定。研究结果对于液压缸直接作用式隔水管张紧系统的研制具有重要的意义。