近日，畅元江教授团队在深水钻井隔水管-防喷器组（BOPs）与海底井口安装对接碰撞领域取得重要进展，相关成果以“A coupled global-local dynamic method for transient impact analysis and safety assessment of deepwater BOP-wellhead systems under installation scenarios”为题发表在海洋工程领域国际权威期刊 Ocean Engineering。Ocean Engineering是海洋工程领域国际TOP期刊，影响因子为5.5，主要报道海洋结构物设计、海底工程、海洋流体动力学等方向的基础理论研究与工程技术进展。此项工作由我校与中国石油大学（北京）合作完成，畅元江教授为论文唯一通讯作者，中国石油大学（华东）为唯一通讯单位。该项研究得到国家自然科学基金资助。
在深水钻井隔水管-BOPs与海底井口安装作业过程中，受复杂海洋环境和平台运动的影响，底部BOPs极易与海底井口发生意外瞬态碰撞，引发井口塑性变形甚至失效。由于宏观系统运动与局部瞬态接触存在多尺度强耦合，如何对该碰撞过程进行准确的动力学分析与量化安全评估，是当前深水油气工程面临的一项技术难点。
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为此，畅元江教授团队提出了一种全局-局部耦合动力学方法。该方法首先建立全局“平台-隔水管-BOPs”时域模型，获取BOPs端部运动参数，随后将其作为边界条件，输入至局部井口有限元模型中。从而实现了宏观动力学与局部接触力学的耦合分析及碰撞过程的一致性模拟。基于该方法，阐明了井口在碰撞作用下的响应机制：轴向碰撞造成的损伤主要由瞬时速度主导，诱发结构屈服的临界速度阈值约为0.6 m/s；横向碰撞的安全评估则需重点考虑接触长度引起的全局弯矩作用。此外，团队通过将局部结构的失效阈值反向映射至全局作业参数，构建了相应的“安装安全作业窗口”，可为深水BOPs安装过程中的瞬态碰撞动力学分析及作业安全评估提供参考。
论文链接： https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2026.125483
