ANSYS/LS-DYNA在海洋平台打桩拒锤分析中的应用

在导管架平台打桩过程中,由于施工条件或土壤特性突变等因素的影响会出现拒锤现象。拒锤时桩锤的动能几乎全被钢桩本身吸收,需对桩身的安全性进行分析。文章利用ANSYS/LS-DYNA软件对桩体进行动力冲击分析,通过软件建立桩的分析模型,对拒锤时桩的受力状况进行模拟,得出桩的应力分布及变形曲线。结果表明,ANSYS/LS-DYNA能很好地计算出打桩拒锤时桩的应力分布,为工程优化设计提供依据。     

超长替打桩技术在南海导管架平台的应用

针对南海某导管架平台打桩时，桩的初始入泥深度不足的问题，提出使用替打的工作方案；当打桩深度为98 m时，为了避免打桩锤套与结构保护罩之间发生干涉，进一步核实所需要采用的替打长度；使用GRLWEAP打桩分析软件进行启动可打入性分析和连续可打入性分析，将现场实际测量结果与数值模拟结果进行对比，验证数值模拟计算的准确性。结果表明：采用替打进行打桩时，桩距离保护罩最近的距离为236 mm，不会影响已布置的保护罩；对于锤击数远小于900的拒锤数，认为使用所设计的替打方案进行打桩工作是可行的。     

北部湾导管架平台打桩过程高应变动态监测与分析

为合理评估桩身完整性和桩身承载力,降低拒锤风险,采用PDI公司的无线打桩动态分析仪,对南海北部湾砂性土壤海底区域的涠洲油田某导管架平台桩基打桩过程开展了高应变动态监测。通过监测打桩过程的锤击数、入泥深度及桩身应力值,分析了某桩的打桩捶击能量、桩身完整性,表明该桩没有拒锤及发生屈服破坏的风险。采用CAPWAP法拟合分析了桩基承载力等结果,并将CAPWAP法得到的应力结果与实测应力进行了对比,表明采用CAPWAP法拟合的应力结果可用于后续钢桩承载力的拟合分析。最后将CASE法、CAPWAP法拟合结果与设计极限承载力进行了对比,表明CAPWAP法拟合得到的桩承载力与桩设计外摩擦力结果吻合更好,对判断桩承载力有一定参考价值。本文研究结果可为该海域打桩作业提供技术参考。     

主桩加辅桩导管架在渤海的应用研究

通过对导管架桩基方案和打桩拒锤风险的研究,提出了主桩加辅桩相结合的桩基设计方案,并在渤海锦州25-1南WHPA平台得到了成功应用.在大型平台导管架的桩基设计和施工中,采用主桩加辅桩导管架不仅可以有效回避工程地质风险,而且可以降低成本,缩短工期,为今后其他类似油田的导管架设计提供了新思路.     

水下独立钢桩打桩导向架的受力分析

导向架用于水下独立桩在海上进行插桩作业时的导向及打桩扶正.在吊桩、送桩和打桩施工过程中,导向架会受到多种力的作用,这些力将对导向架的强度和结构设计产生重要影响.在整个施工过程中考虑最长、最重桩对导向架的作用力,分析了导向架每一步的受力情况,并进行了受力计算.所得结果对导向架的强度分析和结构设计具有重要的指导作用.     

超长隔水套管的设计和应用创新

在常规海洋平台安装过程中,隔水套管的海上安装耗时较长,约占导管架海上安装时间的一半。在隔水套管分段设计中,超长隔水套管的创新设计,可以充分利用大浮吊吊高,降低海上接桩的难度与风险。同时,超长隔水套管的设计可以减少套管的分段数量,从而减少起锤、套锤和打桩作业工作量,提升海上施工效率。     

水下打桩导向架结构设计分析方法

打入桩是海洋工程中系泊系统常用的一种基础形式,桩在自由站立情况下的稳定性是进行打桩作业的前提。当在自重作用下桩的入泥深度下无法保持其稳定性时,则需要使用打桩导向架对桩进行导向和扶正。本文结合位于深水区域打入桩基础工程实例,介绍了打桩导向架的结构设计分析方法。     

导管架钢桩溜桩后桩基承载力评估方法及应用研究

导管架钢桩溜桩给海上施工带来很大风险,也让人们对平台运行后的桩基承栽力产生了担忧。为了保证平台服役期间的安全,以东海某导管架溜桩后的桩基承载力评估为例,根据实际打桩情况,提出导管架桩基承载力后评估方法,并进行分析研究,以期为今后类似导管架在打桩过程中出现溜桩后桩基承载力的后评估提供借鉴。     

水下独立钢桩导向架的结构设计

水下独立钢桩在海上进行插桩作业时,需要水下独立钢桩导向架对其进行导向及打桩时扶正。导向架主要由底座、导向立柱和支撑等组成,主体导向架可直接用于文昌Ⅱ期桩的导向,文昌Ⅱ期有2个导向翼板,其在ROV的引导下落入导向立柱顶部的喇叭形导向口,即在自重的作用下滑入导向槽,达到导向的目的。在西江打桩时需装上钢丝绳滑道组件、移动导向块等。与国外同类产品相比,该导向架结构简单,没有水下打开和闭合等动作,不需要水下液压系统和控制系统。     

液压打桩锤能量异常下降故障分析与处理

在海上石油平台导管架安装施工现场,液压打桩锤能量异常下降,对此故障进行了分析,介绍故障排除方法。     

桩基平台桩的可打入性和自由站立强度分析

主要进行桩在安装过程中的可打入性分析和自由站立强度校核等方面的研究。对某海洋平台桩安装期间的工程事故进行具体分析,进一步证明研究这2方面的重要性,并指出二者相互关联、相互影响的关系。     

崖城13-1气田表层隔水导管快速打桩技术

由于崖城13-1气田开发需要,从2009年12月到2010年10月先后进行了4口大位移调整井的钻完井作业,其中A10和A15井表层?660.4 mm隔水导管采用钻机打桩方式完成。以这2口井的打桩作业情况为基础,结合相关理论研究计算,进行了地层基础承载力分析、打桩锤的优选及快速安装设计、深穿刺引鞋的设计、替打短接的设计,应用了Pile driving monitor数据采集系统及快速打桩工艺,形成了完整的快速打桩工艺理论,经过现场作业的检验,取得了较好的应用效果。崖城13-1气田打桩作业的技术关键,对未来海洋钻井打桩作业模式具有重要的借鉴意义。     

某水下打桩锤主控阀缓冲装置建模与仿真

为研究某水下打桩锤缓冲装置的结构对主控阀缓冲性能的影响,介绍缓冲装置的结构组成和缓冲原理,考虑液压油泄漏导致主控阀腔内压力和温度的变化,结合热力学和流体动力学理论建立缓冲装置的动态数学模型,基于MATLAB/Simulink软件搭建仿真模型并进行仿真分析,研究液压系统回油背压、缓冲腔直径、泄漏缝隙高度和长度等参数对缓冲性能的影响规律。结果表明：打桩锤主控阀缓冲装置的泄漏缝隙高度、泄漏缝隙长度和缓冲腔直径对缓冲性能的影响显著,液压系统的回油背压影响相对较小。研究结果为主控阀缓冲装置的设计和结构参数的优化提供理论依据。     

水下基盘导向桩连接器设计与应用

为解决水下基盘在钻完井作业中导向绳和导向桩必须整体取出、整体下入等问题,研制了水下基盘导向桩连接器。在对连接器主要结构进行理论分析的基础上,应用有限元法对该工具的外壳、环形套筒、套筒底座进行分析,证明工具结构的安全性。室内试验表明,水下基盘导向桩连接器能在设计方案下快速连接释放。该工具已应用20多井次,累计使用时间达888 d,表明连接器可使用ROV液压工具进行操作,性能指标满足海洋钻井和修井要求,大幅节省作业时间、降低作业风险、提高作业时效、节省费用。     

海洋桩基平台桩的可打入性和稳定性研究

海洋桩基平台桩的可打入性和稳定性计算分析预测是打桩施工的关键环节,关系到整个工程的进度与成败。鉴于此,基于Smith波动方程差分数值解法和采用简化的压杆稳定问题进行了打桩施工分析,编制了打桩分析程序。针对某海洋石油平台钢管桩的实际情况,进行了实际模拟计算并与实测数据做对比。结果表明,计算数据与实测数据吻合,该方法可以用于工程实际。     

地锚桩安装位置与井架极限承载能力研究

在对修井机井架进行安全评价时,大部分研究者极少考虑到井架结构的承载能力与地锚桩之间的关系。为此,利用ANSYS软件建立井架-绷绳-地锚桩系统有限元分析模型,对地锚桩绷绳固定的理想修井机井架进行线性屈曲分析和双重非线性分析,以评定井架结构极限承载能力。以桩基础安装位置作为变量,并利用参数化编程方法,分析地锚桩位置与修井机井架极限承载能力的关系,进而得出井架承载能力的分布规律。该项研究结果可为井架现场施工提供理论依据。     

可钻孔打拔桩机的研制与应用

北方冬季的地面冻层厚达１．５ｍ,用常规打桩机施工效率低,成本高。为此,研制了可钻孔打拔桩机。该机在原液压打拔桩机上设置了一套液动钻孔机,主要由导向架、变幅油缸、加载油缸、液压马达、针轮减速器、钻机座和钻杆等组成,采用轴向加压钻孔方式,与原液压打拔桩机安装在同一横梁上,独立工作。该机投产后,节省锅炉车１台,减少操作工２名,单井打桩时间由原来的平均９０ｍｉｎ减少到２５ｍｉｎ,工效提高２．６倍,每年可增创效益６４万元。     

隔水导管打桩新技术研究与应用

针对现有浮吊等大型海洋作业资源不能满足渤海地区钻井打桩作业需求的问题,研究了隔水导管打桩新技术.该项技术包括:采用“生活支持平台+模块钻机”作业模式进行隔水导管打桩作业;配合“边钻边完”钻井技术实现打桩作业优化设计;研制了特殊螺纹扣实现隔水导管安全、快速连接;打桩作业过程采用实时水下监控等措施保证打桩作业准确、高效.该项技术已在锦州25-1南油气田A平台获得了成功应用.