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。     

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.     

海上钻井隔水导管打入作业溜桩深度预测

目前桩体施工溜桩深度预测主要集中在大直径超长桩的打桩风险分析中,对海上隔水导管施工溜桩机理和深度预测缺乏研究,存在作业盲目性和风险性。通过对海上隔水导管施工中导管与平台几何关系分析、导管极限承载力计算和溜桩机理分析,提出了海上隔水导管施工溜桩深度预测理论模型。溜桩深度预测理论模型在我国某海域油气田数口井的隔水导管施工作业中得到了成功应用,施工预测深度范围与实际溜桩深度基本一致,为隔水导管施工风险评估提供了理论基础,确保了海上作业的安全性。     

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。     

南海某油田隔水导管施工溜桩风险分析

隔水导管溜桩风险预测是近海钻井前期的一项重要工作,然而在实际研究中存在着诸多问题。为了实现安全高效钻进、准确控制钻井进程的目的,通过研究并优化打桩控制技术,提出了"海上隔水导管施工溜桩深度预测理论模型",其核心是准确确定海底土极限承载力、隔水导管管柱载荷分析以及对溜桩机理的研究,建立溜桩初期以及打桩时期的力学模型。该模型在南海某油田数口井的隔水导管施工作业中得到了成功应用,隔水导管施工预测深度范围与实际溜桩深度基本一致,为隔水导管施工风险评估提供了理论基础,确保了海上作业的安全性。     

导管架平台桩腿工作台的自锁固定装置

在导管架海洋平台打桩施工中,要不断地进行桩腿与已经打入的桩腿对接焊接,需要在桩腿周围建造工作台,现行的做法是在桩腿下方水平面内焊接4根钢筋作为支撑点,待2段桩腿焊接工作完成后切割钢筋,移开工作台,施工极为不便。为此,设计了1个沿桩腿上下移动的工作台,工作台下设1个沿桩腿移动的夹紧装置。该装置利用机械自锁原理,不需要电力驱动或液压驱动。对自锁装置进行了结构设计,并利用有限元方法对棘爪进行了强度校核。该自锁固定装置的应用可以明显缩短海上打桩的施工周期,节约施工成本。     

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。     

大型导管架管线工艺系统分析

导管架是近海海洋石油平台的基础支撑,其主要结构分为上部结构(平台甲板),基础结构(导管架,裙桩)和附属结构。附属结构包括管线工艺系统、封隔器、卡桩器、阳极保护等功能性元件,其作用为辅助导管架下水、打桩、灌浆、防腐等一系列定位安装作业。其中,管线系统是导管架下水自扶正和灌浆固定的重要功能性系统。     

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。     

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.     

浅水固定式平台大直径钢桩基础应用研究

海上固定平台一般采用导管架+桩基的结构形式来适应300 m以内水深的环境,导管架的桁架结构的刚度在顺应此水深范围内的环境荷载、节省材料等方面具有很大的优势,但是导管架的建造工艺、安装工序较复杂,成本较高。对于水深较浅的情况,海洋环境荷载要求较低,结构基础绝对高度也较低,不需要考虑利用结构柔性传递释放荷载,因此对于浅水固定式平台提出取消导管架、采用大直径钢桩基础的方案,大直径钢桩直接伸出水面作为上部组块的基础。以乌石项目海域工程为背景,对采用超大直径钢桩基础替代传统的导管架基础进行了计算分析,证明了超大直径钢桩基础在技术上可以满足浅水固定平台的需要,在安全性、经济性方面优于传统导管架形式的浅水固定平台。取消导管架可减少导管架建造和海上安装环节,简化建造和安装工艺,降低工程风险,大幅度降低建造和安装成本。     

波流作用下导管架平台桩基冲刷试验研究

海洋导管架平台桩基冲刷受到环境条件(波浪和海流)、桩径大小和海床表面土体复杂特性条件影响,现场分析极其困难。现有各种桩基冲刷计算理论均建立在一定的简化假设基础上,与实际桩基冲刷状况存在一定程度上的偏差。以JZ20-2MUQ型导管架平台为原型做缩尺模型试验,与理论分析相比,能够更加真实地模拟出桩基冲刷现象以及形成的冲刷坑形态和大小。利用试验测量数据研究了各影响因子对桩基最大冲刷深度的影响,且用Origin数据分析软件对各影响因子的数据进行准确拟合处理,得出导管架平台桩基冲刷在粘土条件下最大深度非线性回归公式,该公式概念清晰,具有很好的实用性,可为基于冲刷的导管架平台桩基设计提供科学依据。     

水平载荷下群桩效应对导管架平台结构计算的影响

考虑群桩效应,分析了导管架平台在水平载荷作用下桩土间相互作用的计算原理。在AN-SYS软件中结合p-y曲线法,对某导管架平台分别建立了考虑和不考虑群桩效应的非线性有限元模型,以及泥面下6倍桩径处加固支的简化模型。通过对比3者的计算结果,得出群桩效应影响导管架平台结构计算的有关结论。     

隔水导管复合管柱载荷转移技术

为降低导管架平台建造成本,采用将导管架平台载荷转移至隔水导管-水泥环-表层套管复合管柱结构的方式以提高导管架平台承载能力的方法。分析导管架平台与复合管柱结构相互作用的机理,并建立复合管柱结构与导管架平台刚性连接时的载荷转移效率计算模型及复合管柱结构极限承载力计算模型。以渤海典型六腿平台为例进行平台载荷转移分析,采用载荷转移方式在保证复合管柱结构强度和稳定性的前提下可将导管架平台12.5%的载荷转移至复合管柱结构且减少导管架平台桩管入泥深度,为导管架平台结构优化设计和简化施工提供理论指导。     

饱和粘土中导管架平台单桩水平承载力分析

运用ABAQUS有限元分析软件,建立饱和粘土中单桩的桩土耦合模型,对现役导管架平台桩基在水平载荷下的承载问题进行了数值分析。分析结果表明,6倍桩径以上为桩的关键受力部位,平台设计时桩从泥面往下6倍桩径处必须加厚处理,保守设计为12倍桩径;最大土抗力出现在2.5倍桩径处,最大位移为土表面;水平载荷下桩土的承载部位主要集中在上部,土抗力出现最大值的位置比桩出现最大弯矩的位置要往上,并且土抗力不会随着深度的增加而无限增大。该项研究结果对平台的设计及现役导管架平台的评估有一定参考价值和指导作用。     

导管架调平与灌浆系统

为了满足海上调平和灌浆的要求,东海平湖油气田平台导管架采用了液压卡桩器和封隔器组合件。在该导管架建造阶段,HHI在海洋码头对导管架调平和灌浆系统进行了水压试验和功能试验。平台在海上安装成功,验证了调平和灌浆系统的先进性和可靠性。文中叙述了调平和灌浆系统的主要特性。     

海上升压站安装技术分析

针对中国电力投资集团公司大丰H3海上升压站项目的关键施工工艺,对导管架安装、钢桩立桩和插桩、导管架调平、灌浆防漏浆措施等4个施工阶段进行分析,针对各施工环节遇到的技术难题,在参考业内常用措施的基础上,提出相应的解决方案,经实际施工验证有效可行,可供今后类似的工程施工借鉴。     

较深水导管架隔水套管安装方案优化及提效技术

与浅水相比,较深水导管架隔水套管的安装具有翻身强度限制、分节数量多、悬挂于导管架井口区、井口区强度要求较高、海上施工效率低及建设成本高等特点。以东方气田某导管架平台为例,阐述较深水导管架隔水套管分节方案优化方法,创造性地提出超长隔水套管的分节方案,开发超长隔水套管双起重机合抬起桩设计,采用数值分析和三维模拟对结构强度和干涉状态进行分析,给出超长隔水套管的安装方案设计。技术成果在工程项目中得到实际应用,效果良好,对浅水及较深水类似项目具有一定的借鉴意义。