海洋平台防沉板方案的优化研究

本文从导管架防沉板设计的基本原理出发,分析了防沉板设计的基本过程。以渤海某导管架的防沉板设计为例,从4种设计方案中优选了符合工程实际、满足规范要求并能尽量减少钢材用量、降低安装和建造成本、结构合理的设计方案,总结出了防沉板设计的基本原则,可为今后防沉板设计时提供借鉴。     

阶梯式防沉板在深水导管架安装中的应用

结合项目设计经验，阐述阶梯式防沉板在导管架安装中的应用。根据导管架场址表层土特性，分别介绍阶梯式防沉板在砂土和黏土中的设计要点。针对不同的表层土特性对阶梯式防沉板的设计给出建议：当表层土为承载能力较强的砂土时宜选用面积较小的三角形防沉板；当表层土为承载力较差的黏土时则需选用面积较大的矩形防沉板；对于水平度较差的黏土场址还应辅以局部场址处理的方法。     

导管架预调平与调平设计分析和实践

导管架水平度对于海洋平台的稳性以及安全性有着极其重要的作用,导管架调平是导管架安装最重要和技术难度最大的环节之一。结合渤海某油田中心平台CEPB导管架的调平过程,深入研究浅水导管架的调平设计,根据导管架海床地貌实际情况,对地貌预处理和防沉板调整两种预调平施工方法进行了对比,得出了最优方案;分析了调平吊点的选择;根据导管架下水就位后的实际情况,具体阐述了导管架采用防沉板水平度调整法的实施步骤,调平结果达到设计要求。     

独立桩导向架平行矩形防沉板的极限承载力研究

打桩作业中,独立桩导向架起到导向与扶正作用,导向架防沉板基础的极限承载力关乎到独立桩安装的精度和作业安全性。针对一种适用于深水打桩作业的独立桩导向架,使用API规范计算了其在不排水抗剪强度随深度线性变化的极限承载力; 基于通用有限元软件Abaqus,针对独立桩导向架所使用的平行矩形防沉板基础,探究了防沉板不同间距与宽长比对其承载力的影响。分析结果表明:竖向承载力随防沉板间距的增加,呈现先增大后减小的趋势; 在间距与防沉板面积一定的情况下,增加防沉板的宽度,竖向承载力先增大后减小,适当的增加防沉板间距和调整防沉板宽长比,有利于提高极限承载力。研究结果对深水独立桩导向架的设计、校核有一定参考意义。     

埕北G4A井口平台倾斜度的控制

埕北G4A平台位于埕岛油田边缘,整个平台由井口平台、生产平台、生活平台及已建成的埕北G4单井平台四个部分组成。其中井口平台为四腿导管架桩基平台,由于环境资料及钻井要求不同与区域内其他平台差别较大,尤其是钻井作业对导管架的倾斜度提出了严格要求。为满足这一要求,需从导管架的预制和安装要求、导管架防沉板的计算分析及井口隔水管导向筒结构形式等三方面掌握井口平台设计中倾斜度的控制方法。     

较深水导管架隔水套管悬挂平台的研制及工程应用

由于受到导管架平台顶水平层强度、作业水深、吊高、隔水套管强度、自由站立等因素的限制,东方1-1WHPF导管架首节隔水套管不能直接入泥,需悬挂在导管架上进行首节和第二节隔水套管的组对焊接工作,而导管架顶水平层强度不足,使得海上工程进度受阻,因此需根据其结构特点设计隔水套管悬挂平台,以提高导管架顶水平层强度。通过对东方1-1项目WHPF导管架隔水套管的力学分析及根据导管架EL.+7.5 m水平层强度及结构特点,设计了安装在导管架平台上的隔水套管悬挂平台,并利用ANSYS软件对其进行三维建模,分别对预挂2、3、4根φ762 mm(4节)隔水套管的悬挂平台进行结构强度分析,确定了合理的设计、安装、使用方案。工程应用表明,导管架平台安装了隔水套管悬挂平台后,解决了平台水平层悬挂强度不足的问题,悬挂的隔水套管数量增加到了4根,明显地提高了隔水套管安装作业效率,节约了船天数。     

南海西部陵水区块超深水井喷射下导管技术

南海西部陵水区块平均水深1 710.00 m,区域海况恶劣,为了提高导管下入作业效率,保证水下井口的稳定性,采用喷射钻井技术下导管。对陵水区块海底浅层土壤进行取样分析,得到了导管承载力曲线;对导管载荷进行分析,确定了区域导管安全入泥深度;在综合分析喷射钻井技术与钻具组合特点的基础上,对钻头伸出量、钻头直径、钻压和水力参数进行了优选,确定了导管入泥深度。陵水区块5口井应用了喷射下导管技术,结果表明,井口稳定性均较好,导管下入过程顺利,没有出现导管下沉或倾斜的问题。陵水区块超深水井喷射下导管技术的成功应用,为以后类似超深水井的钻井作业提供了技术参考。      

分离式水下基盘的研制及应用

文章介绍了在海底混输管道中增加分离式水下基盘的设计方案,将水下基盘分为防沉板和WYE橇体两部分,分别对防沉板和WYE橇体进行了设计计算,并对防沉板和WYE橇体的制造、测试和安装等过程中的重点环节进行了阐述。     

大型深水导管架封隔器安装工艺

随着海洋油气向深水的发展,需要建造的导管架越来越大,应用于深水导管架的附件也越来越多。为保证工程质量,有必要深入掌握其原理和性能。通过详细介绍应用于深水导管架封隔器的用途及安装工艺,为今后其他大型导管架封隔器的选择和安装提供参考。     

导管架加工设计及建造安装要点

本文从施工实践出发,总结了海洋平台导管架的加工设计、吊装、建造过程、安装及防腐的工艺方法及要点,阐述了导管架加工设计、建造的重要性。对从事导管架施工建造的工程技术人员和安装人员具有一定的参考价值。     

风浪流作用下考虑筒-土接触的吸力筒导管架响应

以中国南海某海上风电吸力筒导管架基础为分析对象,以50 a重现期极端工况为载荷条件,考虑筒-土接触建立全三维有限元模型,对吸力筒导管架的安装角度和结构强度、地基沉降以及筒基承载力进行分析。结果表明,当基础安装方向与浪流作用方向的相对作用角为120°时,基础所受载荷响应最小。地基承载力和基础强度满足要求。在基础及风机安装过程中最大产生0.431 m土体沉降,应为基础预留足够的沉降量。     

南海某油田防沉板极限承载力研究

防沉板是水下生产系统常用的基础结构之一,其极限承载力是影响上部结构安全稳定的重要因素。为解决南海油田防沉板的极限承载力计算问题,依托南海某油田水下生产系统,根据API规范,计算了防沉板在实际工况下的极限承载力; 采用Abaqus有限元软件,建立土体和防沉板的有限元模型,在对土体进行地应力平衡的基础上,采用位移控制法,得到了防沉板的载荷-位移曲线,据此得到防沉板基础的极限承载力,并分析土体在竖向位移下的破坏规律; 将依据API规范计算的极限承载力与有限元仿真结果进行对比,显示两者相差1.23%。研究成果对防沉板的稳定性评估具有一定的指导意义。     

流花4-1油田水下生产管汇安装海床处理方法研究

文章对流花4-1油田水下生产管汇安装过程中所遇到的海床条件变化问题进行了分析研究,得出了海床条件变化的原因是钻井过程中泥浆堆积引起的这一结论,并进一步研究提出了测量海床泥浆覆盖层厚度的方法,进而找到了新的最佳的管汇安装位置,并通过水下平整海床技术的成功运用,最终解决了因海床不平导致的生产管汇水下安装不能满足要求的问题,可为同类海床问题的处理提供借鉴。此外,还总结了水下生产管汇设计应用的几种基盘形式及其适用的海床条件和使用环境。     

深水导管架安装研究

对于大型深水年管架的海上安装，当其吊重超过现有浮吊起重能力的情况下，采用年管架从驳船上滑移下水是一种提高浮吊利用效率，通常也是唯一可行的安装方法，目前该技术代表了国际先进的深水年管架施工方法。本文介绍了该方法的特点、关键技术、主要施工过程及所需的设备设施。     

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。     

局部凹陷对水下分离器极限承载力的影响

为了研究局部凹陷对水下分离器极限承载力的影响,以某无肋骨光壳深水水下分离器为研究对象,建立了含有局部缺陷的水下分离器圆柱壳有限元模型,分析了缺陷轴向长度、周向角度、缺陷深度及周向成对分布缺陷等因素对极限承载力的影响。分析结果认为,当缺陷轴向长度和周向角度一定时,随着深度幅值的增大,极限承载力下降明显;当缺陷深度和周向角度一定时,随着轴向长度的增大,极限承载力下降,其下降趋势趋于缓慢;当缺陷沿周向成对分布时,随着周向中心夹角的增大,圆柱壳的极限承载力呈驼峰曲线分布;当中心夹角相差90°时,极限承载力达到最大值。     

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。     

基于VOF模型的平底结构等速入水砰击载荷研究

水下生产装备等大型结构物在下放安装过程中,在穿越飞溅区阶段结构物底部将受到巨大的波浪砰击载荷。为了准确预测结构所能承受的临界波浪砰击载荷,以判断水下装备穿越飞溅区时是否存在潜在危险,通过重叠网格技术模拟二维平底结构等速冲击入水运动,基于有限体积法与VOF模型求解气液两相流动的雷诺时均方程,研究平底结构入水过程中砰击载荷特性,并对结构物入水过程中气液两相流动变化情况进行分析。分析结果表明:平板垂直等速入水时,结构受到的砰击压力随下放速度的增大而增大,所产生的峰值压力也逐渐增大;当平板具有横向移动速度时,不同横纵速度比对砰击压力的影响较小,砰击压力随时间的变化曲线基本相同,仅峰值压力略有差异;入水角度对平板落水时所受的砰击压力影响较大,当入水角度小于4°时,砰击压力随入水角度的增大而减小,当入水角度大于4°时,砰击压力随着入水角度的增大而增大,入水临界角度为4°;平底结构入水全过程中气液两相流动变化情况较为复杂,主要分为形成空气泡、产生气液射流及水面恢复稳定3个阶段。所得结论可为判断水下结构物能否安全穿越飞溅区提供指导。