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。     

冲刷后地基土体特性及平台桩基承载力研究

评价冲刷对桩基础的影响常采用将冲刷掉的土层直接移去且认为下层土体物理特性不变的方法。该方法忽略了冲刷前后土体经历的应力历程的差异及由此导致的土体特性变化。基于冲刷作用下砂土地基土体特性的变化,对平台桩基承载力性状进行了研究。对冲刷后砂土地基土体的摩擦角、相对密度和超固结率进行了估算。在此基础上提出冲刷后砂土地基极限土抗力计算公式,并对冲刷后桩基土抗力p-y曲线进行了修正。最后利用SACS 5.2软件分析冲刷后横向受载桩的动力响应。分析结果表明,忽略冲刷后土体特性的变化可能会导致横向受载桩过于保守的设计。     

浅海采修一体化平台的结构设计

为满足浅海采油平台修井作业的需要 ,研制成浅海采修一体化平台。该平台主要由固定式桩基平台和移动修井模块组成。移动式修井作业模块可通过吊装搬运 ,对不同采油平台实施修井作业 ,避免了海上平台的复杂安装 ,1套修井模块可服务于多座井组采油平台。现场应用表明 ,该平台大大提高了修井模块的利用率 ,降低了修井作业成本     

胜利作业二号平台电气系统设计

浅海修井平台是一艘自行设计建造的平台，平台的配电装置采用综合型结构，辅机采用电动机控制中心，同时讨论了浅海油田极限操作环境条件的电气设备。     

浅海采修一体化平台的结构设计

为满足浅海采油平台修井作业的需要,研制成浅海采修一体化平台.该平台主要由固定式桩基平台和移动修井模块组成.移动式修井作业模块可通过吊装搬运,对不同采油平台实施修井作业,避免了海上平台的复杂安装,1套修井模块可服务于多座井组采油平台.现场应用表明,该平台大大提高了修井模块的利用率,降低了修井作业成本.     

沉垫支持式平台底部流场分布规律的实验研究

座底式平台的底部受到海浪与海流的作用后，要产生涡旋。在浅海，其中海流的作用尤其重要。海流及涡旋将使平台底垫周围地基产生冲刷和淘空现象。论文通过试验，应用ＰＩＶ技术对底垫周围流场的分布规律进行了研究，进而分析涡旋对座底式平台底垫周围地基冲刷和淘空的影响及引起冲刷、淘空的主要原因。     

超强台风下导管架平台结构弹塑性分析

针对超强台风引起的导管架平台甲板上浪载荷,基于三线性上浪载荷时间历程,采用API模型与Stokes 5 th波理论建立了上浪载荷计算方法与流程。在此基础上,应用静力推覆分析方法考察了不同上浪高度下导管架平台结构承载能力与失效模式的变化规律,利用动力弹塑性分析方法探讨上浪高度对导管架平台结构动态特性的影响,结果表明:上浪载荷导致导管架平台极限承载能力降低,当上浪达到一定高度时,平台失效模式由桩基失效演变为导管架顶部失效;平台在弹性和塑性阶段均存在一定程度的动力放大效应,且塑性响应阶段的动力放大效应更加显著。本文研究成果可为我国深水导管架平台的安全评估与优化设计提供参考。     

滩海油田开发生产中的抗冰技术

总结了我国滩海油田的冰情及其抗冰问题。介绍了自持抗冰能力的浅海油田固定式生产设施,如人工岛、混合(混凝土)结构重力式平台、抗冰锥形主体桩基平台等的结构、应用范围及应用实例。论述了浅海油田海上平台和设施的外设抗冰防护技术,包括抗冰桩;以抗冰桩为骨架的模块化自稳式(堆积冰重力式)防冰堤;以混凝土沉箱防冰堤模块为骨架的模块化重力式防冰堤;由防冰堤和桩基平台组成的浅海油田生产设施;坐底式钻井平台的水下基台。提出了发展滩海抗冰技术的建议,今后应加强和完善冰情的监测和资料的积累,加强冰情及抗冰技术的研究。     

柔性消能导流桩基冲刷防护装置开发设计研究

为保障桩基水工建筑物的安全运行,针对现有桩基防冲刷技术的不足,在深入研究桩周流场分布特点的基础上,运用能量耗散原理,使用柔性材料,研发了一种既可应用于河流,也可应用于近海的柔性消能导流桩基冲刷防护装置。针对埕岛油田某固定式海洋平台,对未设置防护装置和设置防护装置两种工况的桩腿进行流固耦合数值仿真模拟。通过对桩腿流速分布、分离点以及流场特征参数等详细的比较研究,验证了所研发柔性消能导流防冲刷装置良好的防护效果。该装置可用于以桩柱为基础的浅基础固定式平台、海上风机基础和桥墩等多种结构的安全防护,工程应用前景广阔。     

浅海固定式钻采平台的设计

论述了浅海固定式钻采平台的总体设计思想和平台的结构设计，以及平台的主要设备配套和钻井模块的组成。该平台是根据胜利浅海油田储量条件及先期钻井后期采油的特点，采用桩基导管架式固定平台，钻井状态时甲析上的钻井设备均采用模块型式，结构设计紧凑，便于拆卸和吊装，适应了海上油田滚动开发的要求。     

边际油田开发中可移动采储平台基础型式对比

以南海北部湾某边际油田开发为例,从地基承载力、在位运动响应、钢材用量等3个关键角度,对2种基础型式的可移动采储平台进行对比分析.研究结果表明:沉垫基础对地基表面平整度要求较高,桩靴基础场地适应性更强;当场地存在薄软泥表层时,沉垫基础须增设裙板抗滑;桩靴基础需要对是否会发生穿刺破坏进行评估;沉垫基础平台在位运动性能优于桩...     

素混凝土桩复合地基在罐基础中的应用

素混凝土桩复合地基采用桩土共同承担荷载,既发挥了桩体材料的潜力,又利用了天然地基的承载力,且施工工艺简单,适应范围广。但是,素混凝土桩复合地基为刚性地基,需配刚性承台,造价较高。在日照—东明原油管道工程末站原油罐区的土建工程中,油罐(直径80 m,高20 m)罐基础采用了素混凝土桩复合地基配柔性承台的方案。素混凝土桩桩径0.5 m,有效桩长18.0 m,桩间距2.0 m,等边三角形布桩,桩采用C20混凝土浇筑,桩顶增加了直径1.2 m的桩帽,且还增加了桩顶处柔性垫层的厚度,在柔性垫层下铺设了土工布。充水预压结果显示,观察点的最小沉降量为70 mm,最大沉降量为100 mm。罐地基沉降均匀,沉降量与计算值的误差在规定范围内。近一年的安全运行证明,此工程各项指标均达到了设计要求。     

地基边界条件对自升式平台桩腿承载性能的影响

针对深水自升式平台桩靴边界条件模拟问题，以某300英尺(1英尺=0.304 8 m)自升式平台为例，采用ANSYS有限元软件进行静力分析和极限承载力分析，对比常规铰支和弹性基础约束条件对自升式平台桩腿强度的影响，进一步探究不同桩-土边界条件对桩腿极限承载力和失效模式的影响。结果表明：弹性基础约束方式可有效降低重力二阶效应(p-Delta效应)的影响程度，使相应工况下的有效应力明显减小，在这种约束方式下计算得到的桩腿刚度更大且桩腿会率先进入塑性阶段；铰支约束过于保守；在2种边界条件下桩腿的失效模式也有较大差异。研究结果可为自升式平台的设计提供参考。     

利用有限元法模拟较大桩靴拔出对筒型基础平台地基的影响

自升式钻井船和筒型基础平台都属于浅基础结构物。在完成钻井作业后 ,桩靴较大的自升式钻井船在拔桩中会对筒型基础平台的地基产生一定的影响。利用通用的有限元程序ANSYS软件 ,以渤海 8号自升式钻井船和歧口 17 2筒型基础平台为对象 ,在相同荷载和约束下分 3步模拟了自升式钻井船桩靴的拔出过程 ,就桩靴在拔出过程中对筒型基础平台地基强度的影响进行了三维有限元分析。分析结果表明 ,在设计中将地基承载力提高 10 % ,自升式钻井船就可以在桩靴距筒型基础筒体 12 5m以外作业     

热桩技术及其在解决多年冻土稳定问题中的应用

在多年冻土地带进行管道、铁路、公路等工程建设,必须解决冻土地基的稳定性问题。热桩可有效提高多年冻土地基的稳定性和承载力,防止地基发生冻胀和融沉变形。文章简述了热桩技术的原理,介绍了热桩技术在美国、加拿大、俄罗斯及我国青藏公路、铁路建设中的应用情况,并指出该技术应用的局限性。     

渤海导管架平台外挂井槽对桩基承载力的影响

外挂井槽技术可经济有效地满足现有平台增加井槽的需求,但外挂井槽方案的实施受到多种因素的影响,其中桩基承载力是影响外挂井槽方案是否可行的重要影响因素之一。以渤海油田4腿平台为例,将外挂井槽对桩基承载力的影响分为3个方面,重点分析外挂井槽引起的水平载荷变化、垂向载荷变化和修井机井位变化对桩头力的影响。对比平台外挂井槽改造前后桩头力大小,总结外挂井槽改造引起平台桩头力的变化规律,对平台桩头力的变化进行预估,预估结果误差较小,在前期研究方案设计阶段可作为外挂井槽方案是否需要增加桩腿的判断依据。     

穿刺工况自升式平台动力灾变特性

针对穿刺引起的自升式平台结构损伤问题,系统研究其动力灾变行为。考虑损伤积累对刚度衰减影响提出构件失效准则,在定义结构抗力和地基抗力基础上提出穿刺工况下平台结构失效准则,以121 m桁架式自升式平台为研究对象,考虑构件损伤演化及桩土动力耦合作用建立平台整体分析模型,并从入泥承载力、损伤影响、约束条件3方面验证了模型适用性;进一步基于整体失效准则开展穿刺工况下平台动力灾变演化模式研究。结果表明：构件损伤演化降低了平台极限承载能力并影响其整体灾变演化规律,CEL法可以有效模拟复杂土层桩土动力耦合作用;穿刺工况下平台失效模式受结构抗力和地基抗力共同影响,其演化规律为未穿刺桩腿与桩靴连接区域杆件由于船体倾斜产生较大弯矩发生塑性变形,随着穿刺深度的增加进一步演化为上下导向块区域桩腿杆件屈曲变形,这与穿刺工况下观察到的桩腿失效模式一致。     

深水海上风机吸力桶导管架基础承载特性

针对海洋深水环境,设计适应70 m水深的四桶导管架结构形式,并在此基础上设计相同高度和主腿斜度的三桶导管架基础。采用Abaqus有限元软件建立导管架结构-吸力桶-土体整体有限元模型,通过对比分析探究海上风电深水吸力桶导管架基础的承载力特性。研究发现：吸力桶与土体的位移一致性程度可反映基础水平极限承载力大小,四桶导管架基础的综合承载特性优于三桶导管架基础;加载高度对四桶导管架基础的水平承载力特性有重要影响,基础水平承载力随着加载高度增加逐渐减小;加载方向对四桶导管架基础水平承载力影响较小。     

钻井船插桩对海洋平台桩基影响的数值研究

运用耦合欧拉-拉格朗日(Coupled Euler-Lagrange, CEL)方法对钻井船就位插桩过程引起的土体响应进行分析,得到钻井船插桩过程引起的土体响应规律。在此基础上,研究钻井船桩靴对邻近海洋平台桩基的影响,结果表明:距桩靴最近的桩基受到的影响最大;随着钻井船桩靴贯入深度增大,桩基应力逐渐增大,桩基最大应力位置逐渐下移;桩靴对其斜下方处桩基应力和水平位移影响最大。钻井船插桩过程对邻近海洋平台桩基周围土体影响深度为桩靴插入深度,桩靴对桩基承载力和轴向位移影响较小。