吸力桩式水下钻井基盘安装技术研究

半潜式平台预钻井,需要预先安装水下基盘。钻井船安装水下基盘有占用钻机时间长,作业费用高,作业工序复杂,对海况的要求较高等缺点。针对紧张的钻井船资源状况与传统的基盘安装的一些缺点,经过专家的可行性论证,首次采用吸力桩技术,成功地安装水下基盘,安装精度完全满足作业要求。吸力桩方式安装不需要占用钻机,可节省钻机时间,且费用比钻井船安装低很多,是一种值得推广的水下基盘安装技术。     

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。     

深水浅软地层吸力桩基盘结构优化设计研究

我国南海深水海域蕴藏着丰富的油气资源,但环境条件恶劣、地质风险高,钻井作业面临着严峻挑战。为此,提出了一种组成简单、建造成本低、安装效率高、可根据工程需要重复利用的新型吸力桩基盘结构型式,以适应我国南海深水浅软地层安全钻井作业的需求。采用规范法和有限元法全面分析了此类大直径桶形结构的承载性能;基于二次开发土体本构模型,研究了循环荷载作用对吸力桩基盘承载力的弱化效应;结合工程实例分析揭示了多桩吸力基盘的承载性能特点。分析结果表明,与常规井口基盘相比,吸力桩基盘结构型式可明显改善整体井口系统的承载能力,为深水浅软地层钻井作业提供了安全、高效、经济、可靠的解决方案。所得结论和计算方法可为实际工程提供参考。     

导管架与基盘导向桩的对接技术分析

对导管架与基盘导向桩的对接方法，对接力的分析方法和实施对接过程安装海况进行了描述，并以文昌导管架为例，进行分析和说明，最后提出了相关的结论和建议。     

深海资源钻探吸力桩建井模式研究

在深水油气、天然气水合物钻探过程中，建立井口是保证钻井作业安全和时效的关键。吸力桩建井作为一种新型建井模式是目前世界海洋工程领域的研究热点，研究吸力桩建井模式对提高深海建井技术创新和提升建井效率具有重要作用。吸力桩建井模式主要依靠负压作用来安装吸力桩，对土壤扰动小，能大幅度提高井口承载力，入泥深度相比传统建井模式大大减小；吸力桩还能够扩展容纳多个井口，结合井筒预斜设计可以克服软地层造斜难题。介绍了吸力桩建井的工艺流程，给出了吸力桩和井筒的设计方法，并利用南海某深水井场的土质参数设计了适用于该井场的吸力桩和井筒。设计计算结果表明，吸力桩建井模式能够很好地适应于该南海深水井场。研究表明，吸力桩建井模式为深海资源勘探开发建井提供了新的技术途径。     

深水吸力桩承载力学特性及稳定性分析

吸力桩具有高承载力、施工工序简单等特点,在深水钻探建井作业中具有广阔应用前景。分析了吸力桩在深海表层作业安装到位后不同条件下的承载特点,采用离散元数值模拟方法进行计算,揭示了吸力桩在不同性质土体中实时承载力的变化规律,研究了吸力桩安装到位后实时承载力随静置时间的恢复规律以及横向弯矩对吸力桩的稳定性影响规律。研究结果表明：海底土的不排水抗剪强度越高,吸力桩安装到位的承载力越高,但是恢复时间越长;安装到位后,随着吸力桩桩筒外承载力的增加,桩筒内的承载力逐渐降低,到了一定时间后会趋于稳定;吸力桩受到的横向弯矩越大,崁固端位置越靠近深部;通过与前人试验对比,验证了吸力桩顶板和裙板承载力分布特点。研究结果可为吸力桩在深海表层建井设计和现场施工提供参考。     

水下管汇吸力桩竖向极限承载力研究

吸力桩是海洋油气资源开发工程中水下管汇设施常用基础形式之一。为明确竖向载荷作用下吸力桩周围土体的影响范围及解决吸力桩的竖向承载力计算问题,采用理论公式计算和有限元仿真两种方法对极限承载力进行求解,采用数值软件建立了数值分析模型,利用位移控制方法,得到了吸力桩的载荷-位移曲线,并得出吸力桩的竖向承载力约为7 000 kN,规范公式计算得吸力桩竖向极限承载力为6 582. 4 kN,并与数值分析结果进行对比,结果显示,有限元分析求得的吸力桩竖向承载力与理论公式计算结果偏差为6. 34%。通过分析吸力桩周土体的屈服过程,发现在加载初期,屈服主要出现在桩端土体,随后桩端屈服区不断扩展,顶部土体开始出现屈服,并逐渐向下扩展,最终整个屈服区完全贯通。研究结果可为吸力桩竖向极限承载力分析提供技术参考,对吸力桩的稳定性和安全性评估具有一定的指导意义。     

导管架与基盘导向桩的对接数值模拟分析技术

导管架与基盘导向桩的对接技术,产生于海上油田开发的需要。为了满足油田投资者“缩短海上油田开发工程的周期,尽快收回投资”的要求,工程开发者开发了在预安装海底基盘上进行预钻井的方案。由于钻井作业和平台设施的工程设计与建造同时进行,此方案大大缩短了投产前的开发周期,在某些情况下,还降低了整体开发工程成本。对接技术的发展主要缘于80年代北海油田的实践经验。在80年代末,用导向桩进行对接的技术得到了普遍的认同。这种技术的对接过程是在导管架坐底之前,用导管架上预先设置的套筒与基盘上的导向桩进行套接的过程。在这一过程中,精确估算导向桩与套筒之间的对接力是非常重要的,因为该对接力一方面要用于局部对接结构的设计,一方面要用来评估对安装海况的限制。本文对对接方式方法、对接力的分析方法和实施对接过程的安装海况进行了描述,并以文昌导管架为例,进行了分析和说明,最后提出了相关的结论和建议。     

深水吸力桩建井过程及承载力特性的试验研究

目前海洋工程中多为浅层吸力桩建井,相关结构设计复杂,不适合深水建井条件,为此,开展了深水吸力桩建井沉贯过程承载力特性的理论和试验研究。通过吸力桩建井过程的介绍,承载力模型的建立以及建井下入过程的模拟试验,计算和分析了吸力桩相关承载力及模拟试验结果。研究结果表明：吸力桩建井的承载力由侧向摩阻力和底部支撑力共同承担,且底部支撑力与侧向摩阻力的承载比例与吸力桩直径有关;随着外加载荷增大,吸力桩模型下入深度增加,侧向摩阻力系数先增大后减小,底部支撑系数减小;由于下入深度增加,底部支撑力占承载比例减小,比例系数降低。所得结论可为吸力桩建井施工以及后续的承载力计算提供技术指导。     

深水吸力桩井口稳定性研究

吸力桩筒形基础作为海洋深水油气建井的海底井口承载力支撑结构,可以在结构下入海底地层10～20 m深度范围提供足够的承载力,成为未来深水油气建井的新方法。通过吸力桩安装过程井口稳定性分析,建立了根据吸力桩结构和地层参数特征的吸力桩建井承载力及井口稳定性计算模型。模拟实验结果表明：吸力桩的长度、直径及安装完成后的时间效应是影响吸力桩井口承载力的主要因素;在其他条件相同的工况下,吸力桩直径越大、下入地层深度越大、安装完成后承载力恢复时间越长,井口承载力及稳定性越高;模拟实验结果与理论计算结果相对误差约5%,验证了理论计算模型的可靠性。本文研究成果可为吸力桩建井结构优化设计及施工安装提供理论指导。     

导管架与基盘导向桩的对接数值模拟分析技术

导管架与基盘导向桩的对接技术,产生于海上油田开发的需要.为了满足油田投资者"缩短海上油田开发工程的周期,尽快收回投资”的要求,工程开发者开发了在预安装海底基盘上进行预钻井的方案.由于钻井作业和平台设施的工程设计与建造同时进行,此方案大大缩短了投产前的开发周期,在某些情况下,还降低了整体开发工程成本.对接技术的发展主要缘于80年代北海油田的实践经验.在80年代末,用导向桩进行对接的技术得到了普遍的认同.这种技术的对接过程是在导管架坐底之前,用导管架上预先设置的套筒与基盘上的导向桩进行套接的过程.在这一过程中,精确估算导向桩与套筒之间的对接力是非常重要的,因为该对接力一方面要用于局部对接结构的设计,一方面要用来评估对安装海况的限制.本文对对接方式方法、对接力的分析方法和实施对接过程的安装海况进行了描述,并以文昌导管架为例,进行了分析和说明,最后提出了相关的结论和建议.     

深水生产系统中吸力桩的承载能力计算

分析了水下生产系统在深海应用时所受环境载荷特点.通过对比,对目前应用较为广泛的几种水下生产设施的基础形式进行了研究.对打入桩、吸力桩和防沉板的适用环境条件、承载性能、安装便捷性和经济性进行了较为全面的分析,表明吸力桩的综合性能优于其他的基础形式,有广泛的应用前景.对吸力桩作为水下生产设施基础的受力情况进行了分析.根据吸力桩的结构和受载条件,说明了应用打入桩的承载能力计算方法来计算吸力桩的抗压能力和横向承载能力的合理性和局限性.     

吸力桩海上吊装作业结构有限元分析

本文对大型结构物吸力桩海上安装作业步骤进行了概述,并对吸力桩吊装工况下进行了结构建模和有限元分析,以确保吸力桩强度满足使用要求,为海上施工提供了安全保障,也为今后类似项目提供了一定的技术指导和经验。     

打桩基盘的改进设计及施工控制

简述了基盘在打桩作业中的应用,针对易出现的问题进行了分析,提出了改进基盘设计的方法及施工中的控制措施,以保证施工的质量及后续钢桩与组块顺利对接。     

新桩型——挤扩支盘桩的施工与应用

挤扩支盘桩是一种新的桩型 ,是在普通灌注桩的基础上 ,根据不同土层可以挤扩多节支盘 ,提高了桩的承载能力。本文从挤扩支盘桩的基本原理、作用机理、施工主要机具和设备、施工工艺流程、质量控制标准、工程应用实例及技术经济分析等方面进行介绍     

中心井悬挂式多孔钻井基盘系列

“中心井悬挂式多孔钻井基盘”系列,是中国海洋石油南海西部公司工程技术人员在自营开发工程中,为适应预钻井作业需要,研制出来的经济、高效系列产品。自 1988年完成首座钻井基金设计、制造、安装至今,在南海累计生产/安装基金 4座。本文详细介绍了该系列产品的原理、结构特点、强度校核、制造、后下基盘技术、偶数孔基盘建造技术及该产品的行业标准编制;其中该系列产品的导向、定位方法及后下基盘技术极富创造性。     

吸力桩基础设计与建造安装关键技术研究

以南海某工程项目为例,在简要介绍吸力桩基础结构特点的基础上,对吸力桩基础方案进行比选,而后详细介绍了吸力桩基础设计关键技术,包括设计基础、主要设计校核工况、基础承载力计算、吸力桩置入过程分析等,最后论述了吸力桩基础建造及海上安装的关键技术,重点包括建造过程的建造工序、焊接质量控制、焊接变形控制、尺寸控制、精度控制、重量...     

番禺油田海底水下基盘更换方案设计与安装实践

南海番禺油田由于基盘管线壁厚最薄处仅有5 mm,有发生泄漏的风险,决定对其进行更换。对多种基盘更换方案进行了详细论证,最终采用在旧基盘侧安装新基盘的实施方案;对新基盘结构形式及关键部位进行了设计和分析,确定了新基盘的位置,解决了新基盘的安装问题。番禺油田水下新基盘安装施工的成功,不仅避免了原油泄漏造成的经济损失,而且消除了原油泄漏对附近海洋环境污染的安全隐患,具有显著的经济效益和一定的社会效益。     

水下GPS定位技术在流花 4-1 油田井口定位中的应用

在国内首个采用深水开发模式自营开发油田——流花 4-1 油田(LH4-1 油田)的钻井作业中,要求对水下井口精确定位和井口导向基盘方位精确控制,为满足作业要求,采用了水下GPS定位技术。该技术利用水声相对定位技术与GPS水面高精度定位技术相结合的方式,经过比较分析水声定位技术三大系统长基线定位技术、短基线定位技术和超短基线定位技术的特点,在 LH4-1 油田水下井口定位作业中选用了长基线定位系统与GPS定位系统组合形成的组合定位系统,编制了水下无线罗经和水下机器人配合下水下井口精确定位及井口导向基盘控制的详细施工程序。作业后测量表明,定位精度均满足设计要求,取得了良好的实施效果,圆满解决了 LH4-1 油田钻井水下井口精确定位及基盘方位精确控制的难题。      

挤扩多支盘桩在设计院科普楼工程中的应用

挤扩多支盘桩是在普通混凝土钻孔灌注桩的基础上衍生出来的一种新的桩型,它与普通混凝土灌注桩相比,承载力有显著的提高。作者通过挤扩多支盘桩在实际工程中的应用,结合此种桩在东营地区的静载荷试验结果,介绍其构造特点和承载力经验公式,供工程设计人员参考。