海上自升式钻井平台插桩阶段桩靴承载力计算

为了准确预测海上自升式钻井平台插桩阶段贯入深度,引入流-固耦合理论,建立了饱和黏土条件下土-桩靴系统的有限元模型,利用该模型对桩靴贯入均质与非均质黏土时的桩靴承载力系数进行了数值计算。结果表明,桩靴承载力系数的大小主要取决于土体强度和桩靴贯入深度：对土体强度非均匀系数较低的土体,桩靴承载力系数与桩靴贯入深度正相关,而土体强度非均匀系数较大的土体桩靴承载力系数与桩靴贯入深度呈负相关;当桩靴贯入深度为20 m左右时,桩靴的极限承载力系数为10.30（不考虑土体回流作用）和12.25（考虑土体回流作用）。给出了插桩过程中桩靴承载力的计算方法,并利用此方法计算了渤海5号平台在特定土质条件下桩靴的贯入深度,提出的计算方法由于考虑了整个插桩过程中土-桩靴相互作用、土体的非线性特性、桩靴底面的端阻力和桩靴侧面阻力等影响,预测的桩靴贯入深度更为合理,与传统计算方法的结果相差20%左右。图9表2参25     

遗留桩坑对自升式平台滑移风险的影响及对策

运用有限元分析方法研究了前期作业遗留桩坑对自升式钻井平台滑移风险的影响,提出了降低滑移风险的对策,并进行了实例分析。考虑流体在孔隙结构中的渗流、滑动摩擦接触以及材料与几何非线性,建立了桩-土相互作用的流固耦合有限元模型,通过数值模拟结果与已发表文献中实验结果的对比,验证了模型的可靠性。利用建立的模型分析了前期作业遗留桩坑影响下的桩基土体破坏过程、运移形式及遗留桩坑对桩-土相互作用的影响,结果表明:插桩初期遗留桩坑底部与桩靴底部出现塑性破坏区域,然后破坏区域随着压载的增加不断增大,直至形成连续滑移面;桩靴周围土体的运移形式随着桩靴与遗留桩坑距离的增大出现明显变化;随着桩靴-遗留桩坑中心距的增大,峰值水平滑移力先增大再逐渐减小。在最终位置插桩前以适当的距离和深度进行试踩可有效降低平台滑移风险。     

带桩靴钻井平台插桩过程土压力变化规律研究

为了解决自升式钻井平台在实际插桩过程中实际插桩深度与预测深度误差过大以及可能发生的穿刺问题,需要摸清自升式钻井平台插桩过程中桩靴周围土压力变化规律。为此,在渤海近岸处完成了多组插桩试验,试验利用土压力计测量插桩时桩腿周围应力变化。按照合理方案埋设土压力计,很好的完成了径向、切向和垂向土压力变化规律的研究,为海上钻井平台插桩设计和施工提供科学依据和指导。试验表明,插桩时,桩腿对周围土体的径向影响范围为桩靴直径的3倍,对周围土体的垂向影响范围大于插桩深度的3倍。     

自升式钻井平台冲桩对拔桩阻力影响研究

自升式钻井平台插桩较深,拔桩时出现周期长、拔桩困难等问题。为了提高拔桩效率,对拔桩系统尤其是桩靴底部喷嘴冲桩效率进行试验研究。以某深水钻井平台为原型设计桩腿、桩靴模型,选取渤海滨海原状土为试验场地,进行冲桩和拔桩试验,明确了不同冲桩条件和拔桩阻力大小的关系。结果表明,当冲桩孔面积达到桩靴面积1%时,拔桩阻力减小40%左右,因此冲桩对破坏桩靴底部吸附力作用明显,是应对拔桩困难的有效手段。     

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。     

硬土层地基破坏模式及承载能力有限元分析

存在硬土层的层状地基承载能力分析是自升式平台插桩分析的关键问题。目前对于成层土地基的极限承载力往往采用近似的方法进行计算,对地基土的破坏机制以及中间荷载下土体的应力、应变情况等问题未得到很好的解决应用有限元法(FEM)对自升式平台在硬土层地基中插桩时地基土的破坏模式和承载能力进行了分析,研究表明,B/H越大,下伏软土层越容易发生塑性破坏,极限承载力明显下降,当B/H<0.3时可以忽略下伏软土层对地基承载力的影响有限元法与3:1扩散法计算的地基极限承载力结果十分接近,通过对某平台就位实例的分析表明,有限元法分析结果与实测结果较为吻合。     

自升式钻井平台就位时老脚印对桩靴性能的影响分析

由于受到老脚印影响,自升式钻井平台在老脚印附近位置就位时桩靴不可避免地要受到变化的偏心荷载作用,严重威胁着平台的就位作业安全。对自升式钻井平台在老脚印附近位置就位过程中桩基土体破坏机理受老脚印的影响进行了分析,在此基础上,根据桩靴不同阶段的受力特征将就位过程抽象为4个阶段,并以这4个阶段为4种不同的工况,对老脚印对桩靴结构性能的影响进行了分析。结果表明,自升式钻井平台就位过程中桩靴着力一侧桩腿、弦杆连接区杆件的应力较高;随着桩靴不断压入地层,桩靴底部承载面积增大,桩靴内部构件所受剪切应力显著减小:桩靴压桩至原有老脚印底部,受地层水平向强度分布不均的影响,较硬地层一端的组合应力并未因桩靴与桩基土体接触面积的增大而减小,相反由于端部硬地层的作用而大幅度增大,就位作业时应予重视。     

Spudcan基础贯入对固定平台基础影响

针对临时工作平台桩靴基础(Spudcan)压入土层对固定海洋平台桩基础的影响,进行了实验研究.研究发现,Spudcan压入对土层的扰动区域为距离桩靴边缘一倍半径的环形区域.固定平台桩基础顶端位移随Spudcan基础压入深度的增加而增加.砂土地基密度越小,桩靴基础压入引起的桩顶位移越大.压入到一定深度后,Spudcan半径和压入速度对桩顶总位移量影响不大,但影响位移发展过程.Spudcan半径和压入速度越大,桩顶在压入初期位移越大.柱顶位移随桩与桩靴之间距离增大而增大.     

一种鸡蛋壳地层穿刺监测与预警结构及其作业方法

为了解决自升式钻井平台插桩遇“鸡蛋壳”地层发生穿刺导致船体失稳这一世界性难题,中国海洋石油工程技术人员创新性地提出了一种鸡蛋壳地层穿刺监测与预警结构及其作业方法。针对自升式钻井平台在南海多个油田的复杂地层插桩发生穿刺、桩基失稳等情况,通过在自升式钻井平台桩腿桁架上加装静力触探结构,在桩靴底部进行CPT试验,记录桩靴以下包含鸡蛋壳层段在内的地层参数,定量分析穿刺发生的可能性,从而对可能发生的穿刺提出预警,及时对就位插桩作业做出调整。数值模拟计算结果表明,该结构与作业方法可靠有效,对理论计算存在穿刺的地层进行了准确的监测与预警,有效避免了穿刺的发生,对插桩安全控制起到了积极作用,提高了海上大型设备安全。     

自升式钻井平台冲桩系统优化设计研究

为了减小拔桩阻力,自升式钻井平台都配备有冲桩系统,用于在拔桩过程中对桩靴上、下土体进行冲桩。提出了一种自升式钻井平台冲桩系统优化设计方法,给出了桩靴底部吸附力计算方法,以及渗透性较差和较好土体的冲桩分析方法,研究了喷嘴数量和喷嘴布局形式对于冲桩效果的影响,并以某新式平台为例,进行了桩靴底部冲桩系统的优化设计。研究结果表明,冲桩喷嘴越多,喷嘴布局越均匀,冲桩效果越好。优化后的冲桩系统布局形式比原设计布局形式在冲桩效率上提高了约1倍。     

基于代理模型的自升式海洋平台桩靴结构优化

自升式海洋平台桩靴作为平台的重要组成部分存在结构庞大笨重、应力分布不均等问题,以自升式海洋平台JU2000E桩靴为研究对象,应用Ansys软件建立有限元模型,依据美国船级社（ABS）规范对其在预压载工况和风暴自存工况下进行强度分析与校核,采用桩靴各结构板厚作为优化设计变量,通过最优拉丁超立方抽样选取样本点,结合径向基函数（Radial Basis Function,RBF）神经网络算法建立设计变量和各响应的代理模型,并基于第二代非劣解遗传算法（NSGA-Ⅱ）对桩靴进行多目标优化。对优化后的桩靴进行仿真验证,桩靴重量减轻、应力减小且分布更均匀。     

海洋自升式钻井平台桩靴研究

独立插桩式海洋自升式钻井平台能否在海上安全钻井的最关键问题是它的桩靴是否设计合理。阐述了自升式钻井平台桩靴的种类与设计考虑因素。以一个100 m工作水深的自升式钻井平台的桩靴为例,分别对其在预载工况和风暴工况下进行了强度和稳定性的校核,符合标准要求。     

自升式钻井平台插桩问题探讨

插桩作业是自升式钻井平台重要的工作之一,也是平台出坞以后进行其他工作和平台迁航到作业地进行钻井作业的前提。在介绍国内、外自升式钻井平台插桩技术现状的基础上,对自升式钻井平台插桩作业问题进行了讨论,包括海洋调查、工程调查、平台的穿刺问题、平台插桩操作过程中的问题及升降锁紧等重要设备的性能分析。指出平台穿刺问题基本上都是对地层的地质结构分析不清,对地层的剪切强度计算存在问题造成的;同时也指出了平台插桩过程中应注意的问题。最后就我国的自升式钻井平台插桩作业技术发展提出建议。     

独立桩靴自升式平台抗滑能力计算方法研究

根据自升式平台栽荷的特点和桩靴与地基土的相互作用特点以及地基在垂直和水平组合力作用下的失效曲线，分析CCS和DnV两种计算抗滑能力方法和基本原理，有助于工程技术人员更好地掌握抗滑能力的计算方法。     

海上自升式钻井平台新型筒型桩靴承载力

为了比较筒型桩靴和传统典型桩靴装配平台的不同受力性能,详细分析不同桩靴型武对于桩腿刚性度和平台整体承载能力的影响.通过Swipe和固定位移比的加载方法,绘制了复合加载模式下筒型桩靴和传统桩靴基础的垂向荷载-水平荷载、垂向荷载-弯矩荷载、垂向荷载-水平荷截-弯矩荷载受力空间的破坏包络面和循环荷载条件下2种桩靴基础的垂向静...     

阿姆河右岸酸性气田井口冲蚀及对策

中亚土库曼斯坦阿姆河右岸气田群为高含H_2S和CO_2的碳酸盐岩气藏,单井产量高,井口设备均出现了不同程度的腐蚀。初步分析认为其原因是生产过程中仅考虑酸性介质对气井井口的化学腐蚀,而没有考虑气体流速对井口的冲蚀作用,极大地影响了气田的安全生产。为此,通过对节流阀上下游阀道、法兰面均出现明显坑状腐蚀的进一步分析,明确了化学腐蚀和气体冲蚀的交互作用是井口磨损的主要影响因素,气流冲刷腐蚀坑的化学腐蚀产物会加速冲蚀损害;进而借鉴冲蚀与腐蚀运行环境下的多相管流管道的磨损计算理论,计算了该运行环境下的冲蚀极限速度,得到了不同生产工况下节流阀的抗冲蚀流量;最后,根据气田生产情况,针对性地提出了按气井配产要求来选择采气树类型、节流阀通径及类型冲蚀的技术控制策略。此举为气田安全生产提供了工程技术保障。     

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库的渗流规律

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏储层非均质性强,边底水选择性水侵,渗流规律复杂,为了提高地下储气库的建库效率,需要研究储层在改建地下储气库多周期强注强采过程中的多相流体渗流规律。在获取有代表性的裂缝发育碳酸盐岩岩心较为困难的条件下,通过对天然岩心进行剪切造缝和多轮次气水互驱实验,研究了地下储气库气水过渡带在注采过程中的多相渗流规律,分析了裂缝合气空间贡献率以及储气库含气空间动用效果。结果表明:裂缝模型的相渗曲线近似于"X"形,多次气水互驱后相渗曲线基本没有变化,基质岩心模型相渗曲线经多次气水互驱后气水两相共渗区间变窄,共渗点降低;微裂缝对储层含气空间贡献率较高,微裂缝发育储层的含气空间利用率保持在较高水平,徽裂缝不发育储层的含气空间利用率逐渐降低并趋向稳定。因此,在微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库过程中可以在徽裂缝不发育储层布置生产井,同时通过控制边底水运移范围降低注入气损失,从而提高地下储气库的建库效率。     

山前地区深井超深井套管防磨与减磨技术研究

针对山前地区深井超深井钻井过程中套管磨损严重的问题,在分析套管磨损机理的基础上,开展了山前地区套管防磨与减磨技术研究,基于技术研究成果及应用实践,得到如下结论:1应用Power V等垂直钻井系统控制井眼轨迹,特别是上部井段的狗腿度和井斜,可明显减小侧向力和磨损量,缩短套管磨损时间;2应综合考虑套管磨损率、磨损系数以及钻杆耐磨带本身的磨损量,优选出效果最优的耐磨带;在狗腿度严重的位置,可考虑采用一定数量的橡胶钻杆卡箍来减轻对套管的磨损;3山前地区钻井液采用CX-300减磨剂能够显著降低磨损速率,减轻套管磨损程度,但在不同钻井液体系使用之前应进行优化分析以确定最佳使用量;4在迪那204井使用高密度钻井液体系,全部采用优选的高密度重晶石粉代替铁矿粉作为加重剂,整个钻进过程中未出现钻具及套管磨损,迪那204井易损件消耗量仅为邻井迪那203井的左右,防磨减磨效果非常显著。     

Biodiesel Projects Helpful to Ease Energy Shortage

Nearly 7,000 hectares of biodiesel forest will take shape in the northern province of Hebei in 2008, part of a national campaign to fuel the fast growing economy in a green way. In no more than five years, the Pistacia chinensis Bunge, whose seeds have an oil content of up to 40 percent, will yield five tons of fruit and contribute about two tons of high-quality biological diesel oil, according to the provincial forestry administration.