海洋石油钻井平台工程地质条件评价技术研究

海洋石油钻井平台是海洋油气勘探开发的重要手段,其安全就位和稳定施工,与井场区海底的工程地质条件密切相关。就事关平台安全的工程地质条件预测评价技术作了研究,评价预测了与自升式钻井平台稳定作业有关的软弱下卧地层的穿插和持力、海底斜坡条件下工程地质层稳定性、半潜式钻井平台的锚固力以及不同底质条件下海底底流的冲蚀。推荐了实践有效的半经验计算公式,为海洋石油钻井平台井场工程地质条件的稳定评价提供参考。     

自升式平台分段延时插桩法在浅层气海域的应用

海底浅层气一般指海床浅地层内聚集的气体,是一种典型的海洋灾害地质类型,施工作业时一旦发生灾害,将对生命财产造成不可估量的损失。本文通过介绍海底浅层气的性质和危害,同时对辽东湾浅层气海域的进行工程物探资料分析,结合浅层气海域地层物性的特点,针对带桩靴的自升式平台在浅层气海域桩的插桩过程中存在的风险,提出了自升式平台分段延时插桩方法。并通过实践,指导中油海6平台在该海域的成功插桩,验证了该方法在浅层气海域插桩的可行性,同时实现了桩靴式自升式平台在该区块作业的零突破,具有一定的指导意义。     

关于海底底质不稳定性及其调查方法

近二十年来,随着世界大陆架和大陆坡石油、天然气矿产资源勘探开发的加速,多种海洋调查仪器在海上的使用(高分辨力地震勘探、旁测声纳、测深、浅钻和实验室土工试验资料)已开始揭示了海底潜在的各种类型的不稳定性地质现象.如何正确识别这些不稳定性地质现象的存在和试图预测它们的危害是直接关系到油气钻探、输油管线铺设和其它各种海洋建筑物设置的成败以及作业人员生命安全的关键问题之一.美国、英国、挪威等国家为满足浅海油气开发的需要,都不同程度地开展了这种调查和研究,尤其是美国在墨西哥湾的密西西比河三角洲地区进行了较高程度的研究.自1977年以来,我部和石油部也着手探索北部湾、珠江口和长江口外的陆架地区的工程地质问题,尤其是珠江口外地区,为自升式钻井平台预选锚地和井位提供了海底工程地质资料,并发现了某些海底不稳定性的地质现象.开发海底油气资源、改造和利用海底环境,只有依靠研究海底各种地质因素,摸清它们的规律,并巧妙地利用这些规律才能实现.本文试述有关影响海底不稳定性的因素,其表现形式、触发机制以及调查方法等,不足之处望惠指正.     

插桩引起的黄河水下三角洲工程地质条件变化——以埕岛油田区为例

黄河三角洲埕岛油田开发中,平台就位作业一般采用插桩基础,对井场的海底地貌、浅表地层产生扰动破坏,拔桩后形成桩穴,桩穴重新充填后,地基土工程性质会发生变化.通过对平台拔桩移走后的海底场地进行水深测量、浅地层剖面特征调查以及场地中桩穴内外地层工程地质条件的对比分析,给出了埕岛油田海域因插桩引起的工程地质条件变化特征,并对桩穴内外工程地质条件的变化成因进行了分析.     

南海北部地震波的特点及其地质解释

本文所讨论的地区是指112°—119°E,17°—22°N之间的南海北部海区(图1).从海底地貌上来讲.它包括了南海北部大陆架,大陆坡和深海盆等地貌单元的主体部分.在这些不同的地貌单元上,地震波的特点也不相同.本文将根据1980年地质部南海地质调查指挥部和美国拉蒙特-多尔蒂地质观测所联合调查南海时所获得的地震资料,来讨论这些不同地貌单元上的地震波特点以及它们的地质解释.     

全新世长江水下三角洲浅层物探资料的地质意义

近年来,随着海区第四纪地质研究的深入,为开展全新世长江水下三角洲沉积模式的研究,我局在西起长江沿岸、东至124°E,北起 32°N、南至30°10′N的四万平方公里测区内进行了3000公里的测深和浅地层剖面测量工作.浅地层剖面调查采用EG＆G公司的地层剖面系统.大量浅地层剖面结合浅钻进行的地质解释,提供了该三角洲研究中重要地质问题的依据和佐证.加强了海区浅部地层划分、厚度变化、区域分布规律,和浅部地层不稳定性的研究.一、地震反射层序的划分及其特征(一)层组的划分:沉积过程中由于岩层的密度、速度差异,沉积物内出现了声学层面和不整合面的两种物性波阻抗界面.浅地层剖面利用声波在海水和海底沉积物中的传播和界面上的反射,根据声波到达海底和各个界面的传播时间及其在地层中的速度来研究海底沉积层.根据这个原理可以按以下原则划分浅地层剖面:     

我国东部海区海底不稳定因素及其对海洋工程建筑的影响

大陆架石油、天然气资源的勘探开发、海底隧道的建筑、海底电缆和输油管道的铺设、钻井和采油平台的井位和锚地的选择、沿海港工码头和核电站等厂房设施的建造首先将要考虑到海底的稳定程度,因为它直接关系到建筑设施的成败和作业人员的生命安全,因此研究海底的不稳定因素有着十分重要的现实意义.对海底的各种地质情况进行研究,摸清它们的特征、发展规律和相互关系,并根据各种工程建筑的要求,才能利用有利的环境因素,选择适当的施工地点和线路,避开海底不稳定地区,采取有效的施工方案,以期减少不必要的损失和达到预定的经济效益.近十多年来,国外对海洋环境地质或海底不稳定性研究发展较快,无论从理论和实践都积累了丰富的经验,而国内由于起步较晚,在研究手段和装备上与国外还有一定差距,所以有关这方面的研究报告和理论文章尚不多见.但随着我国经济建设的需要,对于海底不稳定性的研究已越来越得到重视.     

就位抛砂对CB151井场及坐底式采油平台基础沉降的影响

由于埕岛油田近岸区井场地质条件复杂 ,要求坐底式平台每一次就位作业时 ,必须进行抛砂平整 ,从而导致地层土力学性质变化 ,并对下一次坐底式平台安全就位产生影响。以 CB1 5 1井场的典型资料为例 ,介绍了近岸海域井场的一般地形、地貌特征及工程地质条件差异 ,通过对坐底式平台基础沉降的分析 ,计算了坐底区、抛砂区、正常 (自然 )区 3种类型海底在外界因素作用下可能发生的沉陷量 ,总结了该类井场的一般特点 ,并对今后的坐底式平台就位作业提出了措施与建议     

喷冲系统降低拔桩阻力有效性的试验研究

自升式作业平台是勘探开采海洋油气资源的重要装备。在其使用期内,需要多次移动位置。移动之前,自升式平台通过桩腿拔出桩靴。拔桩过程可能因地质条件复杂而费时费力。喷冲系统对降低拔桩阻力的功效明显。通过单喷嘴试验,本文研究不同地质条件下的喷冲参数变化规律,并探讨参数之间的相互影响。通过桩靴模型喷冲试验,验证喷冲系统降低拔桩阻力的有效性。试验结果将为进一步设计能够有效降低自升式平台拔桩阻力的喷冲系统提供技术支持。     

冬季东中国海环流中的中尺度涡旋数值模拟

采用高精度的POM模式 ,考虑了海底地形、外来流、长江径流、海面风应力、海面热通量等多方面因素的影响 ,模拟了冬季东中国海环流结构。模拟结果显示 :在黄海东部很可能存在两个涡 ,中心分别在124°37′E ,37°N ,124°E ,35°30′N ;东海北部存在一个大型的气旋式涡旋 ,其中心位置在125.1°E ,30.5°N附近 ,该涡旋是由东北向的台湾暖流、西北向的黄海暖流及南下的沿岸流组成的封闭结构 ;日本九州以西黑潮入侵分支形成一涡旋 ,黑潮分支是形成此涡旋的直接动力因素 ,另外地形和冬季盛行的偏北风也对该涡旋的形成有一定正面影响。     

厦门港湾浅地层剖面分析及其工程地质意义

本文以水下浅地层剖面仪探测资料为主,结合钻孔、旁视声纳及综合环境调查资料,(?)定出各沉积区域界限,分析相应海区的地层组构特征,初步评价了工程地质条件,确定了海底不稳定性类型,并指出其潜在的威胁。     

东海海底地形趋势分析

本文对东海120°—130°E、24°30′—33°N的范围,采用数理统计方法对海底地形进行了趋势面分析.通过多项式趋势面的计算所取得的五次趋势面图,宏观地反映了该区海底区域性的地形特征,并且与该区地形发育过程相吻合.     

东海水中钙和镁的分布变化与水系及上升流关系的分析

本文指出,海水中Ca和Mg的分布变化不仅能定性地鉴别水系的类别,而且还能半定量地划出它们的流经范围。在夏季,位于32°N、126°E东海海区周围Ca和Mg分布异常,含量较其它海区都高。这与海底分布着的一块孤立的软泥位置十分吻合。在该海区,由于涌升流存在,将海底沉积物中溶解态Ca和Mg带至上层。可见,Ca和Mg的分布异常区与水系、上升流及海底沉积物都有非常密切的关系。     

莺歌海中部区域硬质海底特征及其工程影响

通过对莺歌海中部区域调查资料的研究发现,该研究区存在起伏不平的硬质海底。多波束测深和旁侧声呐资料显示,其反射强度明显或略微强于周围底质,区域分布呈现不均匀性。硬质海底集中分布于地形等深线舌状体附近。地层剖面资料表明,硬质海底区域与浅部地层结构密切相关,即与A层很薄或者缺失而直接裸露B层有着密切关联。地质取样结果显示,A层土质为非常软的褐灰色黏土,下伏B层为硬到坚硬的棕黄色粉质黏土(代表氧化沉积环境)。进一步研究表明,硬质海底区主要分布于埋藏古河道/古湖沼区域外、距离较近的边缘地带,二者呈现一定的相关性,证明了硬质海底区域为海退时期地层裸露而形成。通过对硬质海底特征的认识,分析、探讨其成因和工程影响,对海底管道路由设计、施工、维护运营,自升式钻井船插桩就位以及抛锚稳定性等具有一定的指导意义。     

长江口区化学耗氧量的分布特征

根据“三峡工程对长江河口区生态与环境的影响和对策”的研究要求,为掌握工程兴建前长江口环境状况,我们于1985年8月一1986年5月,对122°-124°E,30°45′-32°00′N海域及受潮汐影响的江段进行了调查。本文根据5个航次的调查资料阐述了长江口海域化学耗氧量(COD)的分布特征。     

东海西部海域工程地质条件评价

根据东海西部海域浅部地层的成因、地质年代及沉积层序,将晚更新世末以来的地层自上而下划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ工程地质层。又根据所遇地层的岩性、厚度,埋藏条件及物理——力学性质的不同分若干亚层。东海西部海底不稳定因素有:地震、浅层气、滑坡、崩塌、侵蚀与沉积作用、海底地貌形态。综上因素将东海西部海域划分为:长江水下三角洲工程地质区、浙东海域工程地质区和陆架平原工程地质区。     

基于数据库的钻井平台插桩就位预测系统设计与实现

为满足海上自升式钻井平台的合理选型,设计制作了钻井平台插桩就位预测系统。该系统实现了海底地质构造成分、周围管线电缆信息、就位处老桩靴印影响、对接生产平台结构布置等数据信息的统一管理,并结合钻井平台插桩就位的工作经验,将钻井平台选型及就位方案设计过程规范化、模型化。通过对数据库的不断完善和应用,完成钻井平台、生产平台、海底地质资料的存储、管理及应用。     

南海西部灾害性地质研究

灾害地质学(hazard geology)是研究对海底工程,特别是海洋石油工程能够产生直接危害,或具有潜在性危害的地质因素的特征及分布规律的科学。在过去几十年的海上石油开发中,由于事先未能对灾害性地质进行详细调查而造成重大损失的事件不乏其例。1973年3月,墨西哥湾一钻井平台,因浅层天然气喷发引起火灾,数千万美元的仪器设备毁于一旦。1977年南海莺歌海盆地作业的一架自升式钻井平台,在水深75m处插桩时,由于埋藏古河道的影响,地层分布不连续，两只柱腿插在古河岸上,至海底以下3m即稳定,另一只桩腿落入古河床,插入21m尚不稳定,致使钻井平台倾斜,后被迫移位才免遭于害。灾害性地质问题的研究已成为海洋石油和天然气开发成败的关键问题之一,因而引起了国内外有关部门的极大重视。1985-1987年,中国科学院海洋研究所受南海西部石油公司的委托,对珠江口以西至北部湾东部的广大海域,进行了大规模的灾害性地质、工程地质的普查及井位调査。调查中先后使用了“科学一号”科学考察船和“南海502”、“南海503”等工程物探及工程地质调查船,在海上进行了七千余公里的综合性工程物探测量,为研究调查区灾害性地质问题积累了丰富的资料。     

汕头海域海底光缆路由条件及评价

根据在东南亚至日本海底光缆汕头段（300m水深以浅）路由勘察中所获得的多波束、侧扫声纳、浅地层剖面、柱状取样等资料,结合勘察区的自然环境特征,对路由区的自然环境条件、海底工程地质条件进行了详细的分析,并对该段路由条件进行了综合评价。研究表明,此段路由在大陆架区域路由条件较好,适合海底光缆的铺设;在大陆架与大陆坡结合带路南条件相对较差,应做好应对措施。     

东海大陆架沉积物中的放射虫

利用海洋沉积物中放射虫的研究资料来判別海底地层和解决与海洋学有关的问題, 系探索海洋资源的手段之一。近年来,一些国家对世界大洋的调查研究工作进展很快，目前,除北冰洋外；几乎对各大洋的大部分海域都进行了钻探取样。其中,用放射虫沉积岩样结合地层学进行分析划带的工作已有很大进展。东海大陆架范围辽阔,资源丰富,亟待开发利用,但对其海底情况过去了解较少。为配合当前渔场调查和海底矿产资源的探测,对海底沉积物及有关方面进行调查研究是急需的。本文就东海大陆架部分地区(东经121°30′-127°,北纬26°30′-32°30′；图1)海底沉积物中的放射虫进行研究整理、以供作海洋开发的基础资料。