埋藏古河道对海洋石油平台安全性的影响研究——以渤海某油田开发项目为例

埋藏古河道作为一种灾害性地质特征,可能对钻井平台就位、海上桩基的打入及桩基安全造成不利影响。渤海某油田开发项目在工程物探调查中发现在预定平台位置处有埋藏古河道。为保证油田顺利开发,开展了埋藏古河道对海洋石油平台安全性的影响研究。通过埋藏古河道对钻井平台就位的影响分析,对桩的可打入性的影响分析和对桩基承载力的影响分析,成功探索出了油田开发项目中遇到埋藏古河道的解决思路。该灾害性地质特征的成功论证,既保证了该项目的顺利进行,又探索出了油田开发项目中遇到该问题的解决思路,对我国海洋石油的开发有借鉴意义。     

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。     

山东半岛东北部滨浅海地区灾害地质

通过浅地层剖面、岸滩剖面测量、遥感解译等资料,对山东半岛东北部滨浅海地区的主要灾害地质进行了研究。研究表明,研究区域内主要存在埋藏浅层气、埋藏古河道、海岸侵蚀等几种灾害地质,并对各种灾害地质的形态及空间分布特征进行了论述,最后绘制了研究区域内灾害地质因素的平面分布图。     

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。     

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.     

莺歌海油气资源开发区工程地质和灾害地质特征

根据单道地震、浅地层剖面、旁扫声纳和海底取样等实测资料,分析和评价了莺歌海油气资源开发区的工程地质和灾害地质环境。研究结果表明,研究区海底地形地貌较为复杂,存在潮流沙脊、侵蚀冲沟、海底沙波、麻坑、埋藏古河道和古湖泊、浅层气、埋藏珊瑚礁和滑塌断层等潜在的灾害地质因素,对海上石油平台和输油管线等工程设施构成直接或潜在的危害。根据地形、地貌和沉积物物理力学特征,将研究区划分为内陆架堆积平原区、陆架潮流沙脊区、内陆架侵蚀平原区、外陆架平原区和大陆坡区5个工程地质区。其中研究区东部的潮流沙脊区和东南部的陆坡区,海底地形复杂,活动性的潮流沙脊和断层发育,是海底工程建设的危险区,应引起高度重视。     

粤东汕头近岸海域灾害地质风险综合评价

基于粤东汕头近岸海域地质和地球物理资料,通过对物探数据进行解译,查明了该区域内主要有活动断层、埋藏古河道、浅层气、不规则浅埋基岩等灾害地质类型,并结合层次分析法和模糊数学法建立了以断层、埋藏古河道、浅层气、浅埋基岩为评价指标的风险评价体系,得出海域内的不同区块的风险性等级,共分低、较低、中、较高、高5个等级。研究区超过70%的区域灾害风险不高,高风险区分布在榕江外河口、海门湾南部,主要受埋藏古河道和断层影响。较高—高风险区工程地质条件较差,存在的不良地质条件可能会给海上工程建设带来风险,选址时应尽量避开此类区域。评价结果与已查明的灾害分布特点吻合,对以后海上工程项目施工有一定的参考价值。     

南黄海灾害地质及地质环境演变

利用浅地层剖面、卫星遥感及钻孔资料,研究了南黄海灾害地质类型及其分布,编制了南黄海灾害地质图。南黄海灾害地质类型很多,包括活断层、地震、海岸侵蚀、海岸淤积、沙波、现代潮流沙脊、古潮流沙脊、水下三角洲、古三角洲、古河道、浅层气、埋藏古河道、埋藏古三角洲和埋藏古湖沼洼地等。它们的分布范围很大,特别是在122.5°E以西的海域和海岸带地区,海洋灾害地质类型分布密集。晚更新世以来黄海地区发生了3次大规模海进,3次海进之间还经历了两次较大规模的海退成陆过程,这些过程决定了南黄海海域复杂的海洋灾害地质类型及分布。南黄海众多的灾害地质问题将会对海底工程建设安全构成很大威胁,应该引起高度重视。     

南黄海西部滨浅海区灾害地质因素特征及分布规律

根据浅地层地震剖面的解译结果,对南黄海西部滨浅海区灾害地质要素进行了识别。结果表明,研究区存在多种灾害地质要素,包括海岸侵蚀与淤积、水下浅滩、浅层气、埋藏古河道和古三角洲、沙脊、陡坡、沙层液化、冲蚀沟槽、滑坡、差异性压实断层等等。探讨了灾害地质要素的特征和分布规律,并绘制了主要灾害地质要素分布图。     

广西近海灾害地质因素及声学反射特征

利用高分辨率地球物理资料及相关历史资料,对北部湾北部的广西近海灾害地质因素进行了地质地球物理解译,识别出海底沙波、海底沙脊、塌陷洼地、冲刷沟槽、浅层气、残积砂体、地层间断、埋藏丘、埋藏古河道等多种灾害地质因素.根据它们出现的频率、规模及声学特征可知:浅层气和埋藏古河道是广西近海最为发育的灾害地质因素,其对海洋工程的施工与建设有较大的危害性.     

青岛近海灾害地质研究

利用全覆盖的多波束测深、侧扫声纳和浅地层剖面等声波探测数据,分析研究了青岛近海灾害地质类型及其声学反射特征,编制了青岛近海灾害地质图。青岛近海灾害地质主要有:活动断层、潮流沙脊、活动沙波、海底滑坡、出露基岩、礁石、埋藏断层、侵蚀沟槽、潮流三角洲和埋藏古河道等。根据其危害程度和成因对该海域的灾害地质类型进行了分类,并对其形态特征、空间分布、成因机制及对海洋工程建设的影响进行了分析讨论。结合前人研究成果,探讨了构造运动、海平面变化和现代水动力等地质环境因素对青岛近海灾害地质形成和分布的影响。通过对青岛近海灾害地质研究,可为该地区海洋工程建设和防灾减灾提供理论基础。     

东海陆架典型海洋灾害地质因素及其声反射特征

浅地层剖面探测、侧扫声纳探测、多波束测深等地球物理方法是识别海洋灾害地质因素的主要手段。根据多年来在东海陆架开展的多项海洋调查项目获得的资料,在东海陆架识别出多种海洋灾害地质因素,主要的有海底滑坡、浅层气、沙波、埋藏古河道、沙脊等,并对它们的声反射特征进行分析。各种灾害地质因素因其独特的成因机制,对海洋工程设施的影响也不同。     

东海西湖凹陷中南部灾害地质因素及分布

东海西湖凹陷中南部是目前东海陆架油气资源较为丰富的区域之一,已经开发的有平湖和春晓两大油气田,过去数十年中,海洋地质工作者为确保石油钻探平台安全就位和施工开展了大量井场调查工作,但是仍有少数井位出现了平台桩腿穿刺和不均匀下陷等状况.究其原因,认为井场调查多侧重于单点地质条件评价,对区域海底潜在灾害地质因素的发育规律、分布特点和致灾机理的认识不够.为此,利用历年海洋基础调查资料加以总结研究,就区域范围的潜在灾害地质因素类型及分布作出探讨.初步识别的类型有:海底沙波、海底冲刷侵蚀区、侵蚀槽、侵蚀坎、海底麻坑、浅层气、高压浅层气、透镜状地质体、埋藏古河道、埋藏滑塌体、浅层微断层等.这些灾害地质因素在当前地质条件下处于相对的稳定状态,是潜在的地质灾害,一旦受外力机刺触发,就有可能对海底构筑装置产生灾害性影响.以物探数据为基础,重点叙述其类型特征、存在状态和分布范围,以期为后续的井场地质调查工作提供基础资料.     

山东半岛南部滨浅海区的海洋灾害地质

随着人类开发利用海洋的深入发展,世界各海洋国家都在实施新的海洋战略。作为自然灾害之一的海洋地质灾害,越来越受到人们的重视。根据2009年在山东半岛南部滨浅海区实测的3 000km的高分辨率浅地层剖面资料,识别出研究区主要潜在的海洋地质灾害因素,着重探讨了浅埋不规则基岩面、埋藏古河道、浅层气、浅层断层等灾害地质的埋藏特征和分布范围,编制了研究区灾害地质分布图,并分析了这些灾害地质的形成机制及危害性,该研究可为海洋资源开发及海洋工程建设提供科学依据。     

基于锥形破坏面的桩靴式钻井平台插桩阻力分析

在分析桩靴式钻井平台插桩过程中地基土的破坏形式的基础上,将桩靴下土体破坏面假定为锥形面,根据极限平衡理论,推导出了均匀、双层地基土中基于被动土压力的插桩阻力计算公式。通过插桩实例对所推导的公式进行了验证,分析比较了极限承载力与插桩阻力的异同,讨论了插桩阻力计算公式推导过程中土体假设为锥形破坏面的合理性,认为本文推导的插桩阻力计算公式作为桩靴式钻井平台插桩深度预测方法更接近实际插桩结果。     

混合破坏模式在自升式钻井平台插桩中的应用

自升式钻井平台插桩深度分析要求高,难度大,可检验性非常强。常规计算模式主要为“穿刺破坏模式”和“排挤破坏模式”。对于某些地质条件复杂的井场,按这两种模式分析计算的结果仍存在个别预测不准的情况。因此,如何提高钻井平台插桩分析的准确性,是目前需要攻克的一个技术难点。在总结工程插桩实践经验的基础上,提出了一种新的分析模式,即“混合破坏模式”。以南海一个工程实例进行具体分析,该井场应用“混合破坏模式”分析的插桩结果与实际结果较为吻合。并对数个复杂井场的实际插桩结果进行了统计分析,总结了桩端土体破坏模式的影响因素及“混合破坏模式”的特点,为在复杂地层中进行插桩分析提供了参考。     

辽东湾北部浅海区海洋工程地质特征

通过对浅地层剖面仪、侧扫声纳和海底取样等实测资料的详细分析,揭示了辽东湾北部浅海区的自然地质状况和复杂的海洋工程地质特征。该海区海底地形地貌较为复杂,存在海底冲刷深槽、埋藏古河道、浅层气、潮流沙脊与潮沟、埋藏古陡坡、软弱土层及可能的砂土液化层等潜在灾害地质因素,对海上构筑物存在直接或潜在的危险性,应引起高度重视。     

渤海海峡海域灾害地质研究

渤海海峡是黄渤海物质交换的通道,地质环境复杂,存在多种灾害地质因素。通过高分辨率浅地层剖面资料精细解译,结合前人研究成果,系统研究了渤海海峡海域的主要灾害地质的分布规律及其与环境演变的关系。研究表明,渤海海峡海域灾害地质类型复杂多样,包括潮流沙脊、潮流冲刷槽、浅层气、埋藏古河道、活动断层、不规则基岩等,它们在分布和成因上既有区别又有联系。晚更新世以来的渤海海峡海域的构造运动与"海侵-海退-海侵-海退-高水位"的沉积环境演变,共同决定了该区域海洋灾害地质的发生与发展。研究圈定了海底灾害地质类型及浅埋藏灾害地质类型的分布规律,对渤海海峡海域未来的工程建设和防灾减灾提供了理论基础。     

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。     

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。