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     

序言

正21世纪是海洋的世纪,"海洋强国",已成为国家战略。随着海洋石油、天然气水合物等矿产资源的开发,以及填海造陆、港口建设、海底管线等海洋工程活动的增加,海洋地质灾害频发。为了保护海洋地质环境与工程活动安全,迫切需要对海洋工程地质条件进行全方位勘察与评价。海洋工程地质,在此背景下蓬勃发展。海洋工程地质的主要研究内容包括:海底沉积物工程地质特性、海底地形与地貌特征、海洋动力地质作用、海洋地质灾害过程机理与预测防控、现场与实验室的勘测技术与数据分析处理方法等。     

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.     

南海琼东南深水海区地质灾害类型与特征

南海琼东南深水海区是南中国海石油天然气资源潜在储量较为丰富的地区,油气勘探开发的力度正日益加大。但是,该海区处于南海大陆坡与西沙海槽区域,海底水深大,地形变化剧烈,水体动力环境和海底地质条件复杂,引发地质灾害的触发机制丰富,稍有疏忽,将给石油钻井平台带来巨大损失。在收集有关资料的基础上,对海底的地质环境务件作了研究,发现了一些有可能发生或潜在的地质灾害类型,并对其特征作了描述,以引起有关方面在石油钻井钻前井场工程地质调查和评价时予以重视。     

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。     

长江口外海区工程地质条件评价

随着东海石油普查与勘探的发展,自升式平台在海域占探已成为验证物探资料,勘探油气藏的最重要手段.为此自升式平台的锚地选择和井位附近的工程地质条件评价是极为重要的前提.本区由于自升式平台的锚地选择,同时由于上海新港的建设,海底电缆的铺设,长江航道的疏浚以及海底捕捞等工作,都对浅部地层的工程地质条件和不稳定因素评价提出了要求.本文结合全新世长江水下三角洲沉积的研究,根据大量浅地层剖面,占孔地层资料以及少量占孔地层采集的原状土的物理-力学指标,对长江口外海区(西起长江沿岸、东至124°E、南起30°10′N,北至32°N,进行工程地质条件和不稳定性的初步评价,今后随着工作的深入将不断地加深研究.     

大鹏湾海洋地质环境综合评价

2001年，我局在大鹏湾深圳海域开展了海洋地质环境与地质灾害综合调查研究，结合实测的海底地形地貌背景，根据潜在的海底地质灾害因素和海底工程地质条件等资料及水化学有害因子分析，综合研究了大鹏湾海域的海洋地质环境；利用综合指数法，对大鹏湾的海洋地质环境进行了定量、半定量的综合评价；为大鹏湾的海洋开发工程建设提出了几点建议。     

深水钻井安全的地质风险评价技术研究

大陆坡和深海盆地海底是不稳定的,如海底滑坡、滑塌、浊流、地震、断裂活动、浅层高压气囊等,对海洋油气勘探与开发所造成的灾害屡见不鲜.对于深海工程而言,开展潜在地质灾害因素及其危害性调查、科学地评价海洋开发的地质环境极为重要,它将直接为海洋开发部署与海底工程设施规划提供科学依据,关系到钻井、采油平台和海底管线等重大设施的安全问题,必须引起高度的重视[1,2].     

半潜式自航工程船“海洋石油278”开工建造

2010年7月19日，海洋石油工程股份有限公司、招商局重工（深圳）有限公司在深圳举行了5万吨半潜式自航工程船“海洋石油278”的开工仪式，这标志着这艘性能世界领先的半潜船提前开工建造。“海洋石油278”可以在全球无限航区航行，载重量53500t，下潜深度26．8m，是世界上第一艘拥有DP2功能的5万吨级以上的半潜式自航船，综合作业能力在国际同类船舶中处于领先地位，可以大幅提升海上平台组块的浮托安装、钻井平台的装卸与运输以及深水工程中的运输与安装作业效率。     

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。     

埕岛极浅海油田高速高效开发配套技术

针对埕岛油田复杂的自然地理和气候条件,生产中配套应用了适合浅海油田开发的油藏工程、钻采工艺、海工工程、油水井监测、自动化控制及油藏生产管理综合调整等技术,使一个浅海边际油田开发获得了较高的效益,并形成了独具特色的海上油田高速高效开发配套技术。     

埕岛油田海域气象规律研究与应用

气象海况是组织海上油田生产的重要依据，通过查询海区历史气象资料，分析研究埕岛油田海域的气象规律和特点，紧密结合油田区城地理、海上施工及平台、船舶等设施及装备的基本情况，针对油田生产、海上施工等受气象水文因素制约、影响的不同特点，提出科学的组织生产措施，提高生产效率，保障安全生产。     

台风海况下半潜式钻井平台动力性能监测与分析

半潜式钻井平台在海洋油气资源开发中发挥着重要作用,目前主要采用模型试验和数值模拟方法对其动力性能进行研究,非常缺乏台风等极端海况下半潜式平台动力响应的实海域监测数据。以某半潜式钻井平台为研究对象,构建了一套比较完善的平台动力性能监测系统,并对台风“杜苏芮”过境阶段的监测数据进行了分析。根据平台艏部气隙及运动监测数据推算了平台吃水及环境波高;采用随机波浪的统计分析方法,计算得到短期海况的有效波高、谱峰周期、能量谱等信息,通过与多种典型海浪谱对比发现Jonswap谱与所测波谱吻合较好;对平台的横摇、纵摇及垂荡运动进行了时域统计分析和频域谱分析,得到了台风海况下被测平台波频运动的实际响应特征,对于指导平台抗台作业具有重要意义。     

浅海海底地形变迁对海上平台动力特性的影响

海上平台在服役期间,由于周围自然环境以及水动力条件的改变,使得其所在海域地形条件与设计时相比有较大的变化,这势必会对平台的动态响应产生影响。以老黄河口海域埕岛“中心1号”生活平台为例,通过现场实测和数值计算,分析了海底地形变迁对海上平台动力特性所产生的影响,为该海域未来平台的设计和施工提供参考。     

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。     

极端海洋环境对海洋平台疲劳寿命的影响

基于渤海和南海的海洋平台设计环境条件,分析了近年来我国近海极端海洋环境条件的发生规律及其对海洋平台疲劳设计条件的冲击。采用Miner’s线性累积疲劳损伤准则和疲劳可靠性理论,研究了极端海况引起的疲劳损伤对海洋平台疲劳寿命的影响,提出了考虑极端海洋环境条件的海洋平台疲劳设计方法。研究表明,由于近年来全球气候变换带来的极端气象条件频发,导致海洋工程结构经历传统意义上的多年一遇海洋环境条件的概率大大增加,使得现行的海洋平台疲劳设计条件偏离了实际的海洋环境条件。数值算例表明,极端海况引起的疲劳损伤在总的疲劳损伤的比例大大增加,甚至成为疲劳损伤的主要部分。因此,这些极端海况引起的疲劳损伤对结构疲劳寿命的影响不容忽略,考虑极端海洋环境条件的海洋平台疲劳设计符合近年来的灾害性海况频发的现状。     

Ultimate Strength Analysis of Offshore Jacket Platform

- The ultimate strength analysis of offshore jacket platforms is a research project which has been developed in recent years. With the rapid development of marine oil industry, the departments of design and IMR (Inspection, Maintenance and Repair) in the offshore engineering have attached great importance to this project. The research procedure applies to both the stress check of new design platforms and the whole safety assessment of existing platforms. In this paper, we combine the pseudo non-linear technique with the linear analysis program and successfully analyze the ultimate strength of the space frame structure subject to the concentrated load and a real jacket platform subject to the dead load and environmental load.     

南海北部湾海洋工程地质特征

根据地球物理、声学探测及海底取样等实测资料详细分析,发现北部湾油气勘探开发区具有近岸、水浅等优越自然条件以及复杂的海洋工程地质特征。海底地形地貌较为复杂,存在潮流沙脊与潮沟、海底沙坡、埋藏古河道、浅层气、埋藏古陡坡、滑塌断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。尤其在东部,海底坎坷不平,活动性的潮流消脊、侵蚀沟槽、海底沙波及浅层气等很发育,是海底工程建设的危险区,应引起高度重视。     

The ICE-MOSES experiment: Mapping permafrost zones electrically beneath the Beaufort Sea

A novel variation of the geophysical technique known as MOSES, for Magnetometric Off-Shore Electrical Sounding, has been developed to map the electrical properties of the sea floor in Aretic regions. The particular target is the permafrost layer under the Beaufort Sea, a layer containing frozen or partially frozen sediment from 100 to 600 m thick underlying shallow sea water, typically 10 to 100 m deep, and several tens of metres of soft sediment. A detailed knowledge of the location and physical properties of the permafrost layer is essential for accurate interpretation of reflection seismic data. The permafrost can contain pockets, regions or layers of gas hydrate. The latter is both a possible resource and a hazard to drilling operations or hydrocarbon production. A local map of the permafrost zone is essential geotechnical information required prior to the construction of an offshore structure or pipeline.The MOSES method is particularly suitable for offshore electrical mapping as it can be made relatively insensitive to the shielding effects of the highly conductive sea water, in sharp contrast to many other electrical techniques. The transmitter is a vertical, long-wire bipole, extending from the sea surface to the sea floor. A commutated current is fed to two large electrodes: one near the sea surface and the other on the sea floor. The return current is through the sea water and the subjacent sediment. The receiver consists of two horizontal orthogonal coils located on the sea floor, and the data are measurements of two components of the magnetic field as a function of frequency and transmitter-receiver horizontal separation.The electrical conductivity of a sample of frozen material is much smaller than that of unfrozen or partially frozen sediment of the same type. Frozen and unfrozen thin layers are often observed sequentially throughout the geological section. The resistivity measured as a function of depth by an electrical logging tool is consequently highly variable. The resulting depth-averaged resistivity, the resistivity resolved by a surface electrical method, is macro-an-isotropic. An experimental design study reveals that both the vertical and horizontal averaged resistivities could be determined in a MOSES sounding without vertical scale distortion.A test of the methodology in very shallow water was conducted in the spring of 1986 at a site, approximate coordinates (70° N, 134.5° W), 85 km north-west of the town of Tuktoyaktuk. The instrumentation was lowered and subsequently recovered through holes in the ice which covers the Beaufort Sea at that time of the year. The transmitter power was obtained from a single lead-acid battery. Transmitter-receiver separations ranged from 10 to 300 m. A rapid increase in sediment resistivity with depth was observed. The higher resistivity values are consistent with those expected for a partially frozen zone.     

海上油田油套管数据库构建与智能推荐方法研究

海洋石油开发过程中面临着复杂多样的储层环境,对油套管的强度、密封性等性能提出了严格要求,合理选择适合的油套管对油气钻采至关重要。本文首先对渤海、东海、南海东部、南海西部海域进行了基础数据的收集,主要包括油田分布情况、油气藏特点;并进行双变量相关性分析,明确了海况参数与油套管技术参数的相关性。在此基础上,根据不同储层地质特点和差异建立了适用于各海域的海上油田油套管推荐体系;采用Django+MySQL为开发工具进行开发,形成一套基于Web前端的海上油田油套管数据库管理系统;最后通过渤海海域埕北油田M1井应用案例测试,获得合适的油套管推荐方案,验证了该海上油田油套管数据库的实用性。海上油田油套管管理系统的建立能够高效、科学的管理油套管的应用信息,有利于未来海上油田的开发。