基于拔桩能力的自升式平台海外作业优选

针对某海外项目中可能遇到的钻井平台压载后入泥深度过大和拔桩困难的问题,开展平台优选计算。首先搜集了预定作业井位周围井位的地质勘查资料,利用二次插值法进行作业井位地质勘察数据计算,据此计算了桩脚入泥深度,并根据作业平台结构参数计算了平台的拔桩阻力。为解决平台极限拔桩能力小于拔桩阻力的问题,设计了可控冲桩阀和冲桩系统以消除或减小桩靴底部的吸附力、桩靴侧部土体剪切力和桩靴上部土重。最后将平台拔桩能力与最终拔桩阻力进行对比,给出平台推荐结果。     

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。     

海上自升式钻井平台结构非线性分析

本文分析海上自升式钻井平台结构特征及其桩腿结构非线性大位移特点,采用非线性有限元分析方法,提出考虑剪切影响的三维梁单元几何非线性分析新的方法,并编制相应分析程序,对自升式钻井平台桩腿结构非线性问题进行了合理地分析,取得合理的分析结果.文中还通过自升式钻井平台实例分析说明了此法的应用.     

自升式钻井平台插桩深度探析

针时目前带桩靴的自升式桩基平台插桩深度计算中存在的问题,通过考虑插桩过程中桩靴对地层物理力学性质的影响,运用最小二乘法求得桩靴对地层承载力的影响系数,从而时Terzaghi和Peck公式进行修正,提高插桩深度预测的准确性.     

自升式钻井平台插桩分析的几个关键问题

独立桩脚自升式钻井平台在我国海洋石油勘探开发中的应用已有三十多年的历史,在长期平台插桩分析工作的基础,虽然积累了丰富的经验,但面对新的勘探区域,也会出现预测不准的情况。究其原因主要是对场地土质条件了解不够充分、土质参数评价不够准确、计算模型过于单一和地区经验积累不足等。为提高插桩分析结果的准确性,通过多次工程插桩实践,总结了插桩分析几个需重点关注问题。结合某工程实例,在考虑这些关键问题的基础上,得到插桩分析预测结果与实际插桩结果基本吻合。     

复杂土层中自升式平台桩靴安装穿刺预测

由于复杂海洋工程地质条件的普遍性,自升式平台在安装过程中穿刺事故频发,近年来涌现出大量针对自升式平台桩靴基础在复杂土层中穿刺预测方法的研究。为了方便工程设计人员的理解和使用,首先简单介绍这些研究中所采用的技术手段,总结现行规范ISO 19905-1建议的桩靴在复杂土层中贯入阻力的预测方法以及最新文献中提出的新的设计方法,并对规范方法和新方法的优缺点进行了评价。所总结的设计方法针对国内外常见的含穿刺风险的海洋地基形式,包括双层"砂—黏"、三层"硬—软—硬"黏性土、三层"软—硬—软"黏性土、三层"黏—砂—黏"地层以及四层"黏—砂—黏—硬层土"地层。通过对离心机模型试验的预测,对规范方法和新方法的预测精度进行了比较,对比结果显示新方法对桩靴穿刺破坏的预测更为合理精确。     

自升式钻井平台抗冰特性试验研究

自升式钻井平台在设计时通常不考虑冰荷载的作用,要实现冰区作业,首先需要对该类平台的抗冰能力进行准确评估。本文通过开展冰池试验,对自升式钻井平台冰载荷作用机理、结构冰激特性以及抗冰方法等进行研究。海洋结构受到的冰荷载大小以及结构响应值与冰厚密切相关,冰激振动机理与冰厚无关,探究不同冰速和冰厚下冰荷载及振动响应的时程曲线,可发现低冰速下结构展现出的准静态响应特征以及高冰速下的随机响应特征。冰激振动的发生是结构固有特性、冰速、冰厚、冰材料参数等因素共同影响的结果,其作用机理尤为复杂,本研究侧重于桁架式自升式平台冰区作业中结构冰激振动特性研究。     

自升式钻井平台海上迁航阻力计算研究

针对自升式钻井平台在海上迁航时的迁航阻力计算提出了一种计算方法,此种方法在吸收和归纳国内外迁航规范、标准的基础上,对某国内典型形式的自升式钻井平台迁航阻力的计算方法进行了研究。考虑迁航过程中静水力拖航阻力、风阻力载荷和波浪阻力的作用,同时根据平台的具体布置形式考虑了平台风阻力的遮蔽效应。在计算得到平台迁航阻力总阻力的基础上,对拖船选择和拖曳设备的配备给出了具体要求。最后,对具体平台的迁航阻力进行了算例研究,并同该平台操船手册中给出的迁航阻力进行了比较,迁航阻力计算结果符合良好。     

自升式钻井平台悬臂梁负荷试验方法研究

悬臂梁负荷试验是自升式钻井平台建造完工交付使用之前的关键试验项目之一.以200 ft自升式钻井平台“海洋石油923”为例,针对悬臂梁负荷试验方法做出了探索研究,试验结果表明,此方法行之有效,具有操作简便,安全可靠的优点,为其它类似工程项目的顺利实施提供了宝贵的经验和借鉴.     

自升自航式船桩靴入泥初步分析

初步分析自升自航式船桩靴的入泥过程、入泥机理和入泥深度的组成,讨论桩靴入泥深度的计算分析方法,将入泥过程看作基础埋深增大的过程,用极限承载力公式分析计算桩靴的入泥深度和适宜的地基。     

冰区自升式平台桩腿动强度的安全评估

应用ANSYS软件建立了自升式平台和冰相互作用的数学仿真模型,对自升式平台进行了动力分析和桩腿的极限强度和疲劳强度校核。应用本模型对渤海某自升式平台桩腿进行的强度校核和不同海冰参数下平台桩腿的冰激疲劳损伤实例分析表明,本文的研究结果为自升式平台冰激疲劳设计提供了一个有效的方法,并为自升式平台在冰区的使用提供了依据。     

考虑桩土作用独桩海洋平台横向振动特性研究

采用动Winkler弹性地基梁模型模拟桩土问动力相互作用，并考虑了流体与桩问相互作用，通过组合成层土中、水中桩单元的刚度阵，推得了独桩海洋平台连续系统横向振动的动刚度阵及在波浪力作用下平台甲板处的频率响应函数，进而求得了在确定性波浪力及随机波浪力作用下桩身任意点的位移响应。最后，通过算例研究和分析了在随机波浪力作用下成层土参数、甲板上重量及冲刷淘深等因素对平台振动响应的影响。     

振动时效技术在自升式风电安装平台固桩架上的应用

振动时效技术是一种有效消除焊接残余应力、提升构件使用寿命、保证结构尺寸精度的方法。在自升式平台固桩架建造过程中,焊接施工导致其内部产生大量的残余应力,残余应力是导致固桩架精度超差和损伤失效的重要原因之一,它会大幅度降低平台的疲劳寿命,因此,固桩架建造完成后消除其内部残余应力对于平台的使用安全至关重要。本文以一个质量约100 t的固桩架分段为研究对象,采用专门的振动时效设备对固桩架施加激振力,测量振动时效前后主焊缝附近的残余应力水平。通过对比分析发现,振动时效技术可以有效降低固桩架焊接过程中产生的残余应力,达到调整、均化、降低残余应力水平、提高构件尺寸精度稳定性的效果,有利于提升平台的使用寿命。     

Study on Dynamic Characteristics of Hydraulic Pumping Unit on Offshore Platform

A new technology of offshore oil rod pumping production is developed for offshore heavy oil recovery. A new type of miniature hydraulic pumping unit with long-stroke, low pumping speed and compact structure is designed based on the spatial characteristics of offshore platforms. By combining the strengths of sinusoidal velocity curve and trapezoidal velocity curve, a kinematical model of the acceleration, the velocity and displacement of the pumping unit''s hanging point is established. The results show that the pumping unit has good kinematic characteristics of smooth motion and small dynamic load. The multi-degree-of-freedom dynamic model of the single-well pumping unit is established. The first and second order natural frequencies of the sucker rod string subsystem and the pumping unit subsystem are studied. The results show that the first and the second order natural frequencies among the pumping rod string, pumping unit-platform subsystem and the dynamic excitation have differences over 5 times from each other, indicating that resonance phenomenon will not appear during the operation and the dynamic requirements for field use are met in the system.     

自升式钻井平台风载荷试验研究

对于自升式钻井平台而言,风载荷在所有环境载荷中比重最大。现行规范在计算平台风载荷时主要采用面积投影法,不考虑各构件之间的空气动力学干扰的影响,导致计算结果偏于保守,不利于结构的优化设计。本文以CIMC自主研发的122m水深自升式钻井平台为例,对其于在位状态和迁航状态的风载荷进行风洞试验研究,并与规范计算结果进行对比验证。结果表明,试验结果要小于规范计算,空气动力学干扰和升力作用的影响不可忽略。     

Optimum Design for Offshore Platform Structural Reliability

In this paper, the main problems concerning reliability design of offshore platform structure are described and the general steps for the use of Safety Coefficient Method are presented.     

有限元法在桩靴承载力计算中的应用

自升式钻井平台插桩是地基土在桩靴荷载作用下发生连续的塑性破坏的动态过程,当地基极限承载力等于桩靴荷载时插桩完成。经典土力学极限承载力理论对土体潜在滑动面做了假设,无法有效分析土体内部的破坏过程。本研究应用有限元法（FEM ）对插桩过程进行了模拟,得到地基土的破坏机制以及中间荷载下土体的应力、应变情况,通过和各理论公式计算的极限承载力进行对比分析,分析影响地基极限承载力的因素。研究表明,基础宽度与硬土层厚度的比值 B/H越大,下卧软土层越容易发生塑性破坏,极限承载力明显下降,当B/H＜0．286时,可以忽略下卧软土层对地基承载力的影响。     

Reliability Analysis for Offshore Platform Structural Systems

A system reliability estimation method for spatial jacket platforms is developed in this paper,The jacket platform is modeled into three-dimensional assembly of spatial beam and plate elements in Fi-nite Element Method(FEM).The limit failure states correspond to collapse of a series of structural mem-bers which are identified by engineering design criteria.In this paper the following aspects are taken intoaccount:the punching shear and buckiing failures in member failure modes for the tubular joints and tubu-lar columns respectively;incremental loading approach for establishment of the safety margin equations ofsystem failure;the algorithm of enumerating significant failure modes for the structural systems and otherconcepts,such as the false failure mode and the virtual limit state.The final work is devoted to the reliabili-ty analysis for a practical jacket platform presently put into operation on the Bohai Sea.The computed re-sults shows that method suggested in this paper is feasible and effective for