适于海上边际油田开发的平台选型与结构计算

通过对边际油田特点和近海结构形式的深入研究,提出适合于海上边际油田的结构形式和开发思路。简易平台和小型浮式生产系统等结构的设计与应用,使得海上中小型孤立小油田的开发安全可行且有利可图。然而渤海油气田有其自身特点,设计一种集采油、生产、储油等多功能于一体的新型移动式平台,也为我国边际油田的高效开发提供了新的思路。在总体性能分析的基础上,对该平台展开结构计算,使其满足强度要求,为将来的实际应用提供理论支持。     

冰激振动下简易平台的动态优化设计

简易平台是边际油田开发的主要结构形式,由于平台结构形式简单,受到动力荷载作用响应比较大。采用动态设计可以合理优化平台结构形式,达到降低平台动力响应的效果。文中以JZ20-2NW简易平台为原型,运用ANSYS有限元分析软件对其进行冰激振动下的动态优化设计。结果表明,动态设计减振效果明显,可供设计人员参考。     

海上风机单桩基础设计要点及有限元分析实例

统计数据表明,单桩基础在海上风机基础形式中所占比例为65%以上,开展单桩基础设计与分析方法的研究具有重要的工程应用意义。根据海上风电机组基础所处的环境特点和结构特性,介绍了海上风机单桩基础的设计要点。结合某海上风电场风电机组单桩基础设计实例,建立了单桩基础有限元模型,进行了基础承载力与变形计算、模态分析和疲劳分析等工作,给出了相关设计成果,可供相关设计人员参照使用。     

胜利埕岛油田单井拉油平台的设计浅析

胜利埕岛油田自1993年正式产油以来,已经建成简易式的单井拉油平台10多座,无论是设计、建造和施工还是运行管理都积累了许多成功的经验,根据多年来从事的浅海简易式拉油平台设计经验,结合目前埕岛油田该种类型平台的现况,从设计构思的角度着重阐述了平台结构形式的确定、平台方位的选择、平面布置、系统配套以及安全、环保、救生等系统的设置,以期为今后该种类型平台的设计提供一个较完整的思路。     

渤中3—2边际小油气田开发策略研究

渤中3—2油田位于渤海中部海域,其距已探明的油田远,储量规模小,抗风险能力差。在研究油田储量充分动用的基础上,运用油藏工程和数值模拟技术,对油田开发方式、层系、注采井网、井型、井位及井距等参数进行精细研究,得到了通过提高初期单井产能实现油田经济高速高效开发,体现边际小油田开发特点的开发方案。为了更有效的规避油田开发中的风险和挖掘油田的潜力,方案对风险和潜力进行了细致研究并制订相应对策,使开发方案的可操作性更强。合理简化工程设施,采用“简易井口平台＋可移动式采油平台”“蜜蜂式”采油设施,改善了油田的开发效果,为渤海湾今后大规模开发中小型边际油气田积累了实践经验,开辟了新的思路。     

导管架式基础和上升式上部设施简易平台

南海北部湾有一些断块构造油田,多半属于边际油田。这些油田的开发,需要采用可重复利用的简易平台,才有利可图。本文介绍的平台就是为了适应这种需要而开发的。该平台分为上、下两大部分,即导管架垫式基础和上升式上部设施,是一种利用成熟技术,通过创造性的组合而形成的一种崭新概念的新型平台。     

简易平台新型安装方式

控制平台工程投资对提高海上边际油田开发的经济效益起着举足轻重的作用,其中安装费约占平台工程投资的50％。因此,就要求尽可能节省安装费用和工期,从而促使采用不同的平台安装方案。结合国际上不同结构型式的简易平台,分别对采用小型起重船安装、采用钻井平台安装和自主安装三种方式的技术特点进行分析和比较,并简要介绍了一种结合这三种安装方支优点的新型平台（SSF）。     

边际油田开发新型平台及水下储油研究

针对渤海海域众多浅水无依托边际油田开发存在的投入成本过高问题,通过技术论证提出新型移动式多功能简易海洋平台概念方案,并对水下沉垫储油的油气置换工艺进行了设计与优化,采用内部收益率、盈亏平衡分析与敏感性分析相结合的方法分析边际油田开发的经济效益与风险承受能力。成功将新型平台概念运用到BZ3-2边际油田项目开发中,并与歧口、涠洲及番禺油田项目的经济效益相比较,结果显示新型平台具有很好的应用前景。     

基于小波分析的海洋平台实时结构健康监测

由于海洋平台结构长期处于恶劣的海洋环境中,并受到各种载荷的交互作用,结构容易产生各种形式的损伤。因此,对海洋平台进行实时监测有着十分重要的现实意义。以单筒简易导管架平台为例,主要在结构损伤的判定和定位两方面对海洋平台的实时结构健康监测进行研究,结果表明通过对结构响应信号进行小波分析,小波变换系数和小波包能量分布可以很好地定义损伤识别指标。     

既有竖向荷载对单桩水平承载特性影响的研究进展

单桩基础是海上风电场的一种重要基础形式。海上风电场单桩基础首先需要承担上部结构传递的竖向荷载,然后还需要承受波浪、海流、地震等作用下的水平荷载,而既有竖向荷载对单桩的水平承载特性会产生重要影响。本文阐述了既有竖向荷载对单桩水平承载特性影响的研究进展。通过对比不同学者的研究成果,分析了既有竖向荷载对单桩水平承载力特性的影响规律、影响原因及影响因素。针对目前国内外学者对该问题研究的不足,提出了若干思考和展望,认为有必要进行影响因素分析和水平循环荷载影响的探究。     

海上风电单桩基础侧摩阻力研究

单桩基础是目前应用最广泛的海上风电基础形式。现有单桩竖向承载力设计时仅考虑外侧摩阻力与端阻力,并未考虑桩基内侧摩阻力对竖向承载力的贡献。文中基于江苏某沿海海域两个风电场的现场试桩数据,分别采用API规范、美国陆军工程兵团方法以及港口工程桩基规范中的公式计算桩身外侧摩阻力,研究了土层类型、土深度对于钢管桩内外侧摩阻力比值的影响规律,并与实测数据进行了对比分析。研究结果表明:接近泥面处内外侧摩阻力比值较小,内外侧摩阻力比值随深度增加呈增大趋势;在海上风电单桩基础竖向承载力设计中,桩基内侧摩阻力不容忽视。     

海上风电大直径单桩基础结构在渤海海冰环境下的抗冰性能研究

文章以大连庄河临近的渤海海域为例,基于SACS模型研究大直径单桩基础结构在渤海海冰环境下的抗冰性能。研究结果表明：在静冰力方面,根据不同规范推荐公式设计的大直径单桩基础材料的用量可相差约10%;在动冰力方面,在不同冰速和冰厚的组合工况下,低冰速和大冰厚作用下的大直径单桩基础结构更易产生持续振动。     

单立柱桶基平台整体结构静,动力分析

桶基平台是以桶形基础代替传统的桩基础,是海洋工程结构的一种新型基础形式,该平台是板壳和梁组成的空间结构,受力复杂,本文采用弹性抗力法解决桶形基础与土壤相互作用,用水平弹簧模拟桶基与土壤相互作用,采用板壳和梁的计算模型对平台结构进行分析,为平台的结构设计提供了依据。     

海上风电支撑结构静力弹塑性Pushover分析方法

我国海上风电建设主要分布在东南沿海,该区域地震荷载作用显著,海上风电属于动力敏感结构,因此,在海上风电结构设计中,对其抗震性能进行评估十分重要,但当前海上风电的抗震性能评估方法不够完善。本文基于建筑结构和地下结构Pushover分析方法,建立了适用于单桩基础海上风机支撑结构的整体Pushover分析方法,开展了海上风电支撑结构抗震性能影响因素分析。研究结果表明,整体Pushover分析方法评估单桩基础海上风电的抗震性能具有一定的可靠性;对于砂土地基,弹性模量与内摩擦角的增大均会导致性能曲线斜率的增大;对于黏土地基,弹性模量与粘聚力的增大均会导致性能曲线斜率的增大;内摩擦角与粘聚力对砂土与黏土地基性能曲线的线性阶段几乎无影响。     

海洋桩基平台钢管桩自由站立深度分析与问题探讨

钢管桩基础是海洋导管架平台比较常用的一种基础形式,对钢管桩自由站立深度的准确预测是导管架平台安装项目中的一项重要工作。如果自由入泥深度评估不准确,现场施工时可能会导致钢管桩发生变形损坏,进而可能影响到整个油气田的生产运营。基于实际生产项目,讨论了钢管桩自由站立深度实际结果与预测值之间的关系,分析了造成实际结果的原因,论证了除自身结构性质外,钢管桩自由站立深度的影响因素主要包括海底地层性质和沉桩速度。海底浅部地层性质直接决定土对桩的承载力;沉桩速度决定土对桩的应力类型。实践表明,应用多种方法对钢管桩自由站立深度进行综合分析评价,能够考虑到多种影响因素,从而使评估工作更加全面,大大提高预测的准确度。     

桩-筒组合基础在单层黏土中水平承载性能分析

桩-筒组合基础是将单桩基础与筒型基础组合的一种新型海上风电基础形式,其受力模式不同于传统桩基基础,优点是可通过合理减小桩长、桩壁厚等途径提高承载性能。基于极限地基反力法,提出单层黏土中桩-筒组合基础受力模式及水平承载力的计算方法。利用力加载和位移加载两种控制方法进行数值分析,研究水平承载性能的影响因素。结果表明,在一定范围内,桩-筒组合基础水平承载性能随桩入土深度、桩壁厚、筒外径的增大而提高。基于实际工程,对等用钢量的单桩基础与组合基础进行比较计算,结果表明,桩-筒组合基础可有效降低基础倾斜度和位移,提高承载性能。     

海上风电单桩基础周围土体地震液化分析

基于室内土工动三轴土体液化试验,采用有限元分析计算与剪应力比较法相结合的综合判别方法,对于黄河三角洲地区海上风电单桩基础周围土体是否会液化进行了判断,并且通过对比不同位置处土体单元受力情况,总结出单桩基础的存在对于其周围土体地震荷载作用下动力响应的影响。研究发现,土体液化只会在一定深度内发生,12m以下土体由于上覆有效应力较大基本不会发生液化。单桩基础对于桩内土体约束作用十分明显,同时会剧烈加大桩侧土体的受力。本文通过对土体施加X轴方向上的加速度的方式模拟地震作用,结果显示,位于单桩基础X轴方向上的土体单元相较于Y轴方向上等距离的土体单元,受到的剪应力振荡幅度要大的多。     

考虑冲刷情况下海上风电单桩基础优化设计研究

冲刷是海上风电单桩基础设计中需要经常面对的问题,工程中一般采用冲刷保护装置或增加桩长来抵抗冲刷。但简单增加桩长是否经济合理,目前缺乏足够的研究分析。鉴于此,文中建立了考虑冲刷情况下海上风电单桩基础的优化设计模型,其中桩周土冲刷深度和范围以及桩-土相互作用根据DNV规范的公式进行计算。在优化过程中,以单桩基础最小重量为优化目标,以桩身强度和桩端转角为约束条件,以桩径、壁厚和桩长为优化参数,采用ANSYS APDL中OPTYPE的FIRST优化算法。并针对一实际工程案例,完成考虑冲刷和不考虑冲刷情况的优化设计。研究结果表明考虑冲刷发生情况下,适当增加桩径和壁厚比直接增加桩长更经济合理。     

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.     

海洋平台优化设计的研究进展

结构优化是结构设计理论的重要发展,随着“十五”渤海大油田勘探开发战略的实施,结构优化技术将在新型抗冰振平台设计中发挥重要作用。从静力优化设计、动力优化设计、基于可靠度优化设计、全寿命优化设计四个方面论述了海洋平台结构优化设计的研究现状,并展望了海洋平台优化设计的研究前景。