土塞隆起对超大型吸力基础的影响研究

发布时间：2020-03-22 22:56

【摘要】：吸力基础是一种极具潜力的深水水下系泊基础,在海洋工程中有着广阔的应用前景。但由于其独特的沉锚方式,安装过程往往会伴随着筒内土塞隆起现象的发生,给吸力基础的安全应用带来了很大的困扰。因此,合理地计算土塞隆起的高度并准确分析其所带来的影响,对于海洋工程的生产实践有着重要的指导意义。本论文对吸力基础的工作原理和安装过程进行了分析,并根据相关土力学理论,从土体的渗流、冲蚀和固结三个层面对负压安装时筒内土塞生成的过程进行了研究。根据“等效体积置换”思路,通过定义渗流影响系数m,提出了初步预估土塞隆起高度的计算方法。为了研究最小需求负压控制下筒内土塞隆起高度的变化规律,论文基于ABAQUS软件CEL算法,对吸力基础在软黏土中的安装过程进行了有限元模拟。计算结果表明:在安装负压接近最小需求负压时,筒内土塞隆起的体积近似等于筒壁下沉所置换的土体体积。通过分析实际安装后吸力基础在破坏临界瞬时的受力状态,得到基础在其破坏方向上的受力平衡方程。根据对基础失效机理的分析讨论,利用MATLAB编程,分析基础极限承载力、破坏方向角和最优系泊位置随缆绳拉力角的变化规律,进而评估土塞隆起对基础极限承载性能的影响。
【图文】：

第 1 章 绪论1.1 研究背景根据统计，现有石油储量的 70% 以上来自于 1980 年以前发现的油田，而0 年代以来，全球每年新发现的油气储量仅为当年消费量的 1/3[1]。即使是 20 80 年代初油价走高之时，已经得到长足发展的石油勘探技术仍然没有改变大上油气田新发现数量低位徘徊的事实，这说明陆上油气资源的探明储量已接点。因此，现阶段国际石油界的普遍认识是：陆上油田尚有潜力的区域仅集中东等地，而其他地域发现新的大型陆上油气田的可能性很低[2]。根据 BP 的能源统计，在 1990 年以来陆上油气产量逐渐进入稳定期后，海气贡献了全球油气全部的新增产量和 60% 的新增储量，其在全球油气中的占 1980 年的 10%上升到 2017 年的 32%，且这一比例仍在增加[3]。因此，可以，在未来的一段时间内，随着各国经济的回暖复苏和全球原油价格的逐步升高洋油气资源的开发必将迎来一波新的高潮。

第1 章 绪论多年的钻采作业后，近海油气资源的开发已基本进入中后期。因此，洋油气资源的开发重点将逐渐瞄准深海[4]。根据现有的海洋石油开发模式，，进行海上钻采作业时必然会涉及到大结构物的安装使用，例如各种海上钻井平台、海面浮式生产设备以及相工程船舶等，如图 1.2 所示。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P75

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本文编号：2595749