隔水导管承载力聚集结构方案设计及模拟实验研究

发布时间：2020-05-16 03:07

【摘要】：随着渤海油田的深入开发,需要开采大量的的边际油田,而简易平台成本是制约边际油田开发最主要的问题。传统的简易平台成本高,难以适应低油价时代。目前简易平台的隔水导管只是起到隔离海水与循环钻井液作用,并未对平台提供承载力。通过研究隔水导管承载力聚集方式,使隔水导管作为简易平台持力结构,从而省去平台桩腿,降低开发成本。本文首先通过对隔水导管承载力及强度分析,认为隔水导管作为平台持力结构具有可行性。针对隔水导管作为持力结构的三桩简易平台进行SACS数值模拟,结合安全性和经济性,对结构布局、连接方式、连接角度进行优化设计。通过室内模拟实验和数值模拟,研究提高隔水导管极限承载力方法,进而指导提升隔水导管承载力聚集结构极限承载力。最后通过研究国内外现有的施工方式,得到了针对隔水导管承载力聚集结构的现场施工方式和流程。通过SACS数值模拟分析得到的三桩隔水导管承载力聚集结构最优形式,满足在渤海某海域极端环境条件下的稳定性要求,并更具有经济性。通过理论计算与室内模拟实验结果表明,隔水导管与表层套管灌浆固结后,可以小幅提高极限承载力,增加斜支撑,可以大幅提升极限承载力。增加斜支撑时屈服是以支撑为准,因此选择长细比较小的杆件作为支撑将有利于整体承载力的提升。最后通过对隔水导管承载力聚集结构的施工流程调整优化,充分利用了隔水导管承载力余量,节省了施工成本,缩短了施工周期。
【图文】：

结构示意图,沉箱,斜支撑

中国石油大学（北京）硕士专业学位论文MANTIS 系列目前主要有两种结构型式，分别适应于不同的水深条件。MANTISⅠ型，可在 10m～40m 的水深进行作业；MANTISⅡ型，相对于 MANTIⅠ型结构更加复杂，增加了水下的斜支撑和横支撑，可以适应更深（40m～76m）海况更恶劣的海域。MANTIS 系列，采用沉箱作为平台的主腿结构，水下设置两根暗桩，暗桩与沉箱采用斜支撑连接形成三角形稳定结构。暗桩与斜支撑在陆地上预制焊接好，海上安装时将其套入沉箱中并与沉箱进行焊接，暗桩通过水下打桩锤进行锤入并与导筒灌浆连接。该系列结构形式简单，施工难度小，施工周期约为 8 天。

结构示意图,桩导管,主体结构,水深

第 1 章绪论撑，，结构形式更加复杂稳定，适用水深更深，可适用于 100m 以内水深的海MOSSⅣ可适用于 100m 以内水深的海域，主体结构为三桩导管架，其中仅个桩为主桩，三桩外设立两根暗桩，暗桩通过斜支撑和水平支撑与三桩导管架连接，上部甲板安装在三桩导管架上。MOSSⅤ可适用于最大水深为 230m 的深水海域，主体结构为四桩导管架，设置 4～6 根暗桩，暗桩与主体结构之间采用斜撑和水平撑连接。下部结构承力强，上部甲板可设置钻机等钻井设备。
【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】：TE95

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