蛋壳-螺壳形仿生桩靴插桩性能分析及试验验证
发布时间：2021-04-12 16:44
海洋油气资源是国家的重要能源,其开采装备为各种类型的海洋平台,自升式平台是目前应用最为广泛的钻井平台。典型的自升式平台主要由平台主体、桩腿结构、升降系统、钻井装置等组成。平台作业时,桩腿底部的桩靴与海底直接接触,起承载作用,但现役桩靴存在承载力低、易发生穿刺、拔桩困难等问题。为了解决这些问题,本文首先提出一种仿生桩靴设计方法。通过分析现役桩靴的几何结构,结合蛋壳的减阻特性、螺壳与土的良好连接刚性以及桩靴的功能需求,将蛋壳曲线的钝端作为桩靴上部的回转母线,以降低拔桩阻力,将桩靴下部设计为仿螺壳形的层状结构,并以螺层曲线作为每层的回转母线,以提高桩靴承载力和降低穿刺风险,由此得出一种承载力高、拔桩阻力低的蛋壳-螺壳形仿生桩靴。接着研究仿生桩靴结构特征对插桩阻力的影响规律。建立仿生外凸桩靴、仿生内凹桩靴和普通桩靴几何模型,采用CEL法模拟插桩过程。根据仿真结果探究了在上硬下软黏土条件下,插桩过程中的土体流动机制;桩靴的结构特征影响桩靴下部土塞的形成,其中仿生内凹桩靴下部形成的土塞体积最大。比较三种桩靴的极限承载力,发现仿生内凹桩靴在插桩初始阶段插桩阻力值最小,但在随后阶段,其插桩阻力值最大,...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同水深的海洋平台Fig.1.1Offshoreplatformswithdifferentwaterdepths
图 1.2 自升式钻井平台Fig. 1.2 Jack-up platform能力，作业前，平台被拖航至中，随后将船体升至海面上载完成后排放压载水，将船，拔出桩靴，收起桩腿，将3 所示。图 1.3 自升式平台作业流程.3 Operation process of Jack-up p
图 1.2 自升式钻井平台Fig. 1.2 Jack-up platform自升式钻井平台无自航能力，作业前，平台被拖航至作业区域；然后将桩腿下放桩腿带着桩靴插入海床泥土中，随后将船体升至海面上；接着利用平台自重和压载水来施加竖向预压载荷；预压载完成后排放压载水，将船体升至一定高度后，便可进行钻井采油作业；作业完成后，拔出桩靴，收起桩腿，将平台拖航至下一作业区域[1,8]自升式平台作业流程如如 1.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ALE法分析桩靴插桩对邻近基桩承载力的影响[J]. 肖辉,张海洋,万军,关湃. 石油工程建设. 2018(04)
[2]基于ABAQUS的地层-结构法模型的地应力平衡方法研究[J]. 胡长明,袁一力,梅源,钱伟丰,叶正武. 现代隧道技术. 2018(04)
[3]自升式钻井平台系统中的桩靴结构强度研究[J]. 张大伟. 中国设备工程. 2018(11)
[4]基于ABAQUS的带帽桩复合地基初始地应力平衡方法浅析[J]. 杨金尤,雷金波,邹永强,李壮状,万梦华,乐腾胜,Pratik Kumar Bhandari. 南昌航空大学学报(自然科学版). 2017(04)
[5]自升式钻井平台插拔桩及冲桩试验系统[J]. 臧孟,罗晓兰,刘阳,高攀,段梦兰,赵良美. 石油机械. 2017(01)
[6]大比尺自升式平台插拔桩试验系统研制及验证[J]. 高攀,段梦兰,赵良美,宋林松,黎剑波. 中国海上油气. 2016(06)
[7]层状地基中自升式钻井平台插桩穿刺风险分析[J]. 林一,胡安康,蒋玮,王艺陶. 哈尔滨工程大学学报. 2016(06)
[8]钻井船插桩对邻近桩影响的耦合欧拉-拉格朗日有限元方法研究[J]. 王建华,兰斐. 岩土力学. 2016(04)
[9]穿刺压载试验及桩-土空腔数值模拟[J]. 张兆德,张心,徐鹏. 大连海事大学学报. 2016(01)
[10]基于CEL和ALE方法的自升式平台桩基贯入过程瞬态研究[J]. 张兆德,张心,李俊来. 船海工程. 2015(02)
硕士论文
[1]自升式平台仿生桩靴设计与作业评估[D]. 吴文乐.江苏科技大学 2017
[2]自升式平台桩靴踩脚印失稳机理有限元分析[D]. 汪纤.大连理工大学 2016
[3]自升式平台插/拔桩机理研究[D]. 杨栋.江苏科技大学 2015
[4]自升式钻井平台桩靴在多层粘土中的穿刺机理分析[D]. 吴兴州.天津大学 2014
[5]自升式钻井平台插桩数值模拟研究[D]. 王鹏.天津大学 2012
[6]自升式钻井平台桩靴插深预测及穿刺分析研究[D]. 王金彪.天津大学 2012
[7]自升式钻井平台桩靴结构设计[D]. 伞立忠.大连理工大学 2012
[8]自升式钻井船桩靴承载能力研究[D]. 付丽娜.天津大学 2008
本文编号：3133625
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同水深的海洋平台Fig.1.1Offshoreplatformswithdifferentwaterdepths
图 1.2 自升式钻井平台Fig. 1.2 Jack-up platform能力，作业前，平台被拖航至中，随后将船体升至海面上载完成后排放压载水，将船，拔出桩靴，收起桩腿，将3 所示。图 1.3 自升式平台作业流程.3 Operation process of Jack-up p
图 1.2 自升式钻井平台Fig. 1.2 Jack-up platform自升式钻井平台无自航能力，作业前，平台被拖航至作业区域；然后将桩腿下放桩腿带着桩靴插入海床泥土中，随后将船体升至海面上；接着利用平台自重和压载水来施加竖向预压载荷；预压载完成后排放压载水，将船体升至一定高度后，便可进行钻井采油作业；作业完成后，拔出桩靴，收起桩腿，将平台拖航至下一作业区域[1,8]自升式平台作业流程如如 1.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ALE法分析桩靴插桩对邻近基桩承载力的影响[J]. 肖辉,张海洋,万军,关湃. 石油工程建设. 2018(04)
[2]基于ABAQUS的地层-结构法模型的地应力平衡方法研究[J]. 胡长明,袁一力,梅源,钱伟丰,叶正武. 现代隧道技术. 2018(04)
[3]自升式钻井平台系统中的桩靴结构强度研究[J]. 张大伟. 中国设备工程. 2018(11)
[4]基于ABAQUS的带帽桩复合地基初始地应力平衡方法浅析[J]. 杨金尤,雷金波,邹永强,李壮状,万梦华,乐腾胜,Pratik Kumar Bhandari. 南昌航空大学学报(自然科学版). 2017(04)
[5]自升式钻井平台插拔桩及冲桩试验系统[J]. 臧孟,罗晓兰,刘阳,高攀,段梦兰,赵良美. 石油机械. 2017(01)
[6]大比尺自升式平台插拔桩试验系统研制及验证[J]. 高攀,段梦兰,赵良美,宋林松,黎剑波. 中国海上油气. 2016(06)
[7]层状地基中自升式钻井平台插桩穿刺风险分析[J]. 林一,胡安康,蒋玮,王艺陶. 哈尔滨工程大学学报. 2016(06)
[8]钻井船插桩对邻近桩影响的耦合欧拉-拉格朗日有限元方法研究[J]. 王建华,兰斐. 岩土力学. 2016(04)
[9]穿刺压载试验及桩-土空腔数值模拟[J]. 张兆德,张心,徐鹏. 大连海事大学学报. 2016(01)
[10]基于CEL和ALE方法的自升式平台桩基贯入过程瞬态研究[J]. 张兆德,张心,李俊来. 船海工程. 2015(02)
硕士论文
[1]自升式平台仿生桩靴设计与作业评估[D]. 吴文乐.江苏科技大学 2017
[2]自升式平台桩靴踩脚印失稳机理有限元分析[D]. 汪纤.大连理工大学 2016
[3]自升式平台插/拔桩机理研究[D]. 杨栋.江苏科技大学 2015
[4]自升式钻井平台桩靴在多层粘土中的穿刺机理分析[D]. 吴兴州.天津大学 2014
[5]自升式钻井平台插桩数值模拟研究[D]. 王鹏.天津大学 2012
[6]自升式钻井平台桩靴插深预测及穿刺分析研究[D]. 王金彪.天津大学 2012
[7]自升式钻井平台桩靴结构设计[D]. 伞立忠.大连理工大学 2012
[8]自升式钻井船桩靴承载能力研究[D]. 付丽娜.天津大学 2008
本文编号：3133625
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