大型海洋平台运行监测与运行维护技术研究

大型海洋平台运行监测与运行维护技术研究

该平台在顺利浅水汽车的勘探和开发中发挥着重要作用。例如，从胜利一号井平台到胜利二号井平台、胜利二号运行平台、开发1号采井平台和开发2号采井平台都是平台。由于其独特的结构特征，大部分工作场所都在2.8m的水深。在定位和操作过程中，通常会面临最大的危险：--平面基底的液化、破裂和滑移。例如，胜利4号钻井平台于1986年8月至10月在东胜县进行了14号井的开发。由于严重浪费，大量砂袋被释放，无法停止采矿。仅在胜利海域,这种淘空、滑移事故已发生10余次,其危害是采油平台安装倾斜、地基下沉、钻井平台就位困难、平台震动,容易导致生产作业中断、井口报废、平台破舱等严重后果,影响生产时效和施工安全,造成较大的经济损失和人身安全隐患。为解决这一严重问题,根据多年的生产实践经验,总结出了一套行之有效平台定位技术,并开展了工程地质原位动态实时探测及评价技术研究,开发出一种可在恶劣海况下现场进行海底土液化动态监测的新装置,在预防坐底式平台淘空、滑移中取得了良好效果。1平台固结、虚拟移动和滑动分析1.1土体结构和土体结构的影响海底土是由土颗粒与水组成的饱和两相介质,不同海区的土因其沉积环境和物质来源不同,土的组份和土体结构差别很大,物理力学性质也有差异,不同触发作用力下的响应机制也不同。现场分析研究发现容易发生地基液化、淘空的地质特征是:新近沉积形成的细粉砂质海底不密实,胶结不好,细小的粉砂颗粒比较容易激动而悬浮,容易造成液化。1.2藻类破坏和破坏钻井平台坐底后高大的沉垫成为海底上一个挡流、挡浪的障碍物,破坏了原来稳定的浅海流场和波浪场,产生紊流、旋流。同时波浪受阻反射,其影响区可能宽达1/4波长(如波高3m,波长40m,其影响区可能宽达10m)。1.3颗粒击穿方式根据现场观测,波浪力的影响能激动砂粒,潮流或局部流也能使粉砂颗粒起动悬浮。0.08mm直径的粉砂颗粒在流速0.3m/s时就可起动。潮流很容易地把悬浮起来的大量粉砂颗粒物料带走。如果基本上是单向流的话,平台底部的迎流面很快会出现大量的冲刷淘空现象。1.4海底对平台的抗滑力滑移易发生在水较深或沉垫入泥较浅的平台。沉垫坐于海底之上,在风、浪、流等自然环境力的作用下,会受到两种方向相反的水平力。一种是环境载荷引起的水平外力,另一种力是海底对平台的抗滑力。在无其它外加阻滑措施的条件下,一旦有较大的风、浪、流,所产生的水平外力之和超过平台抗滑力,平台就会发生水平滑移动。2平台定位技术措施2.1平台边界层季风对胜利海区影响最大的是东北风,偏南和偏西风基本属于岸风性质,海浪变化较小。为使平台在东北风作用下环境载荷对其影响最小,应使风浪对平台的有效水平推力或冲刷淘空面积最少,也就是使平台长轴方向与风向平行,即平台艏艉迎风。考虑到井口安全,万一平台发生移滑不至危及井口或破损舱体,平台首向宜选择西南向。这种座向最大限度减少了最具破坏力的东北风浪对坐底式平台的合外力,从而削减平台淘空、滑移的可能性。目前这一方式已成为平台就位前首先应考虑的问题。2.2铺设水平活动式u3000预先按照平台沉垫的形状和结构,将相当于平台沉垫高度的裙板用绞链连接在平台的沉垫周围,拖航时将裙板上翻固定在沉垫上,平台在井位坐底后将裙板放下置于海底。这样,平台沉垫与海底的垂直状态变成一个斜面,从而使垂直于沉垫的海水作用力得到分解,减小了对平台的水平冲击,达到防滑移的目的。而在紧靠沉垫四周的泥面上铺设水平活动式裙板保护泥底不受水流和海浪激动以防淘空。裙板法虽对平台防淘空效果较好,但在浮态时它增加了平台的吃水,成本较高,不经常采用。2.3避免国内因果模型滑移在平台坐底后,随即在沉垫四周抛投砂袋,依靠砂墙保护下部泥沙不受海浪的直接作用并增大阻力以避免淘空、滑移。用吊机吊放大袋投砂,每袋重约1500～2000kg,辅以人工投放小袋砂填空,效果十分理想,大袋投放既到位,又不易被涌浪卷走,经济可靠。投砂法可根据不同的海底地质和平台施工周期调节投砂的数量,具有成本低、操作方便的优势,是目前最常用和最有效的措施。2.4因子如无摩阻通过铺垫一层便利材料(如贝壳渣,碎石籽等),覆盖淤泥,增加摩阻,提高地基表面承载力,从而起到防淘空、滑移的作用。这种方法操作难度较大,成本较高,一般不采用。3海底土体稳定性评估利用海底土液化监测装置可以在较短的时期内,实地测试平台即将坐底海域的各项海洋环境参数,也可以在某一海域长时间地连续测试各种海况下的各种参数,具有参数测试准确、快速、齐全,实用性高等优点。海底土液化监测装置,可以真实地测试海底土体液化的实际情况,进行海底土体稳定性的评估,总结在各种环境条件下各个区域海底土液化规律,分析平台在外荷作用下的响应,防止因地基力学特性变化造成平台的淘空、滑移重大事故,使平台根据具体地质情况,调整坐底就位前的应对措施。海底土液化监测装置由土力学监测探杆、探杆布放系统和水动力学监测系统等三部分组成。首先用探杆布放系统将土力学监测探杆贯入到海底土层中,贯入的同时测量贯入时的海底土的锥端阻力和侧摩阻力,获得土体的物理、力学资料。推进产生的反力通过探杆锁紧装置传递给布放系统的框架,由框架的自重和土体中的螺旋锚来平衡。探杆贯入到预定深度,布放系统的探杆锁紧装置打开,布放系统与探杆分离,土力学监测探杆留在海底,而布放系统被回收到作业船上,然后以自由落体方式布放水动力监测系统。最后,布放船离开,监测系统留到海底进行自动数据采集和监测。4坐底式平台的安全