[发明专利]海上自升式钻井平台桩腿入泥深度的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海上自升式钻井平台插桩控制技术，尤其是一种用于解决预测自升式钻井平台桩腿入泥深度的方法。

背景技术

针对选用自升式钻井平台进行海上石油的勘探开发作业，自升式钻井平台桩腿的入泥深度对整个石油的勘探、开发起着重要的作用，如果入泥深度过小，就会使得平台抗风浪流稳定性降低且桩脚部位容易受到海底流的冲刷，在长期的钻井作业中，存在突然下沉、倾覆等风险。如果入泥深度过大，就会带来拔桩困难，耗费时间过多，影响海上宝贵的作业时效，甚至出现自升式钻井平台不能依靠自身的拔桩能力成功拔桩，出现拔桩事故。

在现有技术中，自升式钻井平台桩腿入泥深度的确定，一般采用API(美国石油协会)中给出的常规方法，但该方法没有考虑桩腿下入的动载因素和桩腿区域回填土因素以及群桩效应因素，常常造成预测插桩深度与实际情况差别很大，很难指导现场施工作业。API中给出的常规方法是：

首先，根据预定平台场址的地质勘探资料进行海底土土质特性研究，得出海底土承载力计算参数。如：海底土分层埋深、海底土有效重度、粒状土的内摩擦角和承载力系数、粘性土的抗剪强度等。

然后，根据海底土土质特性及相应的承载力计算参数，对应不同土质特性分别采用下面列出的两种海底土承载力计算模型，进行海底土承载力计算。

1)粘性土

q＝N_cS_u，(N_c＝6(1+0.2D/B)≤9)

2)粒状土

q＝0.3γ₂BN_γ+P₀(N_q-1)

上述方法中的各符号所表示的参数分别如下所述：

S_u为桩脚下B/2以内平均不排水抗剪强度；

N_c为不排水粘土的无量纲承载力系数；

P₀为桩脚深度处的有效上覆压力；

N_q，N_γ为根据内摩擦角而定的排水粒状土的无量纲承载力系数；

γ₂为桩脚下B/2以内土体的平均有效重度；

B为桩脚的直径(最宽截面)；

D为桩脚入泥深度(最宽截面)；

根据上述方法计算出的不同土层的q值，即可得出随着土的深度变化海底土承载力纵向变化规律。进而，结合不同自升式钻井平台桩腿结构尺寸，这里主要用到的是桩靴的结构尺寸，计算得出自升式钻井平台在该平台场址的桩腿承载力，从而可得出随着土的深度变化桩腿承载力纵向变化规律。

最后，根据计算得出的桩腿承载力纵向变化规律，结合自升式钻井平台设计的最大预压载。通过桩腿承载力与最大预压载之间的对比分析，可以得出自升式钻井平台在该平台场址的桩腿入泥深度范围。

另外，目前对于机动性很强的自升式钻井平台(如海洋石油941号自升式钻井平台)，在进行预压载插桩作业前都指示粗略地计算一下桩腿大概的入泥深度，判断一下插桩作业可能会遇到的风险，制定一些保障安全的措施，便开始进行自升式钻井平台插桩作业。倘若遇到不适应自升式钻井平台插桩作业的海底土层，便拔桩撤离。传统的这种“试插”作业，存在极大的盲目性，同时也大大降低海上作业效率，影响了整个海上油气田勘探开发的时效，带来很大的经济浪费。此外，在不同的海域，海况条件不同，因此，自升式钻井平台的这种试插法就位成功率较低，且存在很大的安全隐患：桩腿入泥深度过浅，自升式平台的抗风浪流稳定性不能得到保证；桩靴入泥过浅，还会出现桩靴周围土体被海底流冲刷掏空，导致承载力降低，桩靴可能发生不可预知和不可控制的下陷，甚至发生刺穿事故。

因此，采取传统的试插法进行自升式钻井平台插桩作业时，其盲目性使得平台存在发生刺穿、拔桩困难、倾斜甚至倾覆、海损等事故的可能性，且自升式钻井平台桩腿入泥深度的不合理还会造成的海上事故，带来人员伤亡和经济损失，这是本行业“安全高于一切”的要求所不容许的。所以，如何更准确更合理的确定自升式钻井平台桩腿的入泥深度成为石油勘探技术中的一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种海上自升式钻井平台桩腿入泥深度的确定方法，其能够合理的确定出自升式钻井平台桩腿入泥深度，避免在自升式钻井平台就位、进行预压载插桩作业时的盲目性，减少自升式钻井平台桩腿入泥深度过浅或者过深而导致的海上事故。

本发明是通过如下技术方案实现的：