坐底式平臺防淘空、滑移技術(shù)應(yīng)用與評價

（中石化勝利石油工程有限公司 海洋鉆井公司 山東東營257055）

（中石化勝利石油工程有限公司 海洋鉆井公司 山東東營257055）

海洋鉆井公司在30多年的海洋鉆井實踐中，經(jīng)歷了多次坐底式平臺防淘空、滑移的事故，造成過不小的經(jīng)濟損失，但海洋鉆井人，知難而進，從平臺的結(jié)構(gòu)性狀出發(fā)，結(jié)合渤海灣海底地質(zhì)特點，分析風(fēng)、浪、流的特性，研究坐底式平臺淘空、滑移的成因機理，通過不斷的總結(jié)、創(chuàng)新和優(yōu)化，形成了具有海洋特色的坐底式平臺防淘空、滑移新技術(shù)，該技術(shù)在實踐中得到充分應(yīng)用，取得了良好的效益。

坐底平臺淘空滑移技術(shù)應(yīng)用

1 坐底式施工平臺優(yōu)選技術(shù)

（1）海洋工程地質(zhì)勘察，獲取地質(zhì)分層和土質(zhì)特性資料，通過室內(nèi)解釋，資料分析，獲得基礎(chǔ)地質(zhì)資料，計算坐底式平臺地基土承載力，與平臺承載力標(biāo)準(zhǔn)值對比，滿足坐底式平臺承載力要求。

（2）水深測量，采用聲速計測出作業(yè)水域當(dāng)日的平均聲速，輸入到測深儀以進行聲速校正；同時在井位附近同步進行潮位觀測，采用TGR-2050型自容式溫深儀自動觀測記錄，觀測誤差小于±0.01米，間隔15分鐘觀測記錄一次，連續(xù)觀測25小時取得調(diào)查期間各時刻潮位值，將所測水深校準(zhǔn)到調(diào)查當(dāng)日日平均海平面，然后再對實測水深進行潮位修正，得到調(diào)查當(dāng)日日平均海平面水深，將高潮水深與平臺的設(shè)計作業(yè)水深對比，確認坐底式平臺作業(yè)水深要求。

（3）根據(jù)井位地層承載力數(shù)據(jù)和井位水深,選擇地層承載力滿足要求，井位高潮水深不超過平臺設(shè)計作業(yè)水深的施工平臺，在幾條平臺同時滿足施工要求時，要結(jié)合生產(chǎn)實際，選擇滿足設(shè)計要求，安全系數(shù)高的平臺進行施工。

2 就位坐底優(yōu)化技術(shù)

2.1 平臺艏向的選擇

渤海灣季風(fēng)氣象的影響比較大，勝利海域和大港海域，主要影響是北風(fēng)、東北風(fēng)，對冀東海域、遼東灣海域，主要影響是南和西南風(fēng)． 為使平臺在就位坐底后的施工過程中，環(huán)境載荷對其影響最小，選擇合理的平臺艏向尤為重要，平臺的艏部或尾部必須盡可能的與風(fēng)向一致，減小風(fēng)浪對平臺的有效水平推力或沖刷淘空面積，是減小平臺外載的有效方式?？紤]到井口安全，平臺首向宜選擇西南向230度左右或東北向45度），冀東海域、遼東灣海域，主要影響是南和西南風(fēng)，平臺艏向的選擇一般為東北向45度左右，勝利海域和大港海域，主要影響是北風(fēng)、東北風(fēng)，平臺艏向的選擇一般為西南向230度左右。坐底式平臺就位艏向的正確選擇，最大限度減小了坐底式平臺的水平外載，從而大大減小了坐底式平臺淘空、滑移的可能性。

2.2 就位地形的選擇

（1）使用E-SEA SCAN800型雙頻旁掃聲納儀，選擇掃描頻率選擇325KHz，拖魚深度在海面下2.0m處，掃描寬度選擇單側(cè)為75m進行掃描，根據(jù)聲納儀掃描接收的數(shù)據(jù)，繪制出井位1公里范圍的地形地貌圖；如果井位調(diào)查區(qū)域，有海管、電纜、廢棄物等影響平臺就位的障礙物時，要用聲納造影技術(shù)，把障礙物的具體情況詳細的繪制在地形圖上。

（2）利用井位地形圖，施工平臺的實際占地面積，選擇地形平坦、無障礙物、最有利于平臺就位的區(qū)域，使平臺就位后不至于傾斜或后續(xù)施工中產(chǎn)生滑移。如果海底有海管、電纜、廢棄物等障礙物，就位區(qū)域的選擇要盡可能遠離這些障礙物，并要考慮支持船舶的安全，如果不能滿足要求，根據(jù)地形圖的數(shù)據(jù)，建議甲方，在條件允許的情況下更改井位坐標(biāo)，以滿足平臺就位的安全需求。

3 投沙護底防淘空、滑移技術(shù)

3.1 投沙護底防淘空、滑移機理

投沙防護底淘空、滑移，就是在平臺就位后，在平臺的四周拋投砂袋，依靠砂墻保護泥沙海底不受海浪的直接作用，減小平臺環(huán)境載荷，防止平臺淘空、滑移。其作用機理有以下幾個方面：

一是砂袋將平臺周圍的海底覆蓋起來，使海浪不能直接沖刷平臺周圍的海底，起護底的作用。

二是迎風(fēng)面的砂袋墻，減小了平臺水線下的裸露面積，直接沖擊力也相應(yīng)減小。

三是下風(fēng)面的砂袋墻，在平臺受海浪沖擊時，提供平臺抗滑移阻力，起抵抗平臺滑移的作用。

3.2 投沙防淘空、滑移技術(shù)要點

坐底式平臺就位后，根據(jù)井位地形和水深以及氣象因素可能產(chǎn)生的影響程度，確定投砂的數(shù)量和位置，在盡可能短的時間內(nèi)投砂；投砂一般使用50公斤的砂袋，遇流大浪急時，投放不能完全到位，部分砂袋會被涌浪卷走，一定要選擇好的氣象條件投砂，盡可能選擇機械方式，提高效率；平臺要專人負責(zé)，確保投砂質(zhì)量，迎風(fēng)面要多投砂，下風(fēng)向少投砂，迎風(fēng)面砂高一般保持在1.5米，定期測量砂高，發(fā)現(xiàn)有砂高低于1米時要及時補充投砂；大袋（1.5-2噸）投砂，投放到位，不易卷走，但大袋之間的縫隙，不能完全阻斷海浪對平臺周圍的沖蝕，所以投大袋時，一定要間混小袋投放，使砂墻的抗沖刷能力更強；如井位處地形復(fù)雜，平臺就位后，周圍有溝、凹陷等特殊情況時，要有針對性的重點投砂。

4 坐底式平臺防淘空、滑移技術(shù)的應(yīng)用及評價

坐底式平臺施工過程中，因地制宜，綜合應(yīng)用坐底式平臺防淘空、滑移技術(shù)，取得了很好的效果，從根本上解決了長期困擾坐底式平臺淘空滑移問題。

（1）南堡105井是勝利三號平臺承鉆的一口評價井，設(shè)計井深2950米，2007年施工，建井周期38.67天；該井所處河北省唐山市南堡鄉(xiāng)西南7.9km海域處于亞季風(fēng)區(qū)，風(fēng)向的季節(jié)變化顯著，冬春季受強大的蒙古冷高壓控制，盛行北-東北風(fēng)，大風(fēng)對該區(qū)海上作業(yè)會造成很大的影響；據(jù)塘沽站統(tǒng)計資料，多年平均大風(fēng)日數(shù)為48.9天，而南堡105井井口位于咀東河口外的航道附近，附近有三條較大潮溝，特點是水深、溝長，寬度也較大，對平臺的座底穩(wěn)性有較大影響。在南堡105井設(shè)計井位100米附近，水深變化較大，在大潮汛時或遇風(fēng)暴潮或西南大風(fēng)時，南堡105井場高潮水深將會有較大幅度的增加，海況、氣象等不利的情況下，平臺可能會出現(xiàn)艉部下沉，影響正常的鉆井施工，平臺就位后在平臺四周共投沙5000噸。2007年3月3日，該海域出現(xiàn)風(fēng)暴潮，歷時5天，平臺沒有出現(xiàn)淘空、滑移。

（2）南堡5-96井位于南堡凹陷南堡5號構(gòu)造，設(shè)計井深4500.00米，海調(diào)資料顯示，井位的東北方向是一條水深大于井位水深4米的溝槽，平臺就位方案的選擇非常困難，在分析海底地形和施工季節(jié)氣象因素的基礎(chǔ)上，制定勝利四號平臺就位方案和施工期間的防淘空、滑移措施,平臺就位艏向126度，巖屑排放在左舷,南風(fēng)的影響較小，平臺左舷少投沙，右舷受東北風(fēng)的影響較大，且距河溝不足20米，是防淘空滑移的重點,就位后,左舷投沙1000噸，右舷投沙4000噸，使右舷的沙高不低于平臺沉墊高度的三分之二，施工中加密測量,發(fā)現(xiàn)沙高低于1.5米，及時投沙補充沙高，保持投沙固底的持續(xù)有效性。該井建井周期186.79天，累計投沙9000噸，經(jīng)歷2008年下半年的所有風(fēng)暴潮的襲擊,安然無恙。

（3）勝利二號施工的老斜178井組，平臺就位區(qū)域海底情況復(fù)雜，左后部坐在一個坑邊上，平臺艏部水深5.1米，艉部水深6.5米，平臺艉部懸空1.3～1.5米；春季海上風(fēng)浪較大，為保證平臺水平且可以施工，采用預(yù)壓載和海底投砂兩種方案。壓載情況:左側(cè)1、2、3、4艙壓載，左側(cè)其他艙室先不加載，右側(cè)5、13號艙室不壓載。

投砂情況：重點是平臺艉部和迎風(fēng)面投砂，避免進一步淘空，該井共計投沙3000噸，經(jīng)過了多次10級大風(fēng)、大浪的考驗。

5 結(jié)論

2005年以來，公司坐底式平臺分別在渤海灣不同海域相繼完成100多口井的施工，經(jīng)歷了無數(shù)次的風(fēng)暴潮的考驗，沒有出現(xiàn)一次坐底式平臺滑移事故，充分證明坐底式平臺防淘空、滑移技術(shù)是成熟的；平臺優(yōu)選和就位優(yōu)化技術(shù)操作簡便，無附加成本且效果突出；投砂法具有成本低、操作方便的優(yōu)勢，根據(jù)不同的海底地質(zhì)和平臺施工周期的長短來調(diào)節(jié)投砂的數(shù)量，定期測量砂高，及時補充，是最有效的防淘空滑移措施。

[1]龔良平埕島海域自然地質(zhì)環(huán)境對海上構(gòu)筑物的影響分析研究中國海洋大學(xué)碩士論文2009

[2]張衍濤 埕島油田海工構(gòu)筑物安全分析 石油工程建設(shè) 2009第S1期

坐底式平臺防淘空、滑移技術(shù)應(yīng)用與評價

■安有杰

P756.5[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-440-2

安有杰，1988年畢業(yè)于石油大學(xué)鉆井專業(yè)，學(xué)士，高級工程師，首席專家，研究方向為海洋工程技術(shù)。