平臺(tái)就位過程滑樁研究及對(duì)策

戴霖 鄧春林 楊杰 于政

摘 要：自升式鉆井平臺(tái)根據(jù)作業(yè)任務(wù)，需經(jīng)常移位和就位作業(yè)，特別是精就位過程中可能出現(xiàn)的滑樁現(xiàn)象，結(jié)合本單位數(shù)次平臺(tái)精就位操作進(jìn)行理論分析，并提出應(yīng)對(duì)方案。

關(guān)鍵詞：平臺(tái)就位;樁腿;樁穴;滑樁

中圖分類號(hào)：P75 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2019）06-0091-02

1自升式平臺(tái)滑樁的簡(jiǎn)介

海洋石油鉆井平臺(tái)需要經(jīng)常在油氣田井位間根據(jù)作業(yè)任務(wù)改變位置，其中有自航能力的極少，都需依靠拖輪提供拖帶和就位。平臺(tái)作業(yè)結(jié)束時(shí)，從一定高度下降到水面變成浮態(tài)，由拖輪拖帶至新井位然后升臺(tái)離開水面并開始鉆井作業(yè)，然而在插樁升臺(tái)過程當(dāng)中常伴有滑樁現(xiàn)象，導(dǎo)致就位失敗，嚴(yán)重的甚至?xí)p壞設(shè)備造成巨額經(jīng)濟(jì)損失。中石化海洋石油工程有限公司公司擁有4條自升式平臺(tái)及多艘大馬力托輪，常年在各大海域進(jìn)行井間移位和鉆井作業(yè)，積累了豐富的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，其現(xiàn)場(chǎng)指揮人員多次成功解決類似問題。

2自升式平臺(tái)滑樁的原因

一般來說，產(chǎn)生滑樁的原因多是由樁靴插入海底以后，樁靴周圍的土壤介質(zhì)密度不一或相對(duì)位置分布不均，而引起水平的方向受力不同，打破了樁靴的水平方向的靜態(tài)力平衡，其主要表征體現(xiàn)即是樁靴發(fā)生了水平方向的位移;在國(guó)內(nèi)外海域的作業(yè)實(shí)踐中，這種滑樁現(xiàn)象大概率是因?yàn)槠脚_(tái)就位地點(diǎn)（導(dǎo)管架或其它設(shè)施）存在其它平臺(tái)樁靴留下的位置（下稱舊坑）引起的。 由于舊坑的存在，樁靴一側(cè)為原始土或稍有擾動(dòng)的土層，因曾經(jīng)被壓實(shí)過，所以強(qiáng)度較高。另一側(cè)舊坑內(nèi)，海水?dāng)_動(dòng)導(dǎo)致回填的土層強(qiáng)度低，致使樁靴兩側(cè)壁土上的壓力不再對(duì)稱，更加重要的是樁靴底部接觸的土體部分為擾動(dòng)土，部分為原狀土，強(qiáng)度上的差異導(dǎo)致樁靴底部阻力與樁軸不重合，產(chǎn)出水平方向的偏心力，上述兩種力的聯(lián)合作用，產(chǎn)生了滑樁現(xiàn)象。如果樁靴下落點(diǎn)距離舊坑相對(duì)較遠(yuǎn)，即重疊部分較少，樁學(xué)滑移的速度會(huì)比較平緩，如果距離近重疊部分多，樁靴滑落的速度會(huì)稍顯急促。

3自升式平臺(tái)滑樁應(yīng)對(duì)的措施

在試圖靠攏導(dǎo)管架的就位作業(yè)過程當(dāng)中，如果平臺(tái)的樁腿非?？拷f坑，會(huì)發(fā)生兩種情況：一是平臺(tái)向兩側(cè)移動(dòng)，二是平臺(tái)向前后滑動(dòng)。如果碰到向后即導(dǎo)管架方向滑動(dòng)的情況是可能導(dǎo)致撞擊鉆井平臺(tái)的嚴(yán)重后果（如圖1）。假如只有一條或兩條樁腿受到嚴(yán)重影響，那么彎曲應(yīng)力會(huì)作用于另外一條沒有受到影響的樁腿和平臺(tái)船體上面。為克服上面的問題，以下的方案都可以借鑒和嘗試：

方案一：在平臺(tái)初就位的過程當(dāng)中，就位精度的誤差控制應(yīng)盡量小。在控制好就位精度誤差后插樁到海底并開始升臺(tái)，如果發(fā)現(xiàn)平臺(tái)位置水平方向上有任何異常移動(dòng)，停止插樁，升起樁腿，使樁靴位置剛好離開海底，移動(dòng)平臺(tái)大概離舊坑一倍樁腿直徑的距離然后放樁到海底（如圖2），其原理是通過把海底舊坑周圍隆起的原料擠壓向舊坑以構(gòu)建多個(gè)有水平承載力的平面。這個(gè)步驟可能要重復(fù)多次，而且也不一定總是有成效。

方案二：放樁使樁靴輕觸海底，向舊坑方向橫向拖動(dòng)平臺(tái)，利用樁靴直接將舊坑周圍的原料推向舊坑（如圖3），同樣這個(gè)動(dòng)作也要重復(fù)多次才可能會(huì)達(dá)到一些效果，與方案一的區(qū)別在于無需多次收放樁腿。

方案三：在抵達(dá)導(dǎo)管架以前，如果地質(zhì)調(diào)查得知舊坑引起的滑樁不可控，可直接安排工程船用碎石或者沙袋直接填舊坑。國(guó)內(nèi)盡管發(fā)生過由于平臺(tái)滑樁導(dǎo)致的觸碰導(dǎo)管架的事故，但是卻沒有記錄顯示有哪個(gè)項(xiàng)目決策者肯下決心實(shí)施這個(gè)步驟。主要原因是海底地質(zhì)資料的調(diào)查是一項(xiàng)更復(fù)雜的作業(yè)，并且提供的調(diào)查結(jié)果僅供參考。此方案要耗費(fèi)大量人力和物力。

方案四：沖樁配合收放樁腿也是被證明有用的措施之一，長(zhǎng)時(shí)間的高壓水流同樣能對(duì)樁靴周圍的區(qū)域產(chǎn)生“抹平”的效果（如圖4）。

方案五：調(diào)整吃水差;舊坑再加上柔軟地質(zhì)，如果平臺(tái)從導(dǎo)管架旁滑移遠(yuǎn)離導(dǎo)管架，可以采用調(diào)整平臺(tái)吃水的吃水差的辦法來糾正（如圖5）。

具體操作步驟如下：①平臺(tái)拋錨定位;②調(diào)整平臺(tái)吃水差，使平臺(tái)首部吃水大于尾部吃水約30厘米;③在排放壓載水之前，放樁到海底;④排放壓載水使平臺(tái)正平，樁靴會(huì)把海底原料帶向舊坑一側(cè)并構(gòu)建一道阻止平臺(tái)樁靴繼續(xù)滑動(dòng)的堤岸;⑤繼續(xù)放樁并觀察平臺(tái)滑動(dòng)的趨勢(shì)，過程可以重復(fù)進(jìn)行。

4平臺(tái)精就位滑樁解決實(shí)操步驟

參看本公司現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)記錄，翻看和研究歷次作業(yè)的評(píng)估分析得知，每次作業(yè)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短不一，有些作業(yè)幾個(gè)小時(shí)就順利完成，而有些作業(yè)則要耗費(fèi)長(zhǎng)達(dá)幾天時(shí)間。如果想精準(zhǔn)移動(dòng)和控制重量萬噸的鉆井平臺(tái)并非易事，需要現(xiàn)場(chǎng)各方通力合作，必須考慮到海上天氣海況、潮流、拖輪馬力及人員作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)短等諸多因素，更要求現(xiàn)場(chǎng)指揮者審時(shí)度勢(shì)，冷靜指揮。在實(shí)際作業(yè)當(dāng)中要根據(jù)具體情況隨機(jī)應(yīng)變，也并不是所有的措施都能用到，有時(shí)組合措施效果會(huì)更好，重復(fù)就位的次數(shù)非常關(guān)鍵，如果碰巧作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有水下機(jī)器，就可充分利用其探測(cè)其海底情況。以一次典型的就位的滑樁復(fù)位操作為例。

第一步操作：①讓初就位時(shí)候拋下的4只定位錨張力保持穩(wěn)定，4條輔助拖輪就位，平臺(tái)船首的2艘拖輪在拖輪數(shù)量不夠的情況下可以用1艘拖輪進(jìn)行作業(yè)。②平臺(tái)降臺(tái)進(jìn)入浮態(tài)，拔樁，并把全部樁腿重新插入到海底，入泥深度約為0.5米。③指揮船位拖輪配合絞錨將平臺(tái)船尾拉至右舷約一個(gè)樁靴直徑的距離定位。④插樁并升臺(tái)減少吃水至二分之一到三分之二的原吃水，維持平臺(tái)該態(tài)勢(shì)約30分鐘。

第二步操作：①在平臺(tái)船尾樁腿入浮泥0.5米的情況下，將船首的樁腿升起以消除扭矩，并重新插回海底入泥深度約0.5米。②平臺(tái)進(jìn)入浮態(tài)后，平臺(tái)船尾兩條樁腿起至保持入泥約30厘米的深度。③協(xié)調(diào)指揮船尾的拖輪將平臺(tái)位置拉向左舷至距離原坑約半個(gè)樁靴直徑的距離。④將平臺(tái)船尾兩條樁腿插樁并升臺(tái)，減少平臺(tái)吃水至原吃水至二分之一到三分之二。⑤平臺(tái)進(jìn)入浮態(tài)后，利用升平臺(tái)船首的樁腿以消除扭矩。

第三步操作：①升平臺(tái)船尾兩條樁腿至其入泥深度為0.5米，指揮拖輪和錨機(jī)將平臺(tái)定位至正確位置。②插平臺(tái)船尾樁腿到海底并升臺(tái)原吃水至二分之一到三分之二，檢查滑樁情況，繼續(xù)要升平臺(tái)首樁腿消除扭矩。③如果沒有滑樁發(fā)生，繼續(xù)升臺(tái)至零氣隙，再檢查滑樁。④如果未發(fā)現(xiàn)滑樁情況，升臺(tái)后并開始預(yù)壓載，就位作業(yè)基本成功。

5 結(jié)論

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果表明，平臺(tái)精就位滑樁解決技術(shù)研究和對(duì)策為安全作業(yè)提供保障，為生產(chǎn)作業(yè)節(jié)約時(shí)間，有效地解決了復(fù)雜工況下自升式鉆井平臺(tái)調(diào)整井作業(yè)精就位的技術(shù)難題。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉洪東等.海洋移動(dòng)式樁基鉆井平臺(tái)重復(fù)就位時(shí)滑移的計(jì)算與分析[J].中國(guó)海洋平臺(tái)， 1999，14（3）.