海洋石油941平台就位文昌8―3E插桩风险分析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇海洋石油941平台就位文昌8―3E插桩风险分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：根据海洋石油941平台桩靴结构和文昌8-3E油田海域海底土特性，利用石油大学和API两种自升式平台桩靴承载力计算模型，对该海域进行了自升式平台插桩深度预测研究。研究表明，海洋石油941自升式钻井平台在文昌8-3E油田海域的插桩深度预测在4.5m处可能站住，但存在穿刺风险，若发生刺穿会在6.85m前站稳，海洋石油941自升式钻井平台可以在海域进行插桩及后续钻完井作业。

关键词：海洋石油941；自升式；桩靴；承载力；插桩深度；刺穿

0 引言

海洋石油941钻井船是中国海洋石油总公司一艘新建的钻井平台，在南海西部区域作业时曾经发生过一些复杂情况，给海上钻井作业带来很大的风险和安全隐患。文昌8-3E油田海域水深达到123m，这个深度也是海洋石油941自升式钻井平台极限作业水深，因此需要开展插桩深度预测研究来评价该钻井平台能否在海域进行钻完井作业。本文应用了石油大学计算模型并综合API计算模型进行文昌8-3E油田海域自升式平台插桩深度预测。通过预测确定了海洋石油941自升式钻井平台在文昌8-3E油田海域作业的插桩深度，该预测值将在钻井平台适应性分析中起到至关重要的作用，并对桩腿刺穿风险进行了分析，为后续钻完井安全提供保证。

1 自升式钻井平台插桩深度预测模型研究

在桩腿的插入过程中，桩端阻力来自桩尖（桩靴）向下穿透土层时直接冲挤土体的反作用力；桩侧阻力来自于与桩身接触的土体对桩身外表面产生的滑动摩阻力。桩侧阻力是随着桩腿的下入深度的增加而增加的，桩端阻力并不一定随桩入土深度的增加而增加。桩端所在土层的土质特性是桩端阻力的决定性因素。

目前，对于以桩端阻力作为支撑力设计的自升式钻井平台，基本是带桩靴的桁架式桩腿结构的自升式钻井平台。对于这种自升式钻井平台单桩承载力计算，不同的机构采取的方法不同。表2给出了桩端承载力的两种计算模型。

表2 桩靴承载力计算方法

土质 石油大学计算模型 API计算模型

粘性土 ，（ =9）

，（ ）

粒状土

钻井船承载力

式中： 为有效上覆压力； 为无量纲承载力系数，是内摩擦角（ ）的函数； 为桩脚下B/2以内平均不排水抗剪强度； 为不排水粘土的无量纲承载力系数； ， 为粒状土无量纲承载力系数； 为由桩脚排出土的平均有效重度； 为桩脚下B/2以内土的平均有效重度； 为桩脚的直径（最宽截面）； 为桩脚入泥深度（最宽截面）； 为桩脚插深以上回填土压力折减系数， ； 为桩脚的最大面积； 为桩脚的体积； 为平台桩腿极限承载力。

2 自升式钻井平台插桩刺穿风险预测

当一硬粘土层或粒状土层之下潜伏着一层软粘土层时，上下之间承载力的不同可能会存在桩脚潜在的刺穿危险。对于这种类型的土质剖面必须进行刺穿分析。

刺穿分析通常采用YOUNG和FOCHT发展的3：1荷载扩展分析法。该方法假定施加在上层（硬土层）上的基础荷载被扩展通过硬层，在软弱层的顶面产生一假设的等效基础。通过硬层的扩展比例为3：1（垂直方向：水平方向），如果施加在等效基础上的压力超过下层土的承载力，则刺穿将会发生。

如果设计的预压载等于最大设计桩腿荷载，那么可接受的安全系数 定义如下：

通常认为：最大安全系数≥1.5时，预定井位是可以适应钻井船插桩的。当安全系数小于1.5但大于1.2时，只要最小计算安全系数等于或大于1.2，预定井位仍然可认为适合钻井船插桩。即：

3 文昌8-3E油田自升式平台插桩风险分析

3.1 插桩深度确定

在自升式钻井平台就位前，分别运用石油大学和API自升式钻井平台桩腿极限承载力计算模型对文昌8-3e油田海域进行桩腿承载力计算，通过两种计算模型的之间的对比分析，对于砂性土层，API计算模型得出的承载力偏大，从而得出的桩腿入泥深度偏浅；综合考虑多种因素影响，采用中国石油大学计算方法（采用API计算模型和中国石油大学计算模型共同来分析桩腿入泥深度）时，得出在11000t最大预压载下，海洋石油941自升式钻井平台在文昌8-3E油田海域的各桩腿入泥深度范围：0.85m～6.85m，桩腿入泥4.50m可能站住，但存在穿刺风险，若发生刺穿会在6.85m前站稳。

3.2 插桩刺穿风险预测

对于文昌8-3E油田，在11000吨最大预压载下，海洋石油941号自升式钻井船桩靴的入泥深度范围为3.0～5.0m，该深度相对刺穿的安全系数大于1.5，无刺穿危险。所以，从海底土承载力计算结果来看海洋石油941号自升式钻井船适合在该油田升船作业。

根据海底土钻孔取样资料分析，文昌8-3E油田平台场址海底以下40米深度范围内的土质主要为粘性土和砂性土，局部夹有密实的粉土/砂质粉土夹硬的粉质粘土和粉细砂细层及薄层。其强度一般随深度的增加而增大，没有明显的软弱夹层。所以，在正常作业情况下，海洋石油941/2号自升式钻井船桩腿一般不会有穿刺的危险。

4 结论

1） 对于文昌8-3E油田海域水深达到自升式钻井平台作业极限水深海域开展插桩深度预测研究十分必要，能够保证插桩就位及后续钻完井作业安全。

2） 综合应用两种预测方法对该海域进行插桩深度预测，能够为现场作业提供更为精确的插桩预测深度，为现场施工提供更可靠的技术支持和指导。

3） 对文昌8-3E油田海洋石油941平台插桩作业刺穿风险进行了分析，研究结果表明在正常作业情况下，海洋石油941自升式钻井船桩腿不会有刺穿的风险。

作者简介： 张勇，男，1960年生，高级工程师，1982年毕业于西南石油学院钻井工程专业，长期从事钻完井技术工作，现为中海石油（中国）有限公司湛江分公司钻完井部经理。