自升式钻井平台冲桩系统优化设计研究

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1、石油机械CHINAPETROIEUMMACHINERY2014年第42巷第12期●海洋石油装备自升式钻井平台冲桩系统优化设计研究黎剑波(中海油田服务股份有限公司)摘要：为了减小拔桩阻力，自升式钻井平台都配备有冲桩系统，用于在拔桩过程中对桩靴上、下土体进行冲桩。提出了一种自升式钻井平台冲桩系统优化设计方法，给出了桩靴底部吸附力计算方法，以及渗透性较差和较好土体的冲桩分析方法，研究了喷嘴数量和喷嘴布局形式对于冲桩效果的影响，并以某新式平台为例，进行了桩靴底部冲桩系统的优化设计。研究结果表明，冲桩喷嘴越多，喷嘴布局越均匀，冲桩效果越好。优化后的冲桩系统布局形式比原设计布

2、局形式在冲桩效率上提高了约1倍。关键词：自升式钻井平台；桩靴；冲桩系统；优化设计；喷嘴中图分类号：TE951文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4578．2014．12．012OptimizationofJettingSystemforJack-upUnitSpudcanExtractionLiJianbo(ChinaOieldServiceLimited)Abstract：Toreducethespudcanextractionresistance，thejack—updrillingrigsareequippedwithjetting

3、systemtojetthesoiluponandunderthespudcan．Anoptimizationdesignmethodforjettingsystemforspudcanex—tractionisproposed．Thecalculatingmethodoftheadsorptionforceofthespudcan，aswellasthejettinganalysismethodforsoilwithgoodandpoorpermeabilityisdetermined．Theeffectsofthenozzlenumberandnozzlela

4、youtformonthejettingeffectarestudied．Casestudyontheoptimizationofjettingsystemonthebottomofallewplat—form’SspudcaniSdescribed．Thestudyresultsshowthatthemorenozzlesandmoreuniformednozzlelayoutare．thebetterthejettingeffectsare．Comparedwiththeoriginaljettingdesign，thejettingeficiencyofth

5、eoptimizedjettingsystemisimprovedbyabout1times．Keywords：jack—updrillingrig；spudcan；jettingsystemforspudcanextraction；optimization；nozzle逐渐消散，在拔桩时桩靴底部产生较大的吸附阻0引言力。历史上多次出现过因人泥过深造成拔桩时间过长、平台受损的事故j。因此，为了减小拔桩阻自升式钻井平台在每次完成钻井作业任务后，力，自升式钻井平台都配备有冲桩系统，在拔桩过都要进行漂浮拔桩并拖航至新的作业井位。作为一程中对桩靴上、下土体进行冲桩。种高效

6、、实用的移动钻井平台，它在服役期内需要早在1987年Lin_4就通过试验对冲桩消除Ⅱ及附进行频繁的拔桩移位作业。每次作业时海底土质条力和减小拔桩阻力的问题进行过初步研究。Purwa—件不同，平台入泥深度也不同。当海底土质较软na、Bienen和Gaudin等人对拔桩吸附力产生时，平台入泥较深，长时问作业后会导致平台拔桩机理、冲桩机理及其效果进行了进一步研究，论证阻力过大及拔桩困难

7、1j。其原因主要有2方面：了冲桩减阻的可行性与可靠性。然而，在GaMin一方面，插桩破坏的土体回流覆盖桩靴，上覆土长等_5对于冲桩机理及效果的试验研究中，采用控期固结后形成一定强度，给平

8、台拔桩带来较大阻制位移的方式进行加载，与拔桩作业的工程实际相力；另一方面，长期作业后桩靴底部超孔隙水压力去甚远，其试验结论对于拔桩前的冲桩过程并不具一56一石油机械2014年第42卷第12期冲桩压力最大。对于表1所示的土体参数，在1h后的喷嘴布局形式具有更好的冲桩效果。内完全消除80MN的吸附力，仅外圈全开时需要(4)对某新式平台冲桩系统的优化设计能有0．53MPa的冲桩压力，如图12所示。而从图8可效提高平台的冲桩效果，冲桩效率提高约1倍。以看出，以原设计的喷嘴布局形式进行冲桩时，1参考文献h内消除80MN的吸附力需要喷嘴全开，冲桩压力约0．50MPa。因此，与

9、原喷嘴设计