复杂地层条件下自升式钻井平台插桩穿刺分析

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1、第２３卷第５期中国海上油气Ｖｏｌ．２３Ｎｏ．５２０１１年１０月ＣＨＩＮＡＯＦＦＳＨＯＲＥＯＩＬＡＮＤＧＡＳＯｃｔ．２０１１复杂地层条件下自升式钻井平台插桩穿刺分析＊胡知辉１１２１赵军宋林松段梦兰（１．中国石油大学（北京）海洋油气研究中心；２．中海油田服务股份有限公司）摘要在复杂地层（硬土层覆盖软土层，即层状地基）条件下，自升式钻井平台预压载期间可能发生桩腿桩靴穿透上部硬土层，并在下伏软土层中快速沉降形成穿刺，导致平台结构受损，造成重大经济损失。对自升式钻井平台穿刺事故进行了统计分析，同时对穿刺破坏

2、机理进行了研究，并以南海西部Ａ井位为例，提出了可行的穿刺预防措施，对保证平台作业安全具有重要意义。关键词自升式钻井平台层状地基插桩穿刺破坏机理预防措施自升式钻井平台适用于不同海底地层条件和较大水深范围，移动灵活方便并且便于建造，因此在海洋石油开采中得到了广泛应用，在全球现有海上钻井平台中约占到４０％。然而，自升式钻井平台在作业期间经常遭遇意外穿刺事故，导致平台结构受损，造成重大经济损失。据ＭＳＬ公司统计，穿刺事故［１］占平台总事故的比例高达５３％。平台作业前都要对井位进行完善的现场地质调查与评估，

3、但每年仍有大量的穿刺事故发生。平台穿刺事故频发主要与复杂的海底地层条件有关，某些海域海底沉积物表层多为粉土，向下为粉质粘土、砂土及粘土互层。在上硬下软层状地基条件下，平台插桩预压载时，桩腿桩靴穿透上部硬土层后在下部软土层中快速沉降，且超出平台自身调节控制能力，因而发生穿刺事故。目前全球存在穿刺风险的主要海域及对应的作业平台数量如图１所示，可以看出，平台穿刺风险主要集中在北美、中东与亚洲等海域；平台穿刺事故分类统计分析结果见图２。随着东南亚各国最近几年加大对海上油气田的开发，在相关海域作业的平台数量

4、逐渐增多，据统计在２０００—２００８年发生的平台穿刺事故［２］中超过８０％发生在亚洲，由此也对预防平台作业过程中穿刺事故的发生提出了迫切要求。本文在对目１平台穿刺事故统计分析前已发生的平台穿刺事故进行统计分析的基础上，研究了穿刺破坏机理，并以我国南海西部Ａ井位为例一直以来，在世界各个海域作业的自升式钻井提出了可行的穿刺预防措施，对指导自升式钻井平台平台几乎每年都有意外穿刺事故发生，由此导致平后续作业和保证平台作业安全具有重要意义。台结构受损，造成了重大经济损失。２００９年１１月５＊国家“８６３”高

5、技术研究发展计划项目（２００８ＡＡ０９２７０１－３）、中海油田服务股份有限公司项目（ＪＳＫＦ２００８ＹＪ０１）部分研究成果。第一作者简介：胡知辉，男，中国石油大学（北京）在读博士研究生，主要从事海洋立管、平台结构的研究。地址：北京市昌平区府学路１８号中国石油大学（北京）海洋油气研究中心（邮编：１０２２４９）。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｉｈｕｉ＿ｈｕ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ。第２３卷第５期胡知辉等：复杂地层条件下自升式钻井平台插桩穿刺分析３４５日，在马来西亚Ｄｕｙｏｎｇ平台作业的Ｔｒｉｄｅｎｔ１７号由于一些单位不

6、愿意公布平台事故等相关信自升式钻井平台因遭遇恶劣天气，左舷桩腿发生刺息，目前公开报道的平台事故案例还比较少，本文穿导致桩腿严重损坏，随后１０日另外两条桩腿也相通过对仅有的一些行业文献资料的收集整理，统［３］继发生破坏。２００６年１月，ＳｅａＤｒｉｌｌ公司的自升计出到目前为止发生的大量平台穿刺事故案例。式钻井平台ＳｅａＤｒｉｌｌ５号在印度海域某一井位插桩尽管缺少事故的详细资料与信息，但从这些事故作业时一条桩腿发生穿刺事故，随后花了一个季度统计结果中也能得到一般性结论，对每起事故的［４］的时间进行桩腿

7、修复。另外，ＥＮＳＣＯ－５７、Ｒｏｇｅｒ发生背景、原因进行分析，以期为以后部署平台作Ｍｏｗｅｌｌ、ＰＶＤｒｉｌｌｉｎｇ１、ＧａｌｖｅｓｔｏｎＫｅｙ等平台在越业提供借鉴。本文所统计到的事故数据中，穿刺南、马来西亚海域作业过程中均发生过穿刺事故导事故占到总事故的５５％左右，与ＭＳＬ公司统计结［５］致平台受损。果基本吻合。除在东南亚海域外，其他海域作业的自升式钻１９９０年前后有超过一半的穿刺事故发生在北井平台也有大量穿刺事故发生。２００２年９月３０美海域，但２０００年之后穿刺事故主要发生在亚洲日，阿拉伯

8、钻井公司的Ａｒａｂｄｒｉｌｌ１９号自升式钻井海域，且有逐年增加的趋势，主要原因是：北美海平台在沙特阿拉伯的Ｋｈａｆｊｉ油田作业时，由于发生域的钻井作业公司对平台前期大量的实际作业经穿刺，平台的一个桩腿弯曲，使平台倒塌在旁边的生验进行了总结，通过研究对作业海域的复杂地层产平台上，导致生产平台采油树爆裂，引发大火，最条件有了更深的了解，而且形成了标准化的穿刺终造成自升式平台和生产平台沉没并导致３人死亡预测分析和评估计算方法，以及一些行业规范来［６］的事故，平台受损情况见图３。１９９６年