无桩靴自升式平台插桩深度计算方法

无桩靴自升式平台插桩深度计算方法探讨

摘要：在海上油田的勘探开发过程中，无桩靴自升式平台采用国家规范规定的方法进行的插桩计算结果与实际情况出现较大的

出入，影响了平台的作业。本文通过分析国内目前通常计算方法及其缺陷，并提出初步解决办法和计算方法，即采用“spt计算法”，能较好的与实际情况吻合。

关键词：海洋钻井平台插桩深度计算规范计算方法 spt计算法

一、引言

渤海是我国油气资源勘探开发的重要区域，先后发现储量在几千万吨甚至上亿吨的油田就有数个。在资源勘探与开发中，自升式平台发挥了重要的作用。在这些平台中，一类是有桩靴的，例如胜利5、6、7、8、9号，中油海5、6、7、8、9、10号和中海油4、6、8、10、12号；另一类是无桩靴的，例如中油海1号、63号，中海油5、7、9号。通过近二十年来在胜利、大港、冀东、辽河等海区海上平台插桩作业的反馈信息表明，针对胜利5号等桩腿带桩靴的钻井平台进行了相应的插桩计算，理论插桩深度与平台的实际插桩情况基本吻合；而针对中油海1号等桩腿无桩靴的钻井平台进行的理论计算的插桩深度与平台实际插桩深度出现了较大的出入。出现此种情况的井场都具有大致相同的特点：井场水深较浅、井场土质上部（一般为10m左右）为近中密～中密～中密以上粒状土（以粉

砂为主）。

以下选取了具有类似地层的冀东油田南堡4-8井、南堡4-3a、南堡4-2b井进行研究对比分析。

二、平台常规插桩理论计算情况

目前我国海上钻井平台的桩脚贯入单桩极限承载力分析计算依

据《海上平台场址工程地质勘察规范》gb 17503—98（简称“规范”）进行。此规范中关于桩脚贯入单桩极限承载力分析计算公式，大量借鉴了美国石油学会《海上固定平台的规划、设计和建造推荐作法—荷载和抗力系数设计法》api rp 2a-lrfd（简称“api规范”）给出了较为详细的计算参数取值。下面是依据该规范作出相应的计算结果。

表1：南堡4-8井位“中油海1号”平台单桩极限承载力计算表（通常算法）

表2：np4-3a井位“中油海1号”平台单桩极限承载力计算表（通常算法）

表3：np4-3b井位“中油海1号”平台单桩极限承载力计算表（通常算法）

三、无桩靴平台有关计算方法的初步探讨研究

针对此种情况，经过采取多种方法反复对比进行复核性计算摸索，初步形成了一种计算方法：

针对冀东油田现海上开发区块海底土质上部10米之内存在巨厚

（大于5.0米）中密以上粒状土的井位，利用土质调查时现场标准贯入试验（spt）实测击数n估算平台桩腿单桩极限承载力的方法进行插桩验算，“中油海1号”钻井平台就位计算插桩深度与实际插桩深度较吻合。简称“spt计算法”。

标准贯入试验（spt）实测击数n与单桩极限承载力q（kpa）对照见表3。

采用“spt计算法”计算结果见表5、6、7。

表4：标准贯入试验（spt）实测击数n与桩腿单桩极限承载力（kpa）对照表

注：表中所列数据详见《工程地质手册》p264、p276。

表5：南堡4-8井位“中油海1号”平台单桩极限承载力计算表（“spt计算法”）

表6：np4-3a井位“中油海1号”平台单桩极限承载力计算表（“spt计算法”）

表7：np4-3b井位“中油海1号”平台单桩极限承载力计算表（“spt计算法”）

四、工程对策

综合以上分析，如计划采用“中油海1号”等无桩靴自升式钻井平台在海上开发区块就位作业，对井场土质调查提出了新的内容要求，即需要：

（1）进行现场试验，论证采用新型勘察设备（如水冲标准贯入

试验系统—提高spt测试精度、内环刀取砂器—采取原状砂样进行室内高压固结试验，摸索粒状土受压排水固结强度增大规律等）获取更为可观、科学、准确地土质参数；

（2）广泛全面收集“中油海1号”等无桩靴自升式钻井平台在大港油田、冀东油田、辽河油田海上区块具有相类似土质特征（上段为较大厚度粒状土分布）的井场土质调查资料、平台就位插桩施工班报及实际插桩深度资料等，结合前期开展的工作，摸索出较为理想的、对相类似土质特征井场具有较充分代表性的科学的单桩极限承载力验算方法。新验算方法的应用要经过专家的论证鉴定；（3）针对平台桩腿入泥实际深度不一致的实际情况，应增加井场土质调查钻孔数量，较合理的数量为1个40m深钻孔，3个15～20m浅钻孔，其中3个浅钻孔分布在桩腿分布区域。

五、结束语

通过分析研究，我们找到了“中油海1号”等无桩靴钻井平台插桩深度计算的方法，并提出进一步验证的方案和工程施工的措施，可为“中油海1号”等无桩靴钻井平台插桩深度计算提供可靠的计算模式，确保平台的作业安全。

[参考文献]

[1]《海上平台场址工程地质勘察规范》（gb 17503—98）

[2]《工程地质手册》第三版，中国建筑工业出版社

[3]《岩土工程勘察规范》（gb50021-2001）

（作者单位：胜利油田信科海洋勘察测绘有限公司山东东营）