平臺就位過程滑樁研究及對策

戴霖 鄧春林 楊杰 于政

摘 要：自升式鉆井平臺根據作業任務，需經常移位和就位作業，特別是精就位過程中可能出現的滑樁現象，結合本單位數次平臺精就位操作進行理論分析，并提出應對方案。

關鍵詞：平臺就位;樁腿;樁穴;滑樁

中圖分類號：P75 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2019）06-0091-02

1自升式平臺滑樁的簡介

海洋石油鉆井平臺需要經常在油氣田井位間根據作業任務改變位置，其中有自航能力的極少，都需依靠拖輪提供拖帶和就位。平臺作業結束時，從一定高度下降到水面變成浮態，由拖輪拖帶至新井位然后升臺離開水面并開始鉆井作業，然而在插樁升臺過程當中常伴有滑樁現象，導致就位失敗，嚴重的甚至會損壞設備造成巨額經濟損失。中石化海洋石油工程有限公司公司擁有4條自升式平臺及多艘大馬力托輪，常年在各大海域進行井間移位和鉆井作業，積累了豐富的作業經驗，其現場指揮人員多次成功解決類似問題。

2自升式平臺滑樁的原因

一般來說，產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密度不一或相對位置分布不均，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力平衡，其主要表征體現即是樁靴發生了水平方向的位移;在國內外海域的作業實踐中，這種滑樁現象大概率是因為平臺就位地點（導管架或其它設施）存在其它平臺樁靴留下的位置（下稱舊坑）引起的。 由于舊坑的存在，樁靴一側為原始土或稍有擾動的土層，因曾經被壓實過，所以強度較高。另一側舊坑內，海水擾動導致回填的土層強度低，致使樁靴兩側壁土上的壓力不再對稱，更加重要的是樁靴底部接觸的土體部分為擾動土，部分為原狀土，強度上的差異導致樁靴底部阻力與樁軸不重合，產出水平方向的偏心力，上述兩種力的聯合作用，產生了滑樁現象。如果樁靴下落點距離舊坑相對較遠，即重疊部分較少，樁學滑移的速度會比較平緩，如果距離近重疊部分多，樁靴滑落的速度會稍顯急促。

3自升式平臺滑樁應對的措施

在試圖靠攏導管架的就位作業過程當中，如果平臺的樁腿非常靠近舊坑，會發生兩種情況：一是平臺向兩側移動，二是平臺向前后滑動。如果碰到向后即導管架方向滑動的情況是可能導致撞擊鉆井平臺的嚴重后果（如圖1）。假如只有一條或兩條樁腿受到嚴重影響，那么彎曲應力會作用于另外一條沒有受到影響的樁腿和平臺船體上面。為克服上面的問題，以下的方案都可以借鑒和嘗試：

方案一：在平臺初就位的過程當中，就位精度的誤差控制應盡量小。在控制好就位精度誤差后插樁到海底并開始升臺，如果發現平臺位置水平方向上有任何異常移動，停止插樁，升起樁腿，使樁靴位置剛好離開海底，移動平臺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建多個有水平承載力的平面。這個步驟可能要重復多次，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平臺，利用樁靴直接將舊坑周圍的原料推向舊坑（如圖3），同樣這個動作也要重復多次才可能會達到一些效果，與方案一的區別在于無需多次收放樁腿。

方案三：在抵達導管架以前，如果地質調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。國內盡管發生過由于平臺滑樁導致的觸碰導管架的事故，但是卻沒有記錄顯示有哪個項目決策者肯下決心實施這個步驟。主要原因是海底地質資料的調查是一項更復雜的作業，并且提供的調查結果僅供參考。此方案要耗費大量人力和物力。

方案四：沖樁配合收放樁腿也是被證明有用的措施之一，長時間的高壓水流同樣能對樁靴周圍的區域產生“抹平”的效果（如圖4）。

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

具體操作步驟如下：①平臺拋錨定位;②調整平臺吃水差，使平臺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排放壓載水使平臺正平，樁靴會把海底原料帶向舊坑一側并構建一道阻止平臺樁靴繼續滑動的堤岸;⑤繼續放樁并觀察平臺滑動的趨勢，過程可以重復進行。

4平臺精就位滑樁解決實操步驟

參看本公司現場作業記錄，翻看和研究歷次作業的評估分析得知，每次作業持續時間長短不一，有些作業幾個小時就順利完成，而有些作業則要耗費長達幾天時間。如果想精準移動和控制重量萬噸的鉆井平臺并非易事，需要現場各方通力合作，必須考慮到海上天氣海況、潮流、拖輪馬力及人員作業時間長短等諸多因素，更要求現場指揮者審時度勢，冷靜指揮。在實際作業當中要根據具體情況隨機應變，也并不是所有的措施都能用到，有時組合措施效果會更好，重復就位的次數非常關鍵，如果碰巧作業現場有水下機器，就可充分利用其探測其海底情況。以一次典型的就位的滑樁復位操作為例。

第一步操作：①讓初就位時候拋下的4只定位錨張力保持穩定，4條輔助拖輪就位，平臺船首的2艘拖輪在拖輪數量不夠的情況下可以用1艘拖輪進行作業。②平臺降臺進入浮態，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船尾拉至右舷約一個樁靴直徑的距離定位。④插樁并升臺減少吃水至二分之一到三分之二的原吃水，維持平臺該態勢約30分鐘。

第二步操作：①在平臺船尾樁腿入浮泥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平臺進入浮態后，平臺船尾兩條樁腿起至保持入泥約30厘米的深度。③協調指揮船尾的拖輪將平臺位置拉向左舷至距離原坑約半個樁靴直徑的距離。④將平臺船尾兩條樁腿插樁并升臺，減少平臺吃水至原吃水至二分之一到三分之二。⑤平臺進入浮態后，利用升平臺船首的樁腿以消除扭矩。

第三步操作：①升平臺船尾兩條樁腿至其入泥深度為0.5米，指揮拖輪和錨機將平臺定位至正確位置。②插平臺船尾樁腿到海底并升臺原吃水至二分之一到三分之二，檢查滑樁情況，繼續要升平臺首樁腿消除扭矩。③如果沒有滑樁發生，繼續升臺至零氣隙，再檢查滑樁。④如果未發現滑樁情況，升臺后并開始預壓載，就位作業基本成功。

5 結論

現場應用效果表明，平臺精就位滑樁解決技術研究和對策為安全作業提供保障，為生產作業節約時間，有效地解決了復雜工況下自升式鉆井平臺調整井作業精就位的技術難題。

參考文獻：

[1]葉洪東等.海洋移動式樁基鉆井平臺重復就位時滑移的計算與分析[J].中國海洋平臺， 1999，14（3）.