南海某平臺場址就位質量的風險評估

李巖(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

0 引言

導管架作為海上石油平臺重要的結構物，不但承擔了上部組塊的重量，并作為隔水套管和立管等承重結構。考慮到油田開采是通過安裝隔水套管后鉆井，導管架的水平度直接會影響到隔水套管的安裝。因此導管架安裝過程中，對于導管架的水平度和就位區(qū)域，有著嚴格的要求。項目的規(guī)格書中要求導管架安裝后，導管架的頂水平層在各個方向上的水平度應滿足5‰的水平度要求。對此導管架的就位水平度精度控制，是安裝過程中的重點和風險點。在項目詳細設計的過程中，需要根據(jù)場址情況進行評估，導管架安裝是否存在安裝風險。

1 風險描述

根據(jù)《某區(qū)域氣田開發(fā)可研、ODP-平臺場址和管道路由工程物探和工程地質調查》(下文簡稱調查報告)第1、3、4、8冊中的描述可知：

(1)已建某CEPD平臺60M半徑范圍內有1組疑似樁腿坑組成的鉆井船活動痕跡；

(2)已建某CEPD平臺北側存在一處海底凸起區(qū)，呈近似南北向分布。

由于某PRP平臺(新建)與某CEPD平臺(已建)通過45m棧橋連接，兩平臺距離很近，所以在調查報告中描述的樁腿坑組成的鉆井船活動痕跡和由南向北海底凸起區(qū)域距離PRP平臺場址也很近，對PRP導管架的就位以及就位后的導管架的水平度可能產(chǎn)生不利影響。下文就這兩個風險點進行核實，并評估影響或提出解決方案。

在風險評估中，首先應對導管架的平臺坐標進行詳細的核實，做到基本數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。PRP平臺和CEPD平臺的平臺坐標來源有兩處：調查報告和油田總布置圖。將兩份資料中的平臺坐標列入表1，對比發(fā)現(xiàn)兩份資料中CEPD平臺的坐標一致，PRP平臺坐標稍有差異，距離差值約43.6m。經(jīng)過同基本設計方核實后得知，PRP平臺在ODP前期設計階段設計方案有過變化，導致平臺移位。但基本設計方未及時更新位移后的平臺坐標和相應的導管架就位水深數(shù)據(jù)，因此基本設計導管架設計基礎中的PRP平臺場址水深以及網(wǎng)格間距1m的水深圖均是基于調查報告中的平臺坐標。

詳細設計發(fā)現(xiàn)場址坐標不一致的問題，將此問題反饋給業(yè)主方，經(jīng)過業(yè)主方核實后通知：目前PRP平臺場址坐標應以油田布置圖中坐標為準，導管架的設計水深為68.6m，并同時獲得業(yè)主方提供的導管架場址網(wǎng)格間距1m的水深圖。通過確認后的場址坐標以及相關的場址網(wǎng)格間距1m水深圖。進行鉆井船樁腿坑風險和海底凸起風險評估。

表1 平臺坐標

2 鉆井船樁腿坑風險評估

為便于樁靴的貫入和拔出，并增加鉆井船在操作和環(huán)境荷載下的在位穩(wěn)定性，鉆井船的樁靴一般設計成扁平的紡錘狀，即所謂的 Spudcan。當遇到較軟的粘土層時，鉆井船樁靴最終入泥較深，在貫入過程中要排開大量土體。排開大量的土體，會造成場址表層圖的凸凹不平，而樁靴入泥的位置會形成一個較大的基坑。對于導管架海上安裝存在較大的質量安全隱患。在經(jīng)歷多次插拔樁及處理作業(yè)后，樁靴坑內土體組成及工程特性有較大的改變，會造成表層土的土質性質發(fā)生變化，從而影響到導管架座底時候的穩(wěn)性以及土壤的承載力，影響到導管架的水平度。

對此，我們對于鉆井船樁腿坑位置進行了詳細的分析。CEPD平臺為已建平臺，從相關的調查資料已知，CEPD平臺周邊有鉆井船進行相關的就位施工。通過平臺坐標，得到兩平臺相對關系圖。

圖1為PRP平臺和CEPD平臺相對關系圖，將下圖中兩個平臺放入調查報告的水深圖中，并使CEPD平臺基準點重合，得到PRP平臺與樁腿坑和海底凸起的位置關系圖。

圖1中三角形區(qū)域為南海四號平臺2002年就位三樁位置；鉆井船輪廓為2014—2015年的就位位置；圓圈為調查報告中給出的疑似樁腿坑痕跡。從圖上可以看出，鉆井船兩次就位位置的樁靴輪廓均未超過圓圈的覆蓋范圍，而灰色圓圈與PRP導管架裙樁套筒的最近距離為20.6m，由此判斷此組樁腿坑對PRP導管架就位影響較小。

圖1 平臺相對位置圖及PRP場址水深圖局部

3 海底凸起風險評估

根據(jù)工程施工計劃，PRP導管架海上安裝時間窗口為8～10月份，從環(huán)境數(shù)據(jù)報告中的的按月的流速和波高概率分布表和相關海域非臺風工況的風、浪、流主極值，結合設計規(guī)格書中的主極值和坐底環(huán)境條件進行歸納分析。此時間窗口海上安裝條件惡劣。由于海上安裝環(huán)境條件差，如果場址的水平度無法滿足要求，會產(chǎn)生作業(yè)船舶長時間的天氣待機以及重大的作業(yè)施工質量風險，導管架無法順利就位甚至作業(yè)機具產(chǎn)生損害等質量風險。

對此，對于海底水平度評估就顯得至關重要。從圖1中可以看出，在已建平臺的北側，有一處狹長區(qū)域即為海底凸起區(qū)，PRP平臺理論就位位置約有一半面積位于灰色圈內，結合PRP場址等深線(圖2)可知，PRP平臺理論就位位置水深的最高和最低點相差約1.0m。由于PRP平臺場址表層土承載力很差，導致PRP導管架防沉板過大，如果將防沉板做成“傾斜”來滿足場址不平度要求，難度很大。

從圖2分析，靠近ROWA的防沉板矩形區(qū)域水深變化趨勢為由北向南逐漸變深，水深變化范圍68.6m～69.5m，根據(jù)各深度所占面積加權平均得到平均水深約69.1m；靠近ROWB的防沉板矩形區(qū)域水深變化趨勢為由北向南逐漸變淺，水深變化范圍69.0m～68.5m，根據(jù)各深度所占面積加權平均得到平均水深約68.8m。考慮到土壤承載力等因素，防沉板需要入泥0.5m，最終得到的防沉板底面標高：ROWA防沉板為-69.6m，ROWB防沉板為-69.3m，如圖2所示。

圖2 PRP平臺場址等深線及防塵板標高

從上述的理論分析，可以看出場址的水平度差，導管架就位位置處在海底凸起部，從下表2土壤數(shù)據(jù)報告可以看出，場址的表層土土質為非常軟至稍硬的粉質粘土，在土層深度從0～4m區(qū)間，土壤的不排水抗剪強度只有1～15kPa，即使在極為水平的場址上，導管架的防沉板都要設計的非常大。以此來滿足座底時導管架的穩(wěn)性要求以及土壤承載力要求。

表2 表層土承載力

根據(jù)目前場址所在的位置，導管架處在一處高差為1米的坡處，場址表層土承載力無法滿足規(guī)范中設計的穩(wěn)性和承載力的要求。對此，需要對于場址進行平整后進行導管架安裝，即需要將導管架就位場址位置進行相關的水下吹掃及平整工作。考慮到場址是在一處坡起處，如將整改坡進行平整。一方面，會產(chǎn)生高額的施工費用，至少需要千萬元以上。另一方面，會導致平整后的土壤承載力不均勻，可能會因為表層土土壤承載力的不同，帶來新的導管架不平度問題。因此，考慮將導管架的防沉板進行了南北兩側階梯型的布置，對于防塵板布置的區(qū)域進行局部的場址平整，以盡可能的保證場址表層土土壤承載力的相同。并需要結合安裝承包商在防沉板與導管架結構連接之前提供最新的1m網(wǎng)格水深圖，每塊防沉板的最終標高應取決于最新的水深圖進行相關的評估和相關的設計。根據(jù)防沉板的設計最終決定相關的場址平整的區(qū)域，以保證導管架安全順利的就位。

4 結語

根據(jù)對于某新建平臺的就位質量風險評估，有效的發(fā)現(xiàn)場址就位條件較為復雜，如沒有及時發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場安裝時候會出現(xiàn)較多的浮吊待機等情況的發(fā)生。及時的質量風險評估以及有效的方式去解決質量風險，對于整個項目順利實施是必不可少的一個環(huán)節(jié)。

本次場址就位的質量風險評估結論以及后續(xù)措施如下：

(1)經(jīng)過評估，判斷出PRP平臺在可研階段進行過場址移位，在導管架施工前安裝承包商應再次同業(yè)主方核實平臺場址坐標，以保證安裝的準確性；

(2)平臺場址位置就位環(huán)境復雜，位于海底凸起區(qū)域。安裝承包商應進行二次海底掃查，提供最新的網(wǎng)格水深圖；

(3)詳細設計應及早做出相關的防沉板設計方案，由于土壤承載力較差，導管架設計應考慮防沉板入泥深度等；

(4)建議在安裝施工前，對于場址進行局部的吹掃，平整，以保證導管架安裝的水平度，并應注意安裝過程的就位精確度。