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帶樁靴自升式平臺拔樁問題探討

作者:來源:日期:2019-10-31 8:09:07人氣:973
      1、引言

      自升式鉆井平臺是可移動式平臺中造價較低,作業靈活強,安全性高,操作簡便的一種平臺。拖航作業是自升式平臺遷動的方式,完整的一個拖航過程包括原地降船和拔樁。途中牽引拖帶、新位置播樁升舉和壓載五個環節。對于帝樁靴的自升式平臺來說,這其中難度大,危險性高,且作業時間相對較長的環節之一即是拔樁作業。只有充分了解拔樁時各種力的分布與組成,結合地層、海況等諸多因素,才能用最有效的手段與方法來加快拔樁的速度,同時也提高作業的安全性。.

      鉆井事業部共有平臺十座,其中可移動式9座,自升式7座,帶樁靴自升式6座。帶樁靴的平臺在拔樁時出現問題較多,例如拔樁時間曾超過一周的;又如為增大吃水而一味傾斜平臺,造成傾斜過大,損壞升降系統的電器控制機構的;還有因下噴沖堵塞而嘗試用高壓水沖下噴沖;再有因無法拔活樁腿而用油管從船側進行噴沖的。錯誤的方法會損壞.平臺結構,威脅人員安全;不完善的手段會錯過拔樁潮位,延長拔樁的.時間,浪費人力物力及財力。

      2.拔樁作業理論依據21拔樁力構成

      平臺降入水中后,當吃水達到拖航吃水,繼續增加平臺吃水,即進入拔樁過程.拔樁力主要來源于平臺自身的浮力,當平臺浮力大于拔樁.阻力,則樁腿拔活。阻力的構成主要有樁側力、樁靴上部覆土重力和樁靴下部粘吸力。以五號平臺在海東2井拔樁為例,假設樁腿入泥11米來估算最大拔樁力:

      樁靴底面積:7012M↑樁靴上部面積*62 J07M“樁靴周長:30.5米

      五號平臺樁靴下部設計了下部噴沖,我們假設其非常好用,所以暫將樁靴下部粘吸力忽略不計。

      (])潮汐表營口區8-10月份

      最高潮:8月11日463米 最低潮 10月8日 033米潮差1米時 間約為2小時。

      (2)拔樁力(預計插樁11米,排除吸附力)

      覆土重力(1.5x0.75+4.1x0.9+5.2x0.98+0.2x0.98)x62.07= 62734噸

      樁側力(參照海東2井地調資料,地調剪切強度不全,按2層粉砂以上按05計算,以下按09計算)

      (56x05+54x09)x 30 5=233 63噸拔樁力= 62734+23363= 86097

      (3)拔樁能力(按平臺在該區域內的最大吃水45米計算)查靜水力曲線表

      平臺吃水45米時浮力9707587噸(查靜水力曲線表)剩余浮力=9707587- 6704=3003587噸單樁拔樁力=3003 587/ 3=1001噸樁腿浮力= (11+45) x8 244= 127噸樁靴浮力=1127噸

      單樁總拔樁力= 1001+127+112 7=12415噸

      拔樁能力余量=12415-860 97=3815噸

      備注:為避免平臺座灘后造成船體變形,預計拔樁時平臺吃水控制在4米,重復上部計算,拔樁能力余量不足20噸。.

      通過以上計算可以證明,在平臺吃水不足4米時,即可克服樁側力與覆土重力。但很多平臺在拔樁時,單樁吃水超過5米,平臺依然無法拔活。由此可見,平臺下部噴沖系統并未發揮作用,樁靴下部粘吸力成為平臺拔樁的主要阻力。

      22樁靴噴沖系統結構原理

      五號平臺樁靴上下噴沖所用管系均為76X8無縫鋼管,焊接工藝相同,上噴沖試驗耐壓12M DA,下噴沖未作耐壓試驗.上噴沖為4口,下噴沖共8個口。(如圖一所示)


      上噴沖設計為高壓,實現用泥漿泵泵出的高壓水流來清除樁靴上部覆土及側面部分阻力的目的。下噴沖設計為低壓,使消防泵泵出的低壓水滲入樁靴與地層粘土間的孔隙中,以破壞粘土對樁靴下表面的粘吸力,實現拔活樁腿的目的。


      每個噴沖孔處都有-直徑219X16的半圓鋼管覆蓋保護(如圖二所示),這種保護對上下噴沖噴頭的防堵防損作用很.明顯。在實際應用中,由于五號平臺未配備錨機,在定位時會使用樁靴來咸速或作為平臺角度調整的旋轉軸心,且由于海底表面淤泥較軟,極易在定位時灌入噴沖管系內。這些淤泥如未及時排出,直接開始降樁升船壓載,則會造成噴頭堵塞,增加下次拔樁時的難度。


      3、拔樁作業中存在的誤區及正確操作31平臺傾斜越大拔樁力越多

      操船手冊上要求,拔樁時要將平臺降至比預計拖航吃水多出12米的位置,保持干舷0.6米的高度,利用升降系統對某一樁腿單獨拔樁,應.遵循先拔入泥深的樁腿,后拔入泥淺的樁腿。

      通過計算,以五號平臺為例,平臺橫向左右舷吃水差lm時,平臺傾斜23度,縱向吃水差1米,平臺傾斜21度。如果一味增大單樁吃水,哪怕甲板上水,待拔樁腿的拔樁力增加量并不大,且會造成平臺嚴重傾斜。當平臺傾斜超過11度時控制系統發出警報,當超過22度系統報警停機并鎖定控制臺,如不用專用鑰匙解除警報,則無法進行進行任何操作。

      過大的傾斜會使平臺主結構受力不均,容易損壞樁腿及船體結構,還會造成人員工作及行動上的不便,增加作業風險。

      傾斜過大出現在兩種情況中,一是拔入泥最深的樁腿,另一是拔最后一個樁腿。在這兩種情況中,應該避循一個宗旨,即是在保持平臺整體有足夠浮力的前提下,盡量避免平臺過度傾斜。操船手冊上要求,平臺在拔樁作業中應先拔入泥最深的,最后拔入泥較淺的。這樣的目的是為了保證最難拔的樁腿能有足夠大的拔樁力。所以在以上兩種情況中,我們應該采取如下措施,來保證拔樁力,避免平臺過傾。

      第一種情況,應該逐步增加平臺整體吃水,保證有干舷的前提下,漸次的增大入泥深的樁腿部位吃水。要注意的是,不能一次性增加過多平臺整體吃水,防止入泥淺的樁腿被提前拔活。因此要循序漸進,且延長觀察時間,詳細對比待拔樁腿升降機構受力情況,一旦噸位有減小趨勢,可繼續增大吃水,當升降機構受力迅速降低,表示該樁被拔活。

      第二種情況,當剩余最后一個樁腿未拔活時,平臺處于半漂浮狀態,平臺整體浮力減小,此時最易發生過傾現象。操船手冊中建議我們可以將待拔樁腿的對角壓載艙壓水,以減輕平臺傾斜,增大待拔樁腿的浮力。一般采用打開海底門,通過總管灌水的方法實現。選擇對角靠舷邊壓載艙打水,比較容易調整平臺水平,同時也可以減小因海水排不凈,殘留海水對穩性的影響。

      所以說,并不是平臺傾斜越大,拔樁力越大,而是要結合平臺整體及單樁的吃水,交替進行拔樁,這樣才能保證足夠的單樁拔樁力,并避免過傾現象的發生。

      32下噴沖壓力越高越容易拔活樁腿

      樁靴下部之所以會沾吸在地層粘土上,主要原因是因為其內部水分被完全擠出,與海水產生壓差,樁靴被海水“壓”在了海底。所以,只要將其壓力平衡或減小壓差,就可以拔活樁腿。而實現這個目的就要靠樁靴下部的8個噴沖孔。

      下噴沖孔堵塞,是不能完全避免的。但即便是局部堵塞,利用海水的滲透性,低壓08~0 9M pA持續噴沖,海水會逐漸滲入樁靴與粘土之間的孔隙,下噴沖仍然是可以發揮作用的,這也是下噴沖設計為低壓的原因。如果用高壓水進行下噴沖,那么堵塞在噴沖孔部位的稀松粘土會被瞬間壓縮,孔隙被完全填死,海水無法滲出,最終使下噴沖喪失功.效。拔活樁腿自然更加困難。

      了解了下噴沖的作用原理,我們還可以用壓縮空氣來作為下噴沖的介質??諝鈱Ρ群K泻軓姷膲嚎s性,能量聚集更大,一旦平衡了樁靴下部壓力,樁腿可迅速被拔活。但使用空氣的前提是下噴沖孔要相對暢通,否則不如用海水效果好。

      下噴沖的通暢與否是拔樁的關鍵因素之一,只有了解下噴沖的作用機理,才能合理的應用它,使其在拔樁過程中發揮最大功效。但是下噴沖一旦被堵,我們也不能東手無策,而是應該想辦法去解決或者用其他方式來代替它,為拖航作業爭取有利的時間。.

      4.下噴沖堵塞后的拔樁方法及處理措施41下噴沖堵塞后的拔樁方法

      一旦下噴沖孔被徹底堵死,喪失功效,那么僅靠平臺自身浮力來拔活樁腿是很困難的。由此我們平臺設計了二次噴沖系統,從船舷邊下油管至樁靴下側部,用泥漿泵高壓噴沖,掏空樁靴下部泥沙,減小樁靴粘吸力,實現拔活樁腿的目的。

      五號平臺在海東二井作業完畢拖航前夕,面臨高潮水深不足5米,下噴沖孔堵塞的現狀,采用二次油管噴沖系統,艏樁在吃水僅4米的情況下即拔活樁腿,用時半小時,實踐效果非常理想。


      42下噴沖堵塞的處理方法

      用油管噴沖雖然能取得很好的效果,但浪費的材料及人力比較多,準備工作很繁瑣,這只是沒有辦法的辦法,遠不如樁靴下噴沖系統使用起來簡便快捷。

      堵塞的下部噴沖孔要想通暢,除了進船廠修復外,還可以用其自身功能進行通暢處理。選擇遠距離拖航期間,將樁腿下放半米,使下噴沖孔露出船體,用流動的海水沖刷噴沖孔最外沿。先用消防泵低壓進行噴沖,待壓力有所下降,再用泥漿泵高壓(不超過6M Da)進行噴沖。這個過程相對較長,也許需要幾十個小時。通過六號平臺的驗證,該方法還是切實可行并有一定效果的。

      5.結語

      快速而安全的拔樁方案,可以使平臺爭取時間,提早完成掛拖,節約成本,降低風險;正確的操作方法,可以延長升降機構及平臺的使用壽命。根據不同的地層、海況等因素,用最有效最合理的方法進行拔樁作業是我們每位機械師必須經過深思熟慮才能去實施的。

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