隔水导管打桩新技术研究与应用
超长隔水套管优化和管桩吊点的设计与应用
超长隔水套管优化和管桩吊点的设计与应用◎ 马晋雄 海洋石油工程股份有限公司魏志德 天津海金德石油工程技术有限公司刘 文 海洋石油工程股份有限公司路健健 戎国强 天津海金德石油工程技术有限公司摘 要：近年来海洋工程行业中海上平台设计逐渐增大，伴随着井口增多，隔水套管增加，沿用常规做法，海上施工时间长，相应配备的施工资源也在增加，通过优化隔水套管分段及管桩新型吊点设计优化项目是在目前开发计划的大背景下，从根本上解决钢桩和隔水套管海上无吊装器情况下的耗时费力的吊装现状，实现海上施工降本增效。
关键词：隔水套管 镗孔 吊装随着海洋石油行业的逐步发展，海洋石油平台大型化，相应的井口数量在增加，受隔水套管自由站立强度影响，隔水套管的分段单节一般较短，因此分段较多，严重影响海上施工效率。
另隔水套管吊点在打桩过程中为干涉结构，需要占用较多时间切除。
本文以某项目为例，通过优化吊点设计形式和优化隔水套管分段的方式，提高海上施工效率。
1.项目介绍某项目两座导管架共有100口井，详设基于常规吊装模式的强度计算要求，将隔水套管分成3节，需要对300节隔水套管进行吊装及安装。
面对巨大工作量，在设计阶段进行相关优化并得到显著效果。
2.隔水套管节数吊装的设计及应用按照常规做法，隔水套管吊点一般位于套管底部外侧（详见图1），首节利用板式顶部吊耳形式进行起桩，现场驳船挂扣及起吊耗时长，且打套管至吊耳位置后需对吊耳后进行切割打磨，第二节套管利用板式底部吊耳形式进行锁桩后起桩，现场驳船挂扣及起吊耗时长。
根据现场反图1 原方案隔水套管分段与吊点设计图2 优化后隔水套管分段设计53 /馈，传统的板式吊耳形式不仅挂扣时操作繁琐，切割打磨过程耗时严重，且操作过程存在较大安全隐患。
该项目首先结合主作业船吊机和随船履带吊共同吊装，解决了隔水套管首节平吊强度问题；其次充分考虑隔水套管施工资源，使用振动打桩锤和柴油打桩锤替代传统液压打桩锤，解决了隔水套管自由站立强度问题。
海洋钻井隔水导管关键技术研究及标准化
WG8 组织下开展标准的起草工作。
1 新标准提案的背景及意义
海洋钻井隔水导管（Conductor）是海上油气井 的重要组成部分，是第一层入泥的套管，其具有 3 个 重要的功能（隔离海水、提供钻井液循环通道、支撑 井口的持力结构），一般有 3 种施工方法（锤入法、钻 入法、喷射法），最关键的环节是下入深度的预测及 合理控制[1-2]。如果下入深度太浅，会由于承载力不 足而导致井口不稳定或井口下沉，从而造成严重的 事 故 和 经 济 损 失 ，这 种 事 故 在 全 球 范 围 内 时 有 发 生，比如西非海域的 F2 井井口下沉事件，损失达 300 万美元；相，如果下入深度过深，就会造成浪费， 或者由于群桩效应造成的拒锤问题导致隔水导管 结构变形，在渤海湾的某油田就曾发生过这样的事 故，造成了 1 200 万美元的经济损失。
摘 要 针对中国海油在 2017 年 IOGP（国际油气生产者协会）及 ISO/TC67 年会上提出的“海上钻井隔水导管入泥深度设计及 作业导则”国际标准新提案，阐述了新标准提案的背景及意义、主要内容；提出新标准的核心技术内容，包括海上钻井隔水导管 功能及施工方式、海上钻井隔水导管下入深度计算模型、隔水导管极限承载力研究、隔水导管施工作业技术要求等。该标准中 所给出的钻井隔水导管下入深度预测和施工控制技术，已在国内外海域近 60 个油气田 2 300 多口井中成功应用，作业精度从 70％以下提高到 90％以上，取得了显著的经济效益。 关键词 钻井隔水导管; 承载能力; 井场试验; 下入深度计算；群桩效应 Abstract The background, significance and main contents of the new international standard proposal of "Landing Depth Design and Op⁃ eration Guidelines of Offshore Drilling Riser" proposed by CNOOC at the 2017 IOGP (International Association of Oil and Gas Produc⁃ ers) and ISO / TC67 annual meeting are described. The core technology content of the new standard includes: the function and construc⁃ tion method of offshore drilling riser, the calculation model for the landing depth of offshore drilling riser, the research on the ultimate load-bearing capacity of riser, the technical requirements of riser construction, etc. The landing depth prediction and construction con⁃ trol technologies of offshore drilling riser given in the standard have been successfully applied in more than 2300 wells of nearly 60 oil and gas fields at home and abroad, the operation accuracy of offshore drilling risers has been increased from less than 70% to more than 90%, and remarkable economic benefits have been achieved. Key words drilling riser; load bearing capacity; well site test; landing depth calculation; pile group effect
隔水导管打桩作业拒锤风险及工程对策
隔水导管打桩作业拒锤风险及工程对策作者：李大伟齐斌和鹏飞袁则名来源：《中国化工贸易·上旬刊》2016年第11期摘要：隔水导管是海洋石油钻井过程中安装的第一层管柱，是重要的持力机构和循环通道。
工程实践证明，在海上隔水导管的打桩施工中存在一定的风险，尤其是在施工中发生的打桩拒锤事故会对工程项目产生重大影响。
本文借鉴国内海上工程施工中的经验教训，对隔水导管打桩作业施工中的打桩拒锤进行了详细的技术论述，重点探讨了打桩拒锤的判断标准，分析了导致拒锤的因素和产生的后果。
最后，提出保证桩基施工安全的几项工程策略和防范措施。
关键词：海上平台；隔水导管；打桩拒锤；工程对策海上平台的隔水导管打桩作业是海洋工程中的常规作业，根据各项目的设计不同，一次进行数根到数十根的隔水导管打桩作业。
海上平台的隔水导管安装施工，主要是把陆地预置好的导管打到海底预定深度。
每根导管在海上施工过程中可能是整根预制、连续打入，也可能是分段预制、海上现场连接。
打桩拒锤是桩基施工中最令人关注的问题之一。
海上平台隔水导管安装过程中的打桩拒锤是指打桩锤无法将桩打到设计深度。
若继续击打，有可能导致桩结构或者桩锤的损害；若停止打桩，则可能造成桩基承载力不够，后期发生严重的失稳破坏事故。
1 拒锤的判断标准API RP 2A 对“拒锤”给出如下推荐标准：“在连续5英尺打桩的情况下，贯入一英尺达到的击数超过300锤，或单独贯入一英尺需要的锤击数超过800锤，在桩重超过4倍桩锤的情况下，锤击数应相应增加，但任何情况下，贯入半英尺的锤击数不得超过800锤”。
在工程实际中参照使用此标准时，应注意以下使用条件：①项目或施工程序没有规定其它的标准才可参照此标准。
一般说来，为了保护打桩锤不被损坏，可能会给出较为保守的标准，即规定更低的拒锤击数。
例如，有的作业者就在自己的施工程序中将拒锤标准定义为150 击/0.25 m（折合183 击/英尺）。
②施工中的桩锤必须和设计要求一致。
打桩作业隔水导管接头的设计与现场工况校核
101在海洋油气勘探开发过程中，隔水导管是连接海上钻井平台和海底井口构成的重要设施。
目前，主要下入隔水导管的方式主要有3种：钻入式、打桩式、喷射式。
在我国渤海、东海和南海浅水海域，打桩式隔水导管下入作业由于较高的作业效率，简单的作业流程，因此被广泛的应用于探井、生产井和调整井的开发。
由于打桩式隔水导管下入作业是通过打桩锤施加冲击冲击力破裂地层从而引导隔水导管的下入，因此隔水导管要面临来自地层的阻力，打桩作业如果采用有接箍的隔水导管接头，每锤进尺小，作业效率低，能耗大，采用新型隔水导管接头，可大大提高隔水导管下入速度，相同的入泥深度条件下，隔水导管打桩作业所需要的锤击数要减少很多[1]，合理地控制隔水导管打桩作业，能够大幅度提高海上作业的时效。
目前，中海油四海海域进行海上打桩作业的隔水管接头主要依托进口和其授权加工企业生产，如OMS 公司提供的JV-LW接头、Oil States公司的Puma DF型号接头，国内对打桩用隔水管接头的研发还处于起步阶段，因此设计开发一种具有自主知识产权的适用于水深为150m以内打桩作业的隔水管接头可以打破国外厂商的垄断，完善海油自主石油管产品体系，降低产品成本和供货周期，对响应总公司“降本增效”的要求和“三新三化”的号召具有重要的意义。
1 隔水导管接头设计 隔水导管接头的主要作用为连接隔水导管单根，并在作业过程中承担打桩锤的冲击力、隔水管的重力同时保持密封性能[2]。
在考虑现场实际作业情况下，参考国外同类接头的设计经验，根据接头实际应用要求，其技术指标应满足以下基本要求：（1）隔水导管接头应适用于150m水深作业要求，参考API Spec16R D级要求，考虑安全余量因此要求可承担拉伸载荷为8004kN；（2）接头装配后抗水压能力应大于18.5MPa；（3）接头外径应与隔水导管管体外径相同；（4）接头装配后要具备防倒转功能。
通过多次优化设计，综合考虑多种因素，在满足上述基本要求的情况下，确定了无接箍隔水导管接头的设计特征，其具体特点如下：（1）接头为了提高强度材质选用30CrMo；（2）接头外径上与隔水导管管体外径相同，所述公母接头内径减小，采用内加厚设计，保持壁厚不变；（3）接头通过螺纹连接，螺纹为锥螺纹；（4）公接头上设有密封圈槽，通过装有O形密封圈保证密封；（5）公接头后部均布两个对称的锁块槽，所述的锁块尺寸大于锁块槽，通过过盈挤紧防止倒转。
隔水导管打桩作业拒锤风险及工程对策
隔水导管打桩作业拒锤风险及工程对策隔水导管是海洋石油钻井过程中安装的第一层管柱，是重要的持力机构和循环通道。
工程实践证明，在海上隔水导管的打桩施工中存在一定的风险，尤其是在施工中发生的打桩拒锤事故会对工程项目产生重大影响。
本文借鉴国内海上工程施工中的经验教训，对隔水导管打桩作业施工中的打桩拒锤进行了详细的技术论述，重点探讨了打桩拒锤的判断标准，分析了导致拒锤的因素和产生的后果。
最后，提出保证桩基施工安全的几项工程策略和防范措施。
标签：海上平台；隔水导管；打桩拒锤；工程对策海上平台的隔水导管打桩作业是海洋工程中的常规作业，根据各项目的设计不同，一次进行数根到数十根的隔水导管打桩作业。
海上平台的隔水导管安装施工，主要是把陆地预置好的导管打到海底预定深度。
每根导管在海上施工过程中可能是整根预制、连续打入，也可能是分段预制、海上现场连接。
打桩拒锤是桩基施工中最令人关注的问题之一。
海上平台隔水导管安装过程中的打桩拒锤是指打桩锤无法将桩打到设计深度。
若继续击打，有可能导致桩结构或者桩锤的损害；若停止打桩，则可能造成桩基承载力不够，后期发生严重的失稳破坏事故。
1 拒锤的判断标准API RP 2A 对“拒锤”给出如下推荐标准：“在连续5英尺打桩的情况下，贯入一英尺达到的击数超过300锤，或单独贯入一英尺需要的锤击数超过800锤，在桩重超过4倍桩锤的情况下，锤击数应相应增加，但任何情况下，贯入半英尺的锤击数不得超过800锤”。
在工程实际中参照使用此标准时，应注意以下使用条件：①项目或施工程序没有规定其它的标准才可参照此标准。
一般说来，为了保护打桩锤不被损坏，可能会给出较为保守的标准，即规定更低的拒锤击数。
例如，有的作业者就在自己的施工程序中将拒锤标准定义为150 击/0.25 m（折合183 击/英尺）。
②施工中的桩锤必须和设计要求一致。
打桩中不能有长时间的停顿。
如果施工中用的桩锤比设计小，或打桩锤的效率达不到规定的锤效，就不能算做拒锤；再如，打桩的过程中如发生一小时或者更长时间的停顿，上述拒锤标准则不适用，需要恢复打桩并至少贯入一英尺后再采用上述标准进行判断。
海上钻井隔水导管打入作业溜桩深度预测
海上钻井隔水导管打入作业溜桩深度预测张海山;杨进;严德;田瑞瑞;刘佳伟;王啸【摘要】目前桩体施工溜桩深度预测主要集中在大直径超长桩的打桩风险分析中,对海上隔水导管施工溜桩机理和深度预测缺乏研究,存在作业盲目性和风险性.通过对海上隔水导管施工中导管与平台几何关系分析、导管极限承载力计算和溜桩机理分析,提出了海上隔水导管施工溜桩深度预测理论模型.溜桩深度预测理论模型在我国某海域油气田数口井的隔水导管施工作业中得到了成功应用,施工预测深度范围与实际溜桩深度基本一致,为隔水导管施工风险评估提供了理论基础,确保了海上作业的安全性.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2013(035)003【总页数】3页(P22-24)【关键词】隔水导管;打桩;极限承载力;溜桩;深度;预测【作者】张海山;杨进;严德;田瑞瑞;刘佳伟;王啸【作者单位】中海石油(中国)有限公司上海分公司,上海200030;中国石油大学,北京102249;中国石油大学,北京102249;中国石油大学,北京102249;中国石油大学,北京102249;中国石油大学,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TE52溜桩是在打桩过程中一种桩体快速下沉的现象，在该过程中不用打桩锤的作用桩体自动下滑，贯入度极大［1］。
海上隔水导管施工过程中经常在打桩初期发生溜桩，严重时溜桩深度可达20～30 m。
溜桩是海上隔水导管施工安装过程中的最大危害之一，大幅度的溜桩不利于施工控制，轻则冲断钢丝绳、桩锤损坏、断桩等，影响到接桩、换锤等正常施工程序；重则造成桩锤滑落海中、桩锤报废等事故，给海上作业带来了极大的经济损失和安全风险。
目前，国内外针对桩体溜桩深度预测主要集中在海洋平台大直径（直径≥2 438.40 mm）超长桩的沉桩过程［2-4］，未见对隔水导管（直径通常为609.60 mm、762.00 mm）施工过程的溜桩深度预测。
笔者通过分析隔水导管施工溜桩机理，提出预测溜桩深度的理论模型，为海上隔水导管施工设计及控制提供技术指导。
隔水导管打桩新技术研究与应用
隔水导管打桩新技术研究与应用程仲;牟小军;马英文;刘正礼;程昆;李晓刚【摘要】The current floating cranes and other large marine resources can not satisfy the requirements of the drilling riser driving operation at Bo-hai Sea. According to this problem, a new drilling riser pile driving technology was studied. This technology contains; using the "accommodation platform plus rig module" to perform the riser driving operation; optimizing the design of drilling riser driving according to the modern "fast drilling and completion" tecnnique; developing the special thread to make the safe and fast connection of the riser; conducting real-time monitoring while driving to ensure the accurate and efficient riser driving. This technology has been applied in platform A of JZ25-1S oil and gas field.%针对现有浮吊等大型海洋作业资源不能满足渤海地区钻井打桩作业需求的问题,研究了隔水导管打桩新技术.该项技术包括:采用“生活支持平台+模块钻机”作业模式进行隔水导管打桩作业；配合“边钻边完”钻井技术实现打桩作业优化设计；研制了特殊螺纹扣实现隔水导管安全、快速连接；打桩作业过程采用实时水下监控等措施保证打桩作业准确、高效.该项技术已在锦州25-1南油气田A平台获得了成功应用.【期刊名称】《中国海上油气》【年(卷),期】2011(023)004【总页数】4页(P259-262)【关键词】锦州251;南油气田;隔水导管;打桩作业;模块钻机【作者】程仲;牟小军;马英文;刘正礼;程昆;李晓刚【作者单位】中海油能源发展股份有限公司监督监理技术公司,518067;中海油能源发展股份有限公司监督监理技术公司,518067;中海石油(中国)有限公司天津分公司钻井部;中海石油(中国)有限公司深圳分公司钻井部;德克萨斯农业与机械大学石油工程学院;中海油能源发展股份有限公司监督监理技术公司【正文语种】中文随着渤海海域油气田开发力度的加大，现有浮吊设备资源不能满足钻井打桩作业的需求，如何在有限的作业资源条件下完成打桩作业任务，就成为亟待解决的问题。
海洋石油钻井隔水导管的研究
海洋石油钻井隔水导管的研究摘要：海洋隔水导管为水下钻井器具的部件之一。
它是整个海洋钻井装备中重要而又薄弱的环节，是海洋石油勘探开发的“瓶颈”，具有高技术、高投入、高风险的特点，是影响海上钻井安全的重要因素。
本文从隔水的研究现状、浅水用隔水导管现有的结构形式及优点、隔水导管研究开发的社会效益和经济效益等几个方面对海洋隔水导管进行介绍，其中对我公司隔水导管的结构形式分析做了重点论述。
关键词：隔水导管；研究现状；结构形式；引言：隔水导管是钻井获取油、气资源的第一层屏障，隔水导管是从海上钻井平台下到海底浅层的套管，在钻井作业时起到了支撑和稳定井口，隔离外界泥、沙、海水，保护套管油气不受污染的至关重要的作用。
由于隔水导管载荷与作业过程的复杂性，自身结构的大变形非线性，分析方法的不确定性，实际响应的抽象性等，使得隔水导管成为海洋石油装备开发的难点与重点。
钻井隔水导管与井口系统是深水钻井装备中重要而薄弱的环节,其正确设计与使用直接关系到钻完井作业的顺利完成。
研究海洋隔水导管对我国海洋石油开采具有关键意义。
1钻井隔水导管的研究现状随着海洋石油资源的开发，海洋石油钻井技术与装备的发展越来越重要。
隔水导管系统设计难点主要在于设计复杂环境因素和作业因素，如水深、海流、波浪、钻井载荷等，现国内外均对隔水导管进行深入的研究。
国外具有更加先进的理论和技术，且根据水深与作业环境开发出一系列的对应产品。
我国的开发起步较晚，钻井隔水导管技术基本处于空白阶段。
开发钻井隔水导管，不仅在世界范围内有着广泛的前景，对我国的油气田开发也具有重要的战略意义。
2浅水用隔水导管现有的结构形式及优点2.1 隔水导管结构及形式隔水导管根据连接形式可分为卡簧式、螺纹式。
卡簧式隔水导管通过内部的卡簧将接头进行连接，结构简单方便。
螺纹式隔水导管主要通过公母接头螺纹之间的啮合达到隔水导管连接的目的。
隔水导管的施工方式可分为钻入式、锤入式和喷射式，卡簧式隔水导管一般适用于钻入式下井；螺纹式隔水导管一般适用于钻入式、锤入式、和喷射式下井。
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孔位 ） 拒锤阻力（ ＭＰ ａ ＭＮ） 拒锤深度（ ｍ） 桩径 最大压应力（ （ ｍｍ ） 无土塞 有土塞 无土塞 有土塞 无土塞 有土塞 １ ８ ２ ９ ４ ４ ． １ ４ ５ ． ２ ３ ． ３ ９ ． ２ ０ ９ ． ２ ０ ． １ ２ ２ ５ ４ １ ７ Ｂ Ｈ １ １ ３ ４ ３ ３ ． ７ ３ ４ ． ６ ０ ． ３ ５ ． ３ １ ２ ． ０ ６ ． ３ ２ ２ ２ ６ ５ １ ４ ２ ４ ３ ８ ２ ４ ． ３ ２ ５ ． ４ ６ ． ８ ０ ． ９ １ ０ ． ２ ３ ． ２ ２ ２ ６ ６ １ ３ １ ８ ２ ９ ４ ２ ． ９ ４ ３ ． ８ ３ ． ８ ９ ． ４ ０ ９ ． ７ ７ ． ４ ２ ２ ５ ４ １ ６ Ｂ Ｈ ２ １ ３ ４ ３ ２ ． ６ ３ ３ ． ９ ０ ． ８ ５ ． ６ ０ ９ ． ７ ０ ． ７ ２ ２ ２ ６ ５ １ ５ ２ ４ ３ ８ ２ ３ ． ３ ２ ４ ． ８ ７ ． ４ １ ． １ ０ ７ ． ２ ８ ． ２ ２ ２ ６ ６ １ ３
（ 中海油能源发展股份有限公司监督监理技术公司 ； 中国 ） 有限公司天津分公司钻井部 ； １． ２．中海石油 （ 中国 ） 有限公司深圳分公司钻井部 ； 德克萨斯农业与机械大学石油工程学院 ） ３．中海石油 （ ４．
摘 要 针对现有浮吊等大型海洋作业资源不能满足渤海地区 钻 井 打 桩 作 业 需 求 的 问 题 ， 研究了 隔水导管打桩新技术 。 该项技术包括 ： 采用 “ 生活支持平台 ＋ 模块 钻 机 ” 作业模式进行隔水导管打 桩作业 ； 配合 “ 边钻边完 ” 钻井技术实现打桩作业优化设计 ； 研制 了 特 殊 螺 纹 扣 实 现 隔 水 导 管 安 全 、 快速连接 ； 打桩作业过程采用 实 时 水 下 监 控 等 措 施 保 证 打 桩 作 业 准 确 、 高 效。 该 项 技 术 已 在 锦 州 ２ ５ １ 南油气田 Ａ 平台获得了成功应用 。 － 关键词 锦州 ２ ５ １ 南油气田 隔水导管 打桩作业 模块钻机 － 现有浮 随着渤海海域 油 气 田 开 发 力 度 的 加 大 ， 如何在 吊设备资源不能满 足 钻 井 打 桩 作 业 的 需 求 ， 有限的作业资源条 件 下 完 成 打 桩 作 业 任 务 ， 就成为 亟待解决的问题 。 研究了隔水导管打桩新技术 ， 该项技术采用 “ 生 这一作业模式进行隔水导管 活支持平台 ＋ 模块钻机” 打桩作业 ； 配合 “ 边钻边完 ” 钻井技术 ， 实现打桩作业 研制了特殊螺纹扣实现隔水导管安全 、 快 优化设计 ； 打桩作业过程采用实时水下监控等措施 ， 保 速连接 ； 证打桩作业准确 、 高效 。 应用该项技术顺利完成了锦 州２ ５ １ 南油气田 Ａ 平台首批 １ ２ 口井隔水导管锤入 － 作业 ， 缓解了海洋吊装设备资源紧张的局面 ， 成功解 决了浮托法安装组块后无法采用传统作业模式安装 隔水导管的问题 ， 保证了后续作业的顺利开展 。 钻机进行打桩作业还没有成功案例 。 锦州 ２ ５ １ 南油 － 包括 ： 有 气田 Ａ 平台模块钻机配备完善的吊装设备 ， 效高度为 ４ 最大钩载为 ６ ７ ｍ、 ０ ５ ０ ｋ Ｎ的 Ｈ Ｊ Ｊ ４ ５ ０ 型井 架， 南北两侧 最 大 钩 载 为 ４ ０ ｔ的 柴 油 吊 车 及 主 甲 板 ， 等 。 生活支持平台为 ＨＹ 可供人员住宿和动 Ｓ Ｙ ２ ８ １ ， 。 生活支持平台＋ 力供应 保证平台正常生产 图 １ 为“ 模块钻机 ” 隔水导管打桩作业模式示意图 。
第一作者简介 ：程仲 ， 男， 工程师 ， 获硕士学位 ， 现主要从事海上石油钻采技术监督工作 。 地 ２ ０ ０ ８ 年毕业于西南石油大学油气井工程专业 ， ） 。Ｅ－ｍ ： 。 深圳市南山区蛇口工业二路海洋石油大厦 Ｂ 座 （ 邮编 ： 址： ５ １ ８ ０ ６ ７ ａ ｉ ｌ ｃ ｈ ｅ ｎ ｚ ｈ ｏ ｎ ｎ ｏ ｏ ｃ ． ｃ ｏ ｍ． ｃ ｎ ＠ｃ ｇ ｇ
第２ ３卷 第４期 ２ ０ １ １年８月
中国海上油气
ＣＨ Ｉ ＮＡ Ｏ Ｆ Ｆ Ｓ ＨＯ Ｒ Ｅ Ｏ Ｉ Ｌ ＡＮ Ｄ ＧＡ Ｓ
Ｖ ｏ ｌ ． ２ ３ Ｎ ｏ ． ４ Ａ ｕ ． ２ ０ １ １ ｇ
隔水导管打桩新技术研究与应用
程 仲１ 牟小军１ 马英文２ 刘正礼３ 程 昆４ 李晓刚１
２ ６ ０
中 国 海 上 油 气
２ ０ １ １年
打桩是 一 个 动 态 的 过 程 ， 与 打 桩 过 程 中 的 锤－ 桩 －土相互作用密切相关 。 根据波动理 论 ） 大锤击拉应力可按式 （ 计算 １
［ １］
， 桩身最
在正 结合表 １ 拒锤 阻 力 和 拒 锤 深 度 可 以 得 出 ， 常作业连续打桩 情 况 下 ， 在 平 台 ＢＨ １ 和 ＢＨ ２试打 孔位用 Ｄ ８ ０ ３ ２ 筒式柴油打桩锤可分别将 １ ８ ２ ９ ｍｍ、 － ２ １ ３ ４ ｍｍ 和 ２ ４ ３ ８ ｍｍ 直径钢管桩打入至满足抗冰 强度要求的设 计 入 泥 深 度 （ 外排槽口７ ６ ２ ． ０ ｍｍ 隔 内排槽口５ 水导管设计入泥 深 度 为 ３ ０ ｍ， ０ ８ ． ０ ｍｍ ， 隔水导管设计 入 泥 深 度 为 ２ 说明平台模块钻 ５ ｍ） 机现有钻井装备能够满足打桩作业的需要 。 试验结 果可为在 ３ ０ ０ 击／ ０ ． ３ ｍ 拒锤限度下选择锤可克服 的最大打入阻力提供依据 。 为了更好地在模块钻机打桩时记录打桩参数， 将 ２ 个应力传感器和 ２ 个加速度传感器对称固定在 打桩锤底 ， 利用波动 理 论 计 算 方 法 处 理 所 得 数 据 并 从而 实 现 了 在 最 优 参 数 条 件 下 进 行 反馈至打桩锤 ， 打桩作业 。 １ ． ２ 打桩作业优化设计 采用“ 生活支持平台 ＋ 模 块 钻 机” 进行隔水导 油藏资料和现场 管打桩作 业 具 有 可 以 根 据 地 质、 施工情况合理优化打桩顺序的优势。以锦州２ ５ １ － 南油 气 田 Ａ 平 台 为 例 ， 为了达到“ 隔水导管锤入设 ” 计深度后， 井斜小于０ 这 一 作 业 要 求， 必须减 ． ５ ° 少打桩作 业 过 程 中 由 群 桩 效 应 引 起 的 应 力 集 中。 考虑到现 场 打 桩 设 备 不 适 于 频 繁 移 动、 对正作业 槽口， 在第 一 批 打 桩 作 业 过 程 中 采 用 优 化 的 从 中 心向外围锤入、 尽可能整排施工的打桩线路， 锤入 大 幅 度 提 高 了 锤 入 效 率。模 １ ２口井的隔 水 导 管， 后续打 块钻机打 桩 作 业 模 式 具 有 较 大 的 灵 活 性， 桩作业时， 作业者可 以 根 据 前 一 批 次 钻 完 井 作 业 情 况随时优化钻井平 台 布 井 设 计 及 其 表 层 作 业 ， 从而 实现打桩作业与钻完井作业能够在最优工况下交替 进行 ， 可以大大 提 高 钻 完 井 质 量 。 第 一 批 次 打 桩 顺 序见图 ２。
１ 隔水导管打桩新技术
隔水导管打桩新技术主要包括 “ 生活支持平台 ＋ 模块钻机 ” 隔水导管打桩作业模式 、 打桩作业优化设 计、 隔水导管快速连接和隔水导管实时水下监控等 。 生活支持平台 ＋ 模块钻机 ” 隔水导管打桩作业 １ ． １ “ 模式 模块钻机具有运输方便 ， 安装 、 就位快捷 ， 作业费 在生活支持平台或者生产平台的 用相对较低等优点 ， 配合下 ， 利用模块钻机能够完成钻完井 、 修井增产作 业， 因此在渤海地区得到了广泛的应用 。 但利用模块
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／ ；Ｚ 为 桩 身 截 面 力 学 阻 抗 ， 处的 冲 击 速 度 ， ｍ ｓ · ／ ／ ； ｋ Ｎ ｓ ｍ； ｃ 为桩身 平 均 波 速 ， ｍ ｓ Ｌ 为作用截面以 下的桩长 ， ｍ。 ） 打桩锤实际传递给桩的能量可按式 （ 计算 ２
σ ｔ ＝
２ Ｌ １ Ｚ ｖｔ １＋ ｃ Ａ ２
［ （
ｃ ） ： ； 式（ 中 为 桩 身 最大锤击拉应力， １ ｋ Ｐ ａ ｘ 为计算 σ ｔ
点与测点 之 间 的 距 离 ， ｍ； ｔ １ 为速度峰值对应的时 ； 间， ｍ ｓ Ｆ 为作 用 截 面 处 的 受 力 ， ｋ Ｎ； ｖ 为 作 用 截面
图 ２ 锦州 ２ ５ １ 南油气田 Ａ 平台第一批次打桩优化顺序图 －
３卷 第４期 第２
程 仲等 ： 隔水导管打桩新技术研究与应用
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１ ． ３ 隔水导管特殊螺纹扣快速连接 传统作业模式中 ， 隔水导管依靠焊接方式连接 。 在打桩过程中 ， 由于 焊 接 这 种 大 直 径 桩 需 要 较 长 时 ， 短则几小时 ， 长则若干天甚至更多 ） 会造成打桩 间（ 出现间歇 ， 打桩过程 中 出 现 间 歇 可 能 导 致 拒 锤 情 况 发生 。 为了 防 止 拒 锤 情 况 发 生 ， 有针对性地研发了特 — — 四头螺纹扣 ， 殊螺纹扣 — 对锦州 ２ ５ １ 南油气田 Ａ － 平台隔水导管进行 连 接 ， 四头螺纹扣能够实现隔水 导管间安全 、 快 速 连 接， 使连接作业时间大大缩短 （ ， 只需要 ３ 导管连接 ０～４ ０ ｍ ｉ ｎ 就能完成上扣作业 ） 处的抗压应力强度和密封性能完全满足打桩作业和 钻完井作业要求 ， 极大地降低了作业人员的劳动强 这种新研制的 度和打桩作业风 险 。 值 得 注 意 的 是 ， 螺纹扣安装时不宜大力碰撞或在不对正的情况下蛮 力拧接 。 １ ． ４ 隔水导管实时水下监控 辽东 湾 地 区 秋 冬 季 海 况 条 件 恶 劣 ， 海底地质环 境复杂 ， 海水流向多变 ， 严重影响到该地区的打桩作
２］ ， 业［ 为了保证打桩质 量 ， 锦州２ ５ １南油气田 Ａ 平 － 台打桩时采取了以 下 几 项 措 施 ： ①在打桩作业前由