桶型基础平台在渤海边际油田开发中的应用研究

摘要

桶型基础海洋平台被国际海洋工程界称为“导管架基础工程技术的新时代曙光”。它以桶型桩基础代替了传统的钢质桩基础，在制造、安装、拆迁等方面具有很好的经济效益价值。我国的渤海海域油田有很大一部分属于边际油田，受到开发经济效益的限制，至今未能得到全面开发。桶型基础海洋平台的出现，正是适应了边际油田开发的需要，但是，我国渤海具有自身独特的海洋环境条件，因此，本论文针对桶型基础海洋平台在我国渤海边际油田开发应用的相关问题进行研究，研究内容包括： (1)针对我国渤海具体海域的环境条件，围绕简易、抗冰、桶型基础海洋平台等概念进行研究分析，提出我国渤海开发边际油田的桶型基础海洋平台应具有简易、抗冰性能的独腿加锥(固定锥或隔振锥)结构。并且，进行了传统钢质桩基础导管架平台与桶型基础导管架平台的综合比较分析，论证了桶型基础平台在渤海边际油田开发更具有经济价值意义。 (2)以JZ20-2NW平台为例，通过有限元软件建模并进行了该平台在桶型桩基础与钢质桩基础下的静力和动力比较分析，结果表明JZ20-2NW平台在桶型基础下的力学性能与钢质桩基础时相当，满足平台安全生产要求。 (3)JZ9-3E立管桶型基础平台在07-08冬季监测发现存在强烈的冰激振动现象，对该平台的冰激振动进行了分析，确定该平台冰激振动属于稳态振动，通过有限元分析，比较了该平台安装固定锥与隔振锥的减振效果。该平台安装隔振锥是有效的减小平台冰激振动响应的措施。 (4)分析桶型基础平台独特的海流桩基冲刷机理及影响桩基冲刷的因素，分析结果表明桶型基础平台桩基础冲刷主要受到海床运动的影响，并提出解决桶型基础平台桩基冲刷的有效措施方案。 最后，对全文进行了总结。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1概述

1.2桶型基础海洋平台的工程背景及其发展

1.2国内外研究概况及发展趋势

1.3本文主要研究工作

2简易抗冰桶型基础海洋平台概念分析

2.1简易抗冰海洋平台概念分析

2.1.1简易海洋平台发展概况

2.1.2简易平台的概念及特征

2.1.3抗冰海洋平台

2.2桶型基础海洋平台结构特点

2.3桶型基础海洋平台原理

2.3桶型基础海洋平台经济性分析

2.5桶型基础海洋平台的可移动性分析

2.5.1海上移动式平台类型

2.5.2海上移动式平台特点

2.5.3桶型基础海洋平台可移动性

2.6桶型基础简易抗冰平台在渤海边际油田的可行性分析

2.7小结

3 JZ20-2NW海洋平台采用钢质桩基与桶型基础的比较分析

3.1 JZ20-2NW平台简介

3.2 JZ20-2NW平台海域冰情概述

3.3 JZ20-2NW独腿三桩钢质导管架海洋平台有限元模型

3.3.1 ANSYS10.0有限元软件简介

3.3.2 JZ20-2NW钢质桩基平台有限元模型

3.4钢桩基础替换为桶型基础的JZ20-2NW平台有限元模型

3.5 JZ20-2NW平台采用钢质桩基与桶型基础用钢量比较

3.6 JZ20-2NW平台采用钢质桩基与桶型基础静力计算结果比较分析

3.7 JZ20-2NW平台采用钢质桩基与桶型基础静刚度计算结果比较分析

3.8 JZ20-2NW平台采用钢质桩基与桶型基础动力计算结果比较

3.9小结

4 JZ9-3E立管桶型基础海洋平台冰激振动分析

4.1 JZ9-3E管桶型基础海洋平台简介

4.2 JZ9-3E立管桶型基础平台冬季冰情现场监测结果分析

4.3 JZ9-3E管桶型基础平台自激振动分析

4.3.1渤海海域冰情概况

4.3.2直立结构上的冰载荷及冰激振动

4.3.3较慢冰速与直立结构作用

4.3.4快冰速与直立结构作用

4.3.5 JZ9-3E立管桶型基础平台自激振动

4.4 JZ9-3E立管桶型基础平台冰激振动

4.4.1 JZ9-3E立管桶型基础平台有限元模型

4.4.2 JZ9-3E立管桶型基础海洋平台有限元模型动力分析

4.5 JZ9-3E立管桶型基础海洋平台冰激振动的解决措施

4.5.1海洋平台抗振概述

4.5.2 JZ9-3E立管桶型基础平台隔振锥原理

4.5.3 JZ9-3E立管桶型基础平台隔振锥系统建模与数值分析

4.6小结

5桶型基础海洋平台桩基础失效模式

5.1海流冲刷概述

5.2海流冲刷机理

5.3冲刷坑的形态类型及最终冲刷深度影响因素

5.3.1冲刷坑的形态类型

5.3.2冲刷坑最大冲刷深度的影响因素

5.4桶型基础海洋平台桩基冲刷

5.5桶型基础海洋平台桩基冲刷的解决措施

5.6 小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢