自升式钻井平台桩靴插深预测及穿刺分析研究

摘要

在当下世界能源紧张的局势下,海上油气的勘探和开采显得尤为重要。我国是能源消耗大国,伴随着我国经济的飞速发展和人民生活水平不断提高,工业消耗和民用消耗一定会对油气的产量提出了更高的要求。海上油气的勘探和开采方兴未艾。自升式钻井平台,是目前国内外应用最为广泛的钻井平台。是海上油气勘探和开采的主力军。国内外自升式钻井平台自投入使用以来,事故不断,其中由于“穿刺”造成的事故占各类事故的53％。而对于自升式钻井平台“穿刺”的预测,其实就是成层土的地基极限承载力求解问题。单层均质不排水粘土表层基础的极限承载力已经被许多研究者研究过。然而大多数情况下,基础以下的土抗剪强度不是均匀的,而是随着深度的增加而变大或变小;或者由特性明显不同的土层组成。土体的抗剪强度随深度增加而增加对承载力的影响已经被许多人研究过,不过,对于成层粘土中的地基极限承载力,严格的解决方法似乎还没有。本文将通过对前人关于成层土地基承载力经验公式的总结分析,实例反算,探讨自升式钻井平台在我国南海地区的应用研究。
　　首先,介绍前人关于成层土地基极限承载力的求解方法,包括SNAME推荐的关于各种情况下的求解原则,Skempton、Terzaghi、Meyerhof等人提出的计算公式。继而对使用Skempton公式计算成层粘土地基极限承载力的方法进行分析修正,并对某海域的地基极限承载力进行实例分析。
　　其次本文将介绍有限元软件 PLAXIS特点及对于本课题的适用性,并在PLAXIS中建立模型,通过大量算例计算,模拟钻井平台“海洋石油941”桩靴在成层粘土,尤其是中间夹硬粘土层的成层土中的情况。
　　最后,作者将对计算结果:位移云图、应力云图,应变云图进行分析,并画出各种情况下对应的地基极限承载力—插深曲线,揭示成层土中地基承载力随土层不排水抗剪强度、土层厚度变化而变化的特征。本文还将继而通过计算所得地基极限承载力求得承载力系数Nc,通过与Chen(1975)、Meyerhof和Hanna(1978)求出的Nc值进行比较,进一步揭示成层土中地基承载力的特点。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究概况

1.3 主要工作和思路

第二章 自升式钻井平台插桩深度计算方法及分析

2.1 SNAME推荐的自升式钻井平台插桩深度预测方法

2.2 层状土中自升式钻井平台插桩深度分析

2.3 本章小结

第三章 有限元模型建立及计算条件

3.1 PLAXIS简介

3.2 PLAXIS模型

3.3 Nc的定义

3.4 本章小结

第四章 有限元计算结果及分析

4.1位移云图及分析

4.2 竖向有效应力云图及分析

4.3 剪切应变云图及分析

4.4 地基极限承载力-插深曲线及分析

4.5 承载力系数Nc分析

4.6 本章小结

第五章 结论及展望

5.1本文的结论

5.2 进一步研究的展望

参考文献

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