坐底式平臺防淘空、滑移技術應用與評價

（中石化勝利石油工程有限公司 海洋鉆井公司 山東東營257055）

（中石化勝利石油工程有限公司 海洋鉆井公司 山東東營257055）

海洋鉆井公司在30多年的海洋鉆井實踐中，經歷了多次坐底式平臺防淘空、滑移的事故，造成過不小的經濟損失，但海洋鉆井人，知難而進，從平臺的結構性狀出發，結合渤海灣海底地質特點，分析風、浪、流的特性，研究坐底式平臺淘空、滑移的成因機理，通過不斷的總結、創新和優化，形成了具有海洋特色的坐底式平臺防淘空、滑移新技術，該技術在實踐中得到充分應用，取得了良好的效益。

坐底平臺淘空滑移技術應用

1 坐底式施工平臺優選技術

（1）海洋工程地質勘察，獲取地質分層和土質特性資料，通過室內解釋，資料分析，獲得基礎地質資料，計算坐底式平臺地基土承載力，與平臺承載力標準值對比，滿足坐底式平臺承載力要求。

（2）水深測量，采用聲速計測出作業水域當日的平均聲速，輸入到測深儀以進行聲速校正；同時在井位附近同步進行潮位觀測，采用TGR-2050型自容式溫深儀自動觀測記錄，觀測誤差小于±0.01米，間隔15分鐘觀測記錄一次，連續觀測25小時取得調查期間各時刻潮位值，將所測水深校準到調查當日日平均海平面，然后再對實測水深進行潮位修正，得到調查當日日平均海平面水深，將高潮水深與平臺的設計作業水深對比，確認坐底式平臺作業水深要求。

（3）根據井位地層承載力數據和井位水深,選擇地層承載力滿足要求，井位高潮水深不超過平臺設計作業水深的施工平臺，在幾條平臺同時滿足施工要求時，要結合生產實際，選擇滿足設計要求，安全系數高的平臺進行施工。

2 就位坐底優化技術

2.1 平臺艏向的選擇

渤海灣季風氣象的影響比較大，勝利海域和大港海域，主要影響是北風、東北風，對冀東海域、遼東灣海域，主要影響是南和西南風． 為使平臺在就位坐底后的施工過程中，環境載荷對其影響最小，選擇合理的平臺艏向尤為重要，平臺的艏部或尾部必須盡可能的與風向一致，減小風浪對平臺的有效水平推力或沖刷淘空面積，是減小平臺外載的有效方式?？紤]到井口安全，平臺首向宜選擇西南向230度左右或東北向45度），冀東海域、遼東灣海域，主要影響是南和西南風，平臺艏向的選擇一般為東北向45度左右，勝利海域和大港海域，主要影響是北風、東北風，平臺艏向的選擇一般為西南向230度左右。坐底式平臺就位艏向的正確選擇，最大限度減小了坐底式平臺的水平外載，從而大大減小了坐底式平臺淘空、滑移的可能性。

2.2 就位地形的選擇

（1）使用E-SEA SCAN800型雙頻旁掃聲納儀，選擇掃描頻率選擇325KHz，拖魚深度在海面下2.0m處，掃描寬度選擇單側為75m進行掃描，根據聲納儀掃描接收的數據，繪制出井位1公里范圍的地形地貌圖；如果井位調查區域，有海管、電纜、廢棄物等影響平臺就位的障礙物時，要用聲納造影技術，把障礙物的具體情況詳細的繪制在地形圖上。

（2）利用井位地形圖，施工平臺的實際占地面積，選擇地形平坦、無障礙物、最有利于平臺就位的區域，使平臺就位后不至于傾斜或后續施工中產生滑移。如果海底有海管、電纜、廢棄物等障礙物，就位區域的選擇要盡可能遠離這些障礙物，并要考慮支持船舶的安全，如果不能滿足要求，根據地形圖的數據，建議甲方，在條件允許的情況下更改井位坐標，以滿足平臺就位的安全需求。

3 投沙護底防淘空、滑移技術

3.1 投沙護底防淘空、滑移機理

投沙防護底淘空、滑移，就是在平臺就位后，在平臺的四周拋投砂袋，依靠砂墻保護泥沙海底不受海浪的直接作用，減小平臺環境載荷，防止平臺淘空、滑移。其作用機理有以下幾個方面：

一是砂袋將平臺周圍的海底覆蓋起來，使海浪不能直接沖刷平臺周圍的海底，起護底的作用。

二是迎風面的砂袋墻，減小了平臺水線下的裸露面積，直接沖擊力也相應減小。

三是下風面的砂袋墻，在平臺受海浪沖擊時，提供平臺抗滑移阻力，起抵抗平臺滑移的作用。

3.2 投沙防淘空、滑移技術要點

坐底式平臺就位后，根據井位地形和水深以及氣象因素可能產生的影響程度，確定投砂的數量和位置，在盡可能短的時間內投砂；投砂一般使用50公斤的砂袋，遇流大浪急時，投放不能完全到位，部分砂袋會被涌浪卷走，一定要選擇好的氣象條件投砂，盡可能選擇機械方式，提高效率；平臺要專人負責，確保投砂質量，迎風面要多投砂，下風向少投砂，迎風面砂高一般保持在1.5米，定期測量砂高，發現有砂高低于1米時要及時補充投砂；大袋（1.5-2噸）投砂，投放到位，不易卷走，但大袋之間的縫隙，不能完全阻斷海浪對平臺周圍的沖蝕，所以投大袋時，一定要間混小袋投放，使砂墻的抗沖刷能力更強；如井位處地形復雜，平臺就位后，周圍有溝、凹陷等特殊情況時，要有針對性的重點投砂。

4 坐底式平臺防淘空、滑移技術的應用及評價

坐底式平臺施工過程中，因地制宜，綜合應用坐底式平臺防淘空、滑移技術，取得了很好的效果，從根本上解決了長期困擾坐底式平臺淘空滑移問題。

（1）南堡105井是勝利三號平臺承鉆的一口評價井，設計井深2950米，2007年施工，建井周期38.67天；該井所處河北省唐山市南堡鄉西南7.9km海域處于亞季風區，風向的季節變化顯著，冬春季受強大的蒙古冷高壓控制，盛行北-東北風，大風對該區海上作業會造成很大的影響；據塘沽站統計資料，多年平均大風日數為48.9天，而南堡105井井口位于咀東河口外的航道附近，附近有三條較大潮溝，特點是水深、溝長，寬度也較大，對平臺的座底穩性有較大影響。在南堡105井設計井位100米附近，水深變化較大，在大潮汛時或遇風暴潮或西南大風時，南堡105井場高潮水深將會有較大幅度的增加，海況、氣象等不利的情況下，平臺可能會出現艉部下沉，影響正常的鉆井施工，平臺就位后在平臺四周共投沙5000噸。2007年3月3日，該海域出現風暴潮，歷時5天，平臺沒有出現淘空、滑移。

（2）南堡5-96井位于南堡凹陷南堡5號構造，設計井深4500.00米，海調資料顯示，井位的東北方向是一條水深大于井位水深4米的溝槽，平臺就位方案的選擇非常困難，在分析海底地形和施工季節氣象因素的基礎上，制定勝利四號平臺就位方案和施工期間的防淘空、滑移措施,平臺就位艏向126度，巖屑排放在左舷,南風的影響較小，平臺左舷少投沙，右舷受東北風的影響較大，且距河溝不足20米，是防淘空滑移的重點,就位后,左舷投沙1000噸，右舷投沙4000噸，使右舷的沙高不低于平臺沉墊高度的三分之二，施工中加密測量,發現沙高低于1.5米，及時投沙補充沙高，保持投沙固底的持續有效性。該井建井周期186.79天，累計投沙9000噸，經歷2008年下半年的所有風暴潮的襲擊,安然無恙。

（3）勝利二號施工的老斜178井組，平臺就位區域海底情況復雜，左后部坐在一個坑邊上，平臺艏部水深5.1米，艉部水深6.5米，平臺艉部懸空1.3～1.5米；春季海上風浪較大，為保證平臺水平且可以施工，采用預壓載和海底投砂兩種方案。壓載情況:左側1、2、3、4艙壓載，左側其他艙室先不加載，右側5、13號艙室不壓載。

投砂情況：重點是平臺艉部和迎風面投砂，避免進一步淘空，該井共計投沙3000噸，經過了多次10級大風、大浪的考驗。

5 結論

2005年以來，公司坐底式平臺分別在渤海灣不同海域相繼完成100多口井的施工，經歷了無數次的風暴潮的考驗，沒有出現一次坐底式平臺滑移事故，充分證明坐底式平臺防淘空、滑移技術是成熟的；平臺優選和就位優化技術操作簡便，無附加成本且效果突出；投砂法具有成本低、操作方便的優勢，根據不同的海底地質和平臺施工周期的長短來調節投砂的數量，定期測量砂高，及時補充，是最有效的防淘空滑移措施。

[1]龔良平埕島海域自然地質環境對海上構筑物的影響分析研究中國海洋大學碩士論文2009

[2]張衍濤 埕島油田海工構筑物安全分析 石油工程建設 2009第S1期

坐底式平臺防淘空、滑移技術應用與評價

■安有杰

P756.5[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-440-2

安有杰，1988年畢業于石油大學鉆井專業，學士，高級工程師，首席專家，研究方向為海洋工程技術。