自升式平台桩靴稳定穿刺的施工方法与流程

1.本发明涉及一种自升式平台桩靴稳定穿刺的施工方法，属于海上油田开采技术领 域。


背景技术：

2.自升式平台带有能够自由升降的桩腿，作业时桩腿下伸到海底，站立在海床上， 利用桩腿托起平台，并使平台底部离开海面一定的距离，从而避免海上浪流对平台的 影响，可在平台上进行作业。因自升式平台特有的桩靴入泥方式，所以在平台就位过 程中也具有特定的风险——桩靴刺穿风险。
3.为避免这种类似的桩靴就位过程中的风险，对专有地层情况进行分析，制定防止 类似事故的施工方法、施工工艺尤为重要。现有技术一是在桩靴本体结构上进行改进， 常见的改进方式是通过增加桩靴承载力面积来使桩靴本体具有更高的承载能力，在桩 靴接触到硬质地层时，硬质地层会依靠自身强度承托住面积更大的桩靴，从而达到不 刺穿硬质地层的目的。但是该技术存在以下缺点：1、桩靴在硬质地层上方，因硬质地 层下方为软泥层，稳定性很差，具有很高的风险性；2、此类桩靴并不适用于所有可能 发生穿刺的硬质地层，当硬质地层达不到其桩靴需要的承载能力强度时，桩靴同样会 产生穿刺现象，从而造成平台失稳。现有技术二是在改变地层结构情况，常见的改变 方式是通过在桩靴要下入的位置提前进行预钻孔，钻孔分布面积基本与桩靴等同。通 过破坏硬质地层结构使其呈蜂窝状，达到降低其穿刺难度的目的，使桩靴顺利穿刺。 该技术存在如下缺点：1、钻孔面积过大，作业难度较高，成本极高，效果不显著；2、 桩靴刺穿过程不稳定，三个桩腿不能同时刺穿的情况比较大，也极易造成平台的倾斜， 容易造成设备损伤或人员伤害。因此急需提出一种自升式钻井平台桩腿稳定穿刺的施 工方法。
4.

技术实现要素：

5.针对上述突出问题，本发明提供一种自升式平台桩靴稳定穿刺的施工方法，该施 工方法可以使桩靴刺穿硬质地层时不会因地层性质原因造成突然下沉，会有水泥承托 环将桩靴承托住，避免平台出现突然歪斜的情况。
6.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
7.一种自升式平台桩靴稳定穿刺的施工方法，包括如下步骤：
8.a桩靴位置定位：利用通信设备对海上油田桩靴的位置进行定位，确认自升式平 台首向和桩靴位置；
9.b钻孔注浆：在所述步骤a确定桩靴位置的周边钻孔一圈，并注入水泥浆，以形 成水泥环；
10.c自升式平台就位：按照预先勘测的位置进行就位，调整其首向，确认所述步骤 a中的桩靴位置与所述步骤b中的钻孔注浆位置相匹配；
11.d桩靴下入：通过自升式平台上的自动升降桩腿将桩靴下入海底，直至桩靴坐落 在所述步骤b的水泥环上。
12.所述的自升式平台桩靴稳定穿刺的施工方法，优选地，还包括步骤e，即吃水加 载：根据自升式平台位置所需要的承载力，计算桩靴的下入深度，当桩靴依靠自重仍 未到达指定深度，采用吃水加载的方式进行加载。
13.所述的自升式平台桩靴稳定穿刺的施工方法，优选地，所述步骤b中，在所述步 骤a确定桩靴位置的周边钻孔一圈，相邻钻孔之间相互有重叠部分，以形成互相贯通 的水泥环。
14.所述的自升式平台桩靴稳定穿刺的施工方法，优选地，所述步骤b中，水泥环线 的中心位置位于桩靴外边缘线上。
15.所述的自升式平台桩靴稳定穿刺的施工方法，优选地，所述步骤d中，桩靴下入 过程中实时监测各个桩腿的受力情况、下入深度信息以及监测平台的水平度情况。
16.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
17.1、本发明针对自升式钻井平台桩腿穿刺风险，通过对底层情况进行分析确定地层 中硬质地层的深度及厚度，硬质地层上下范围内的地层情况，指定相应的施工工艺与 方法，避免自升式平台的桩靴在插桩过程中造成突然穿刺的情况。
18.2、本发明的施工方法可以使桩靴刺穿硬质地层时不会因地层性质原因造成突然下 沉，会有水泥承托环将桩靴承托住，避免平台出现突然歪斜的情况。
19.3、本发明中的桩靴通过硬质地层后可通过吃水加载的方法，直至将桩靴下放至指 定位置或承载力完全足够且安全的深度。
20.4、本发明的施工方法避免自升式平台桩靴穿刺现象的发生，桩靴下入过程中可提 高下入速度，可以提高现场作业效率，有效降低平台损坏率，降低维修成本及时间成 本。该方法可避免因桩靴突然穿刺导致的平台倾覆风险，避免人员伤亡。
附图说明
21.图1为本发明一实施例提供的自升式平台桩靴稳定穿刺施工方法中对桩靴位置进 行定位的示意图；
22.图2为本发明该实施例提供的自升式平台桩靴稳定穿刺施工方法中在桩靴周边钻 孔的示意图；
23.图3为本发明该实施例提供的自升式平台桩靴稳定穿刺施工方法中在桩靴周边所 形成的水泥环示意图；
24.图4为本发明该实施例提供的自升式平台桩靴稳定穿刺施工方法中水泥环成型状 态及桩靴就位位置示意图；
25.图5为本发明该实施例提供的自升式平台桩靴稳定穿刺施工方法中钻孔注浆过程 示意图；
26.图6为本发明该实施例提供的自升式平台桩靴稳定穿刺施工方法中桩靴下入，穿 透软泥层至硬质地层的示意图；
27.图7为本发明该实施例提供的自升式平台桩靴稳定穿刺施工方法中桩靴下入，穿 透硬质地层到已固结水泥环的示意图；
28.图8为本发明该实施例提供的自升式平台桩靴稳定穿刺施工方法中桩靴下入，穿 透硬质地层到已固结水泥环后在平台自重作用下继续下入的示意图；
29.图9为本发明该实施例提供的自升式平台桩靴稳定穿刺施工方法中桩靴下入缓慢 时进行吃水加载的示意图；
30.图10为本发明该实施例提供的自升式平台桩靴稳定穿刺施工方法中桩靴下入进 行吃水加载至指定的稳定地层的示意图；
31.图中各标记如下：
[0032]1‑
桩靴位置；2
‑
水泥孔；3
‑
水泥环；4
‑
水；5
‑
软泥层；6
‑
硬质地层；7
‑
软质地层； 8
‑
承载地层；9
‑
桩靴；10
‑
桩腿；11
‑
吃水加载。
具体实施方式
[0033]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实 施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具 有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的 词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括
”ꢀ
或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列 举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类 似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接 的还是间接的。
[0035]
如图1
‑
10所示，本发明提供一种自升式平台桩靴稳定穿刺的施工方法，在对海上 地质结构进行勘测后，开工前进行组织会审，确认危险地层，确定施工工艺及各项参 数，开工时严格按照本发明的施工流程进行作业，包括如下步骤：
[0036]
a桩靴9的位置定位：利用通信设备(gps)对海上油田桩靴9的位置进行定位， 确认自升式平台首向和桩靴位置1；首向为钻井平台上钻井作业位置所处的方向。
[0037]
b钻孔注浆：在所述步骤a确定桩靴位置1的周边钻孔一圈，并注入水泥浆，以 形成水泥环3,如图2、3所示。
[0038]
c自升式平台就位：按照预先勘测的位置进行就位，调整其首向，确认所述步骤 a中的桩靴位置1与所述步骤b中的钻孔注浆位置相匹配；水泥环成型状态及桩靴就 位位置图，如图3、4所示。
[0039]
d桩靴下入：通过自升式平台上的自动升降桩腿10将桩靴9下入海底，直至桩靴9坐落在所述步骤b的水泥环3上。桩靴9下入过程中实时监测各个桩腿10的受力情 况、下入深度等信息，监测平台的水平度情况。当桩腿10下入深度达到硬质地层6 时缓慢下入，依靠平台自身重量突破硬质地层6，当穿刺成功后桩靴9坐落在下面软 层注浆形成的水泥环3上。水泥环3与桩靴9接触，变相的增大了桩靴9的底面积， 提高了承载性能，水泥环3也会阻止桩靴9刺穿硬质地层6后突然下滑的情况。水泥 环3具有一定的包裹性，会阻止桩靴9端部挤压的土层向四周分散，增大桩端阻力。
[0040]
在本发明一个优选的实施方案中，还包括步骤e，即吃水加载11：根据自升式平 台
位置所需要的承载力，计算桩靴9的下入深度，当桩靴9依靠自重仍未到达指定深 度，采用吃水加载11的方式进行加载。吃水加载11增加平台本身的自重，将桩靴9 继续下压，桩靴9压载的过程中，桩靴9下入的水泥环3会跟随桩靴9继续向下移动， 增加承载力的同时可有效降低桩靴9的下入速度，提高桩靴9的稳定性。
[0041]
在本发明一个优选的实施方案中，所述步骤b中，在所述步骤a确定桩靴位置1 的周边钻孔一圈，相邻钻孔之间相互有重叠部分，以形成互相贯通的水泥环3。
[0042]
在本发明一个优选的实施方案中，所述步骤b中，水泥环线的中心位置位于桩靴 9的外边缘线上。
[0043]
在本发明一个优选的实施方案中，所述步骤d中，桩靴9下入过程中实时监测各 个桩腿10的受力情况、下入深度信息以及监测平台的水平度情况。
[0044]
本发明的施工方法，可有效避免桩靴9刺穿平台歪斜、倾覆等风险，钻孔注浆形 成可承载的水泥环3在桩靴9下入的过程中具有减缓桩靴9下入速度的作用。
[0045]
本发明钻孔注浆采用海上平台固井用水泥浆，采用钻井平台或钻井船固井设备进 行注浆作业。钻孔尺寸没有要求。
[0046]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行 等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技 术方案的精神和范围。