坐底式平台防淘空、滑移技术应用与评价

（中石化胜利石油工程有限公司 海洋钻井公司 山东东营257055）

（中石化胜利石油工程有限公司 海洋钻井公司 山东东营257055）

海洋钻井公司在30多年的海洋钻井实践中，经历了多次坐底式平台防淘空、滑移的事故，造成过不小的经济损失，但海洋钻井人，知难而进，从平台的结构性状出发，结合渤海湾海底地质特点，分析风、浪、流的特性，研究坐底式平台淘空、滑移的成因机理，通过不断的总结、创新和优化，形成了具有海洋特色的坐底式平台防淘空、滑移新技术，该技术在实践中得到充分应用，取得了良好的效益。

坐底平台淘空滑移技术应用

1 坐底式施工平台优选技术

（1）海洋工程地质勘察，获取地质分层和土质特性资料，通过室内解释，资料分析，获得基础地质资料，计算坐底式平台地基土承载力，与平台承载力标准值对比，满足坐底式平台承载力要求。

（2）水深测量，采用声速计测出作业水域当日的平均声速，输入到测深仪以进行声速校正；同时在井位附近同步进行潮位观测，采用TGR-2050型自容式温深仪自动观测记录，观测误差小于±0.01米，间隔15分钟观测记录一次，连续观测25小时取得调查期间各时刻潮位值，将所测水深校准到调查当日日平均海平面，然后再对实测水深进行潮位修正，得到调查当日日平均海平面水深，将高潮水深与平台的设计作业水深对比，确认坐底式平台作业水深要求。

（3）根据井位地层承载力数据和井位水深,选择地层承载力满足要求，井位高潮水深不超过平台设计作业水深的施工平台，在几条平台同时满足施工要求时，要结合生产实际，选择满足设计要求，安全系数高的平台进行施工。

2 就位坐底优化技术

2.1 平台艏向的选择

渤海湾季风气象的影响比较大，胜利海域和大港海域，主要影响是北风、东北风，对冀东海域、辽东湾海域，主要影响是南和西南风． 为使平台在就位坐底后的施工过程中，环境载荷对其影响最小，选择合理的平台艏向尤为重要，平台的艏部或尾部必须尽可能的与风向一致，减小风浪对平台的有效水平推力或冲刷淘空面积，是减小平台外载的有效方式。考虑到井口安全，平台首向宜选择西南向230度左右或东北向45度），冀东海域、辽东湾海域，主要影响是南和西南风，平台艏向的选择一般为东北向45度左右，胜利海域和大港海域，主要影响是北风、东北风，平台艏向的选择一般为西南向230度左右。坐底式平台就位艏向的正确选择，最大限度减小了坐底式平台的水平外载，从而大大减小了坐底式平台淘空、滑移的可能性。

2.2 就位地形的选择

（1）使用E-SEA SCAN800型双频旁扫声纳仪，选择扫描频率选择325KHz，拖鱼深度在海面下2.0m处，扫描宽度选择单侧为75m进行扫描，根据声纳仪扫描接收的数据，绘制出井位1公里范围的地形地貌图；如果井位调查区域，有海管、电缆、废弃物等影响平台就位的障碍物时，要用声纳造影技术，把障碍物的具体情况详细的绘制在地形图上。

（2）利用井位地形图，施工平台的实际占地面积，选择地形平坦、无障碍物、最有利于平台就位的区域，使平台就位后不至于倾斜或后续施工中产生滑移。如果海底有海管、电缆、废弃物等障碍物，就位区域的选择要尽可能远离这些障碍物，并要考虑支持船舶的安全，如果不能满足要求，根据地形图的数据，建议甲方，在条件允许的情况下更改井位坐标，以满足平台就位的安全需求。

3 投沙护底防淘空、滑移技术

3.1 投沙护底防淘空、滑移机理

投沙防护底淘空、滑移，就是在平台就位后，在平台的四周抛投砂袋，依靠砂墙保护泥沙海底不受海浪的直接作用，减小平台环境载荷，防止平台淘空、滑移。其作用机理有以下几个方面：

一是砂袋将平台周围的海底覆盖起来，使海浪不能直接冲刷平台周围的海底，起护底的作用。

二是迎风面的砂袋墙，减小了平台水线下的裸露面积，直接冲击力也相应减小。

三是下风面的砂袋墙，在平台受海浪冲击时，提供平台抗滑移阻力，起抵抗平台滑移的作用。

3.2 投沙防淘空、滑移技术要点

坐底式平台就位后，根据井位地形和水深以及气象因素可能产生的影响程度，确定投砂的数量和位置，在尽可能短的时间内投砂；投砂一般使用50公斤的砂袋，遇流大浪急时，投放不能完全到位，部分砂袋会被涌浪卷走，一定要选择好的气象条件投砂，尽可能选择机械方式，提高效率；平台要专人负责，确保投砂质量，迎风面要多投砂，下风向少投砂，迎风面砂高一般保持在1.5米，定期测量砂高，发现有砂高低于1米时要及时补充投砂；大袋（1.5-2吨）投砂，投放到位，不易卷走，但大袋之间的缝隙，不能完全阻断海浪对平台周围的冲蚀，所以投大袋时，一定要间混小袋投放，使砂墙的抗冲刷能力更强；如井位处地形复杂，平台就位后，周围有沟、凹陷等特殊情况时，要有针对性的重点投砂。

4 坐底式平台防淘空、滑移技术的应用及评价

坐底式平台施工过程中，因地制宜，综合应用坐底式平台防淘空、滑移技术，取得了很好的效果，从根本上解决了长期困扰坐底式平台淘空滑移问题。

（1）南堡105井是胜利三号平台承钻的一口评价井，设计井深2950米，2007年施工，建井周期38.67天；该井所处河北省唐山市南堡乡西南7.9km海域处于亚季风区，风向的季节变化显著，冬春季受强大的蒙古冷高压控制，盛行北-东北风，大风对该区海上作业会造成很大的影响；据塘沽站统计资料，多年平均大风日数为48.9天，而南堡105井井口位于咀东河口外的航道附近，附近有三条较大潮沟，特点是水深、沟长，宽度也较大，对平台的座底稳性有较大影响。在南堡105井设计井位100米附近，水深变化较大，在大潮汛时或遇风暴潮或西南大风时，南堡105井场高潮水深将会有较大幅度的增加，海况、气象等不利的情况下，平台可能会出现艉部下沉，影响正常的钻井施工，平台就位后在平台四周共投沙5000吨。2007年3月3日，该海域出现风暴潮，历时5天，平台没有出现淘空、滑移。

（2）南堡5-96井位于南堡凹陷南堡5号构造，设计井深4500.00米，海调资料显示，井位的东北方向是一条水深大于井位水深4米的沟槽，平台就位方案的选择非常困难，在分析海底地形和施工季节气象因素的基础上，制定胜利四号平台就位方案和施工期间的防淘空、滑移措施,平台就位艏向126度，岩屑排放在左舷,南风的影响较小，平台左舷少投沙，右舷受东北风的影响较大，且距河沟不足20米，是防淘空滑移的重点,就位后,左舷投沙1000吨，右舷投沙4000吨，使右舷的沙高不低于平台沉垫高度的三分之二，施工中加密测量,发现沙高低于1.5米，及时投沙补充沙高，保持投沙固底的持续有效性。该井建井周期186.79天，累计投沙9000吨，经历2008年下半年的所有风暴潮的袭击,安然无恙。

（3）胜利二号施工的老斜178井组，平台就位区域海底情况复杂，左后部坐在一个坑边上，平台艏部水深5.1米，艉部水深6.5米，平台艉部悬空1.3～1.5米；春季海上风浪较大，为保证平台水平且可以施工，采用预压载和海底投砂两种方案。压载情况:左侧1、2、3、4舱压载，左侧其他舱室先不加载，右侧5、13号舱室不压载。

投砂情况：重点是平台艉部和迎风面投砂，避免进一步淘空，该井共计投沙3000吨，经过了多次10级大风、大浪的考验。

5 结论

2005年以来，公司坐底式平台分别在渤海湾不同海域相继完成100多口井的施工，经历了无数次的风暴潮的考验，没有出现一次坐底式平台滑移事故，充分证明坐底式平台防淘空、滑移技术是成熟的；平台优选和就位优化技术操作简便，无附加成本且效果突出；投砂法具有成本低、操作方便的优势，根据不同的海底地质和平台施工周期的长短来调节投砂的数量，定期测量砂高，及时补充，是最有效的防淘空滑移措施。

[1]龚良平埕岛海域自然地质环境对海上构筑物的影响分析研究中国海洋大学硕士论文2009

[2]张衍涛 埕岛油田海工构筑物安全分析 石油工程建设 2009第S1期

坐底式平台防淘空、滑移技术应用与评价

■安有杰

P756.5[文献码]B

1000-405X（2016）-10-440-2

安有杰，1988年毕业于石油大学钻井专业，学士，高级工程师，首席专家，研究方向为海洋工程技术。