复杂地层下自升式平台插桩深度分析［摘要］针对复杂地质条件下自升式平台插桩就位过程中可能出现的穿刺、入泥过深等问题，本文结合胜利九号平台在埠北20CA井位的插桩就位作业，收集资料，对已知的国内外平台插桩事故进行统计分析，建议在复杂地层下，尤其存在硬软交互地层且桩靴还未穿透硬地层到达持力层的情况下，釆用零气隙压载。最后基于海洋井场调查规范，计算出胜利九号平台在埠北20CA井位的入泥深度为10.3米，平台不存在穿刺风险，对自升式平台的插桩就位具有一定的参考和指导意义。［关键词］自升式平台插桩穿刺入泥深度中图分类号：TE953文献标识码：A文章编号：1009-914X(2016)24-0128-011引言自升式钻井平台在国内外近海油气田开发中得到广泛应用［1］。渤海海域水深较浅，特别适合自升式钻井平台作业。然而渤海海域地质条件复杂，部分地区地质疏松，海底表层多为粉土，向下为粉质粘土、砂土及粘土互层。自升式平台作业时，如果层状地基的承载力不够，桩靴可能穿透上部硬层，突然下陷形成穿刺造成平台结构损坏或使桩腿入泥过深，导致拔桩困难，这些给自升式钻井平台的作业安全性带来了巨大的威胁。自升式平台作业的前提就是要“插得稳，拔得出”。历史上发生过多次自升式钻井平台因入泥过深造成拔桩过程超过30多天、刺穿地层桩腿损坏、固桩区构件变形等重大事故[2]o1983年11月，勘探二号自升式钻井平台在压载过程中，1号桩腿突然深陷，平台倾斜，平台严重受损；2009年，Sapphire?Driller钻井平台在压载中发生刺穿事故，由于采用零气隙压载最大限度的减少了平台损坏，见图1。即使在同一井位短短几十米范围内，地基的承载力有时也是大大不同。胜利九号平台在埠北151井位,首桩入泥5米，其它两桩入泥13米。虽然自升式平台作业前都会对井位进行了现场地质调查与评估，但每年仍有大量事故发生。本文以CB20CA井位为例，分析插桩机理及操作过程，对保证平台的作业安全，避免不必要的经济和人员损失具有重要意义。2自升式平台插桩机理2.1插桩机理自升式钻井平台拖航到目标井位后，需要进行插桩作业。插桩，就是将平台重量由船体浮力支持过渡到由桩腿支持的过程。插桩时，随着船体慢慢离开水面及后续的预压载，桩靴逐渐插入土体，直到土体承载力和船体的预压载荷平衡，桩靴下沉才会停止。平台桩靴插入土体时，土体大体会经过两个阶段的流动：(1)在桩靴刚插入土层中，桩靴下的土体发生流动，土层表面发生隆起，桩靴周围会形成一个小的桩坑。(2)随着桩靴入泥深度的增加，桩靴下的土体开始向上流动，并逐渐越过基础的表面发生回流，直至桩靴完全埋入到土层中，最后达到一个稳定值。(3)如果平台基础发生未预料到的快速沉降，会导致结构受损。对于自升式钻井平台，为保证平台在风暴条件下桩腿下部土体有足够的极限承载能力，需要计算自升式钻井平台在一定预压载荷作用下的插桩入泥深度⑶。3CB20CA井位插桩分析3.1平台概况胜利9号平台为3桩腿自升式平台，桩腿长56.7m,桩腿直径2.74m,桩靴为圆形，直径为7.91m。平台总吨位为43000kN,起升后可变荷载13610kNo按照3桩腿均匀承载考虑，求得单桩支撑荷载18870KNo3.2复杂地层⑷埠北20CA井组水深10米，井位地质资料为：0.0〜4.2m为中密状态粉土，内摩擦角为18°;10.3〜11.0m为中密状态粉土，内摩擦角为15°o粘性土分布如下：4.2〜10.3m为软、可塑状态粉质粘土，内聚力为25kPa;l1.0〜17.5m为可塑状态粉质粘土，内聚力为45kPao海底表层为粉土，向下为粉质粘土、砂土及粘土互层，地质条件复杂，为典型的复杂层状地基。3.3计算方法国外对自升式钻井平台插桩深度的研究开始得比较早，L.Prandtl>A.W.Skempton>Tersaghi等人根据自己的研究成果分别提出了不同性质土体、不同形状基础的地基极限承载力公式。考虑到海底土体的特殊性质和自升式钻井平台桩靴的不同，国内工程界对上述地基承载力公式进行了修正，提出了适合自升式平台插桩深度计算的基础承载力规范，即海洋井场调查规范⑸(SY/T6707-2008),也就是我们常说得API推荐的关于浅基础的计算方法。在该规范中，将自升式钻井平台分为桩腿式基础和桩靴式基础两类，并根据基础的不同提出不同的土体极限承载...