自升式钻井平台拔桩阻力预测的数值计算方法

JournalofMechanicalStrength2010,32(6):9612966

自升式钻井平台拔桩阻力预测的数值计算方法

Ξ

NUMERICALMETHODFORPREDICTINGUPLIFTCAPACITY

OFJACK2UPPLATFORM

　张爱霞ΞΞΞ　　王建军　　宋林松

(1.中国石油大学(北京)海洋油气研究中心,北京102249)

(2.大连理工大学船舶工程学院,大连116024)

1,2

2

3

3

段梦兰ΞΞ

(3.中海油田服务股份有限公司钻井事业部,河北三河市065201)

　ZHANGAiXia　WANGJianJun　SONGLinSong

(1.OffshoreOilΠGasResearchCenter,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249China)(2.DepartmentofNavalArchitecture,DalianUniversityof,China)

(3.DrillingDivision,ChinaOilfieldServices,DUANMengLan

摘要　,,。文中分析自升式平台拔,实现对拔桩过程中桩土相互作用、孔隙水与桩、淤积、固结等的数值模拟,得到拔桩过程中桩周土体的变形、破坏等运动规律,、特定入泥深度下的拔桩阻力。数值分析与规范公式计算的结果对比发现,公式计算所得结果偏大,主要是因为公式计算将各部分阻力(桩靴底部吸附力、桩靴侧面摩擦阻力、桩靴上部覆土的重力和桩侧土体的剪切破坏力)取最大值相加所得,而实际过程中各部分拔桩阻力并非同时达到最大值。文中的数值计算方法弥补了现有公式计算的不足,为进一步评定平台拔桩能力及结构强度的设计提供一种较为准确的计算方法。

关键词　桩靴　土体　拔桩阻力　公式计算　数值分析　变形　破坏中图分类号　TE52　TB115

Abstract　Aftercompletionofthedrillingoperation,upliftoperationwillbefollowedtopulloutthejack2upunitsfromtheseabed.Manyaccidentsarisingfromupliftoperationhavetakenplacecausingseveredamagesofthelegsorevenhullsoftheunits.Oneofthemainproblemsistheerrorofpredictionoftheupliftcapacityofjack2upunitsinspecificsoilconditionsandspecifiedpenetrations.Apa2rametricstudywithnumericalanalysisontheupliftcapacityisperformedbyusingtheAbaqus,andthespudcan2soilreaction,thecou2plingofporewaterandsoil,andthecohesionandconsolidationofthesoil,etc.havebeencomprehensivelyinvestigatedtorevealtheprocessofdeformationandcollapseofthesoilaroundthespudcan.Thecomparisonofthenumericalresultswiththosebyrulesdemon2stratesthattheoverestimationofupliftresistancevaluebyformulafromtherulesismainlybecausethatthesumofallthecomponentsisbasedoneverymaximumvalueofallcomponentsofspudcanbottomsuctionforce,sidefriction,weightofsoilabovespudcan,andshearresistance,whichwillneveroccuratthesametimeintheactualprocess.Thenumericalmethodpresentsabetterandmoreaccuratesolveforcalculatingtheupliftcapacity,anddisplaysthenatureofupliftingprocess.

Keywords　Spudcan;Soil;Upliftcapacity;Formulacalculation;Numericalanalysis;Deformation;Collapse

Correspondingauthor:DUANMengLan,E2mail:mlduan@cup.edu.cn,Tel:+86210289731689,Fax:+86210289731969

1,2233

Manuscriptreceived20100707,inrevisedform

20100927.

Ξ20100707收到初稿,20100927收到修改稿。

ΞΞ段梦兰,男,1966年2月生,湖南新化人,汉族。中国石油大学(北京)海洋油气研究中心教授、博士生导师,湖北省楚天学者计划特聘教授,

复旦大学、大连理工大学兼职博士生导师,FederalUniversityofRiodeJaneiro客座教授。承担完成国家油气重大专项、863、国家自然科学基金

等各类项目100多项,获省部级科技进步2等奖4项,发表重要学术论文110多篇,其中SCI检索14篇、EI检索58篇。获得全国交通青年科技英才、中央国家机关优秀(杰出)青年、全国交通系统青年岗位能手等荣誉称号。通信地址:北京市昌平区府学路18号中国石油大学(北京)海洋油气研究中心。ΞΞΞ张爱霞,女,1974年12月生,山东省加祥县人,汉族。现就职于中国石油海洋工程有限公司,大连理工大学在职博士,研究方向为海洋工程

结构设计。