某平台场址就位质量风险评估分析

关键词：场址；平台坐标；钻井船；海底凸起；风险评估

引言

导管架作为海上石油平台重要的结构物，不但承担了上部组块的重量，并作为隔水套管和立管等承重结构。考虑到油田开采是通过安装隔水套管后钻井，导管架的水平度直接会影响到隔水套管的安装。因此导管架安装过程中，对于导管架的水平度和就位区域，有着严格的要求。项目的规格书中要求导管架安装后，导管架的顶水平层在各个方向上的水平度应满足5‰的水平度要求。对此导管架的就位水平度精度控制，是安装过程中的重点和风险点。在项目详细设计的过程中，需要根据场址情况进行评估，导管架安装是否存在安装风险。

1风险描述

根据《某区域气田开发可研、ODP-平台场址和管道路由工程物探和工程地质调查》(下文简称调查报告)第1、3、4、8册中的描述可知：(1)已建某CEPD平台60M半径范围内有1组疑似桩腿坑组成的钻井船活动痕迹；(2)已建某CEPD平台北侧存在一处海底凸起区，呈近似南北向分布。由于某PRP平台(新建)与某CEPD平台(已建)通过45m栈桥连接，两平台距离很近，所以在调查报告中描述的桩腿坑组成的钻井船活动痕迹和由南向北海底凸起区域距离PRP平台场址也很近，对PRP导管架的就位以及就位后的导管架的水平度可能产生不利影响。下文就这两个风险点进行核实，并评估影响或提出解决方案。在风险评估中，首先应对导管架的平台坐标进行详细的核实，做到基本数据的准确性和可靠性。PRP平台和CEPD平台的平台坐标来源有两处：调查报告和油田总布置图。将两份资料中的平台坐标列入表1，对比发现两份资料中CEPD平台的坐标一致，PRP平台坐标稍有差异，距离差值约43.6m。经过同基本设计方核实后得知，PRP平台在ODP前期设计阶段设计方案有过变化，导致平台移位。但基本设计方未及时更新位移后的平台坐标和相应的导管架就位水深数据，因此基本设计导管架设计基础中的PRP平台场址水深以及网格间距1m的水深图均是基于调查报告中的平台坐标。详细设计发现场址坐标不一致的问题，将此问题反馈给业主方，经过业主方核实后通知：目前PRP平台场址坐标应以油田布置图中坐标为准，导管架的设计水深为68.6m，并同时获得业主方提供的导管架场址网格间距1m的水深图。通过确认后的场址坐标以及相关的场址网格间距1m水深图。进行钻井船桩腿坑风险和海底凸起风险评估。

2钻井船桩腿坑风险评估

为便于桩靴的贯入和拔出，并增加钻井船在操作和环境荷载下的在位稳定性，钻井船的桩靴一般设计成扁平的纺锤状，即所谓的Spudcan。当遇到较软的粘土层时，钻井船桩靴最终入泥较深，在贯入过程中要排开大量土体。排开大量的土体，会造成场址表层图的凸凹不平，而桩靴入泥的位置会形成一个较大的基坑。对于导管架海上安装存在较大的质量安全隐患。在经历多次插拔桩及处理作业后，桩靴坑内土体组成及工程特性有较大的改变，会造成表层土的土质性质发生变化，从而影响到导管架座底时候的稳性以及土壤的承载力，影响到导管架的水平度。对此，我们对于钻井船桩腿坑位置进行了详细的分析。CEPD平台为已建平台，从相关的调查资料已知，CEPD平台周边有钻井船进行相关的就位施工。通过平台坐标，得到两平台相对关系图。图1为PRP平台和CEPD平台相对关系图，将下图中两个平台放入调查报告的水深图中，并使CEPD平台基准点重合，得到PRP平台与桩腿坑和海底凸起的位置关系图。图1中三角形区域为南海四号平台2002年就位三桩位置；钻井船轮廓为2014—2015年的就位位置；圆圈为调查报告中给出的疑似桩腿坑痕迹。从图上可以看出，钻井船两次就位位置的桩靴轮廓均未超过圆圈的覆盖范围，而灰色圆圈与PRP导管架裙桩套筒的最近距离为20.6m，由此判断此组桩腿坑对PRP导管架就位影响较小。

3海底凸起风险评估

根据工程施工计划，PRP导管架海上安装时间窗口为8～10月份，从环境数据报告中的的按月的流速和波高概率分布表和相关海域非台风工况的风、浪、流主极值，结合设计规格书中的主极值和坐底环境条件进行归纳分析。此时间窗口海上安装条件恶劣。由于海上安装环境条件差，如果场址的水平度无法满足要求，会产生作业船舶长时间的天气待机以及重大的作业施工质量风险，导管架无法顺利就位甚至作业机具产生损害等质量风险。对此，对于海底水平度评估就显得至关重要。从图1中可以看出，在已建平台的北侧，有一处狭长区域即为海底凸起区，PRP平台理论就位位置约有一半面积位于灰色圈内，结合PRP场址等深线(图2)可知，PRP平台理论就位位置水深的最高和最低点相差约1.0m。由于PRP平台场址表层土承载力很差，导致PRP导管架防沉板过大，如果将防沉板做成“倾斜”来满足场址不平度要求，难度很大。从图2分析，靠近ROWA的防沉板矩形区域水深变化趋势为由北向南逐渐变深，水深变化范围68.6m～69.5m，根据各深度所占面积加权平均得到平均水深约69.1m；靠近ROWB的防沉板矩形区域水深变化趋势为由北向南逐渐变浅，水深变化范围69.0m～68.5m，根据各深度所占面积加权平均得到平均水深约68.8m。考虑到土壤承载力等因素，防沉板需要入泥0.5m，最终得到的防沉板底面标高：ROWA防沉板为-69.6m，ROWB防沉板为-69.3m，如图2所示。从上述的理论分析，可以看出场址的水平度差，导管架就位位置处在海底凸起部，从下表2土壤数据报告可以看出，场址的表层土土质为非常软至稍硬的粉质粘土，在土层深度从0～4m区间，土壤的不排水抗剪强度只有1～15kPa，即使在极为水平的场址上，导管架的防沉板都要设计的非常大。以此来满足座底时导管架的稳性要求以及土壤承载力要求。根据目前场址所在的位置，导管架处在一处高差为1米的坡处，场址表层土承载力无法满足规范中设计的稳性和承载力的要求。对此，需要对于场址进行平整后进行导管架安装，即需要将导管架就位场址位置进行相关的水下吹扫及平整工作。考虑到场址是在一处坡起处，如将整改坡进行平整。一方面，会产生高额的施工费用，至少需要千万元以上。另一方面，会导致平整后的土壤承载力不均匀，可能会因为表层土土壤承载力的不同，带来新的导管架不平度问题。因此，考虑将导管架的防沉板进行了南北两侧阶梯型的布置，对于防尘板布置的区域进行局部的场址平整，以尽可能的保证场址表层土土壤承载力的相同。并需要结合安装承包商在防沉板与导管架结构连接之前提供最新的1m网格水深图，每块防沉板的最终标高应取决于最新的水深图进行相关的评估和相关的设计。根据防沉板的设计最终决定相关的场址平整的区域，以保证导管架安全顺利的就位。

4结语

根据对于某新建平台的就位质量风险评估，有效的发现场址就位条件较为复杂，如没有及时发现，现场安装时候会出现较多的浮吊待机等情况的发生。及时的质量风险评估以及有效的方式去解决质量风险，对于整个项目顺利实施是必不可少的一个环节。本次场址就位的质量风险评估结论以及后续措施如下：(1)经过评估，判断出PRP平台在可研阶段进行过场址移位，在导管架施工前安装承包商应再次同业主方核实平台场址坐标，以保证安装的准确性；(2)平台场址位置就位环境复杂，位于海底凸起区域。安装承包商应进行二次海底扫查，提供最新的网格水深图；(3)详细设计应及早做出相关的防沉板设计方案，由于土壤承载力较差，导管架设计应考虑防沉板入泥深度等；(4)建议在安装施工前，对于场址进行局部的吹扫，平整，以保证导管架安装的水平度，并应注意安装过程的就位精确度。

参考文献：

[1]郭薇，张俊勤.土壤调查对平台结构涉及的影响[J].中国海上油气(工程)，2003,15(5).

[2]年永吉.南海东部平台场址和管道路由调查的认识[J].工程地球物理学报，2011,08(02).

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作者：李岩 单位：海洋石油工程股份有限公司