鉆井船插樁對海洋平臺樁基影響的數值研究

馮加偉，周立臣，梁思穎

(中海石油(中國)有限公司 湛江分公司 工程建設中心，廣東 湛江 524000)

0 引 言

自升式鉆井船具有移動便利性，被廣泛應用于海洋油氣勘探開發(fā)中。為降低成本，許多海洋油氣生產/處理平臺不設鉆機模塊，在投產前需要用自升式鉆井船進行打井，在投產后需要用自升式鉆井船進行修井。自升式鉆井船在靠近海洋平臺打井/修井作業(yè)時，需要將樁靴插入泥中一定深度，為鉆井船提供承載力。為增加鉆井船操作穩(wěn)定性，鉆井船樁靴一般設計成大樁靴，直徑可達20 m。在鉆井船插樁過程中，樁靴會排擠大量土體，對鄰近的海洋平臺樁基產生影響(額外載荷)，需對此進行研究。

鉆井船樁靴貫入土體對鄰近海洋平臺樁基影響的研究通常有模型試驗研究法和仿真數值研究法。試驗研究需要一定的條件，付出較高的成本。隨著計算機硬件和有限元分析方法的不斷發(fā)展，土壤本構模型不斷完善，有限元方法等數值方法能夠有效地模擬各種復雜的樁基貫入問題[1]。國內外學者[2-3]對土體大變形等復雜巖土工程問題的計算方法進行大量研究，研究表明采用耦合歐拉-拉格朗日(Coupled Euler-Lagrange，CEL)法計算土體大變形問題獲得的數值結果與離心模擬試驗結果一致，可運用CEL有限元數值仿真方法分析實際工程中鉆井船插樁對鄰近海洋平臺樁基的影響。因此，本文用CEL法對鉆井船插樁對海洋平臺樁基的影響進行研究。

1 研究方法

1.1 耦合歐拉-拉格朗日法

鉆井船插樁過程是一個樁靴貫入泥土引起土壤大變形的問題，若運用常規(guī)的有限元算法，則在計算過程中有限元離散網格會發(fā)生嚴重畸變，導致計算中斷，無法模擬整個連續(xù)插樁過程累積的擠土效應對鄰近樁基的影響?！?br>