复杂环境下自升式平台地质勘察与基础设计关键技术及应用
成果信息
项目年度编号: 1900070172
限制使用: 国内
省市: 山东
中图分类号: TE54
成果类别: 应用技术
成果公布年份: 2019
关键词: 海洋油气资源开发 自升式平台 基础优化设计理论
成果简介: 海洋油气资源开发是中国能源安全的重要保障,超过50%的国内海洋油气产量来自渤海。自升式平台是渤海油气开采中最常用的平台型式,因渤海海底土层结构复杂、地质灾害发育,导致平台事故频繁发生,多次造成生命财产重大损失。该项目针对渤海油气开发需求,依托国家863计划、国家自然科学基金和企业研发课题,经过近20年的科技攻关与产学研用结合,以保障复杂环境下平台基础安全为目标,建立了近海工程地质精细探测与评价技术,提出了自升式平台基础优化设计理论与方法,构建了平台基础全工作周期安全保障体系。主要创新性成果如下: (1)研发了高精度近海工程地质环境探测系统。包括适用于近海环境的高分辨率工程多道地震、超宽频海底剖面仪、高分辨率测深侧扫声呐等设备,性能达到国外同类先进仪器水平。构建了数字海底信息系统模型,建立了渤海工程地质环境信息数据中心。首次形成了具有自主知识产权的近海工程地质探测技术序列,并在渤海油气资源开发中实现集成应用。 (2)形成了近海工程地质精细勘察评价技术。包括海底地形地貌量测、土层结构精细描述、海底土物理力学性质原位测试、粉土动力学特征评价等。在此基础上,发展了海洋水动力诱发海底液化、冲刷及失稳等典型地质灾害评判模式,构建了渤海工程地质综合评价方法,研究成果应用于海洋工程勘察国标编制。 (3)建立了自升式平台基础优化设计理论与方法。基于桩靴基础破坏形式的连续演变,提出了复杂地层中基础失稳模式,构建了“就位-作业-移位”三阶段联合的地基基础设计方法,包含软硬互层地基中桩靴穿刺风险预测、复杂地质条件下地基承载力分析、考虑固结时间效应的桩靴抗拔力计算等模块。开发了国内首套复杂地层中桩靴穿刺预测软件,工程应用表明效果显著优于《ISO》《API》等国际规范。 (4)实现了自升式平台基础全工作周期的安全保障。依托中石化埕岛油田等近海油气开发项目,发展了基于实时监测信息的多目标数据同化方法,动态调整设计阶段预测的桩靴贯入阻力、承载力或抗拔力。针对复杂海洋环境下的工程勘察与自升式平台基础设计,形成了保障平台基础全工作周期稳定性的技术体系,为渤海油气平台的安全运营提供了技术支撑。 该项目授权发明专利23项(含国际发明专利1项)、实用新型专利23项、软件著作权7项、中石化专有技术6项,出版专著3部,在编国家标准、行业技术规程各1项,发表论文142篇,其中58篇发表在国际权威SCI期刊(国际岩土工程三大期刊22篇),被SCI论文引用638次。项目成果在中石化和中石油等单位的40余项工程中得到了广泛应用,同时也被Fugro和Daewoo等大型国际公司用于自升式平台基础设计,创造经济效益约6亿元。研究成果对促进中国海洋工程地质及海洋岩土工程学科发展也具有重要意义。
申报信息
推荐部门: 中国海洋大学
计划名称: 863;国家自然科学基金
相关人信息
完成单位: 中国海洋大学 自然资源部第一海洋研究所 中石化石油工程设计有限公司
完成人: 王栋 孙永福 荆少东 冯秀丽 宋玉鹏 刘涛 寇海磊 郑敬宾 裴彦良 张民生 侯方 魏冠立
行业及专利信息
应用行业名称: 天然原油和天然气开采
应用行业码: 071
转让信息
投资信息
推广信息
推广情况说明: 项目组采用产学研用相结合的方式,根据实际工程需求开展科学研究,形成了“近海工程地质勘探与评价-平台基础优化设计-应用过程监控”的完整技术体系。研究成果已实现产业化,并在近海工程场址勘察、海洋地质灾害评价、自升式平台基础稳定性设计等工程项目中得到了推广应用。相关技术应用于中石化石油工程设计有限公司、中石油工程技术研究有限公司、青岛地质工程勘察院、青岛海洋工程勘察设计研究院、Daewoo集团等国内外知名企业的业务项目。具体应用情况如下: (1)研发的高精度近海工程地质环境探测系统以及精细勘察评价方法在渤海油气资源开发中发挥了重要作用,应用于埕岛油田、冀东油田和葵东油田等项目的平台场址探测,获得了海底地形地貌、土层结构以及沉积物强度等,为自升式平台地基基础设计提供了基本参数,并对波浪诱发液化和海底冲刷等地质灾害进行了分析与评价。 (2)近年来,建立的自升式平台全工作周期优化设计方法成功应用于中石化、中石油和Daewoo集团等多家国内外单位的自升式平台“就位-作业-移位”设计计算,准确评价了桩靴穿刺、地基承载力和拔桩可行性,避免了工期延误、平台结构损坏和平台倾覆等工程事故。 (3)依托中石化石油工程设计有限公司进行成果转化,形成了自升式平台基础全工作周期的技术保障体系,获得了良好的经济效益和社会效益。 据估算,本项目研究成果的推广应用共创造经济效益约6亿元。
联系信息
联系单位名称: 中国海洋大学
联系单位地址: 山东省青岛市鱼山路5号
邮政编码: 266003