南海北部湾打入式隔水导管承载力CPT设计方法*
2021-10-28刘功艳刘贤玉
刘功艳 管 申 刘贤玉 曹 峰 王 腾
(1.中海油能源发展装备技术有限公司南海工程分公司 广东湛江 524057; 2.中海石油(中国)有限公司海南分公司 海南海口 570300;3.中海石油(中国)有限公司湛江分公司 广东湛江 524057; 4.中国石油大学(华东)石油工程学院 山东青岛 266580)
隔水导管是从海上钻井平台下入的第一层套管,为井口和表层套管提供支撑和保护。钻井隔水导管的承载力和下深设计直接影响井口的稳定性[1]。浅海导管架平台的隔水导管通常采用打桩法作业,打入法下钻井隔水导管具有作业程序简单、时效高、隔水导管承载力更大等特点。
隔水导管的打桩贯入过程引起桩侧周围土体应力场剧烈变化,桩周土体的循环剪切造成桩侧摩阻摩擦疲劳现象[2]。Jardine[3]发现桩土界面摩擦疲劳是由于桩土界面剪切导致颗粒破碎产生的。国外许多学者通过模型试验、现场试验建立桩侧摩阻力与静力触探试验(CPT)阻力的经验关系,提出了基于CPT的打入桩设计方法,主要有Fugro-O5、ICP-O5、NGI-O5和UWA-O5等方法[4-7]。
CPT设计方法充分考虑了桩打入过程中桩侧应力场发展规律对其竖向承载力的影响,其可靠性已经通过大量静载试验数据库分析得到了初步验证[8-9]。与传统的API[10]设计方法相比,CPT方法的计算结果更接近于实测值,且离散性更小[3,6]。API意识到传统经验计算方法的缺陷,将上述4种基于CPT的设计方法纳入到最新版本的附录条款说明中(API RP2GE0 2014),并建议工程设计使用[11]。
本文基于CPT法对打入式隔水导管的承载力进行设计,并与API法进行对比分析,研究砂土密实程度、导管下深对导管单位侧摩阻力及承载力影响,并通过南海某工程实测CPT数据对打入式隔水导管承载力的可靠性进行评估,以期为隔水导管承载力计算提供参考。……
