自升式钻井平台抗滑移能力分析

吴文乐，廖天岸，唐文献，彭伟

(江苏科技大学机械工程学院，江苏镇江 212003)

摘要: 在理论公式的基础上，通过Abaqus软件模拟桩靴在土壤中的滑移过程，建立一种分析桩靴抗滑移阻力数值方法。首先研究各船级社抗滑移理论公式；在此基础上，建立桩靴-土系统有限元模型，利用CEL方法，建立研究所需工况，研究土体受力产生流动变形，得出抗滑移阻力数值解和土壤流动机制；最后将抗滑移阻力理论解与数值解进行对比分析与讨论。弥补现有理论公式不足，为计算桩靴抗滑移阻力提供一种精确的方法。

关键词：自升式平台；桩靴；抗滑移；数值分析

中图分类号：TE951; P751 文献标识码：A

文章编号： 1672 – 7649(2017)08 – 0075 – 04 doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2017.08.016

Anti-slide ability analysis of jack-ups

WU Wen-le, LIAO Tian-an, TANG Wen-xian, PENG Wei

(School of Mechanical Engineering, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003, China)

Abstract: Based on the formula, the paper simulates the process of spudcan slide in the soil, and now to construct a nu-merical method to analye the anti-slide force of spudcan. First of all, the paper researches the theoretical anti-slide formula from different paper, based on which, the finite element model of spudcan-soil system is built to, using CEL method and es-tablishing the required conditions, study on the flow deformation of soil and calculate the numerical result. Finally, the theor-etical result and numerical result are compared and discussed to compensate for the lack of theoretical formula and provide a accurate method to calculate the anti-slide force of spudcan.

Key words: jack-up platform；spudcan；anti slide；numerical analysis

0 引　言

自升式海洋平台为由桩腿支撑在海面上方进行工程作业的海洋装备，现已广泛应用于石油、天然气等矿物资源的开采作业中。海洋平台工作环境恶劣，需要承受复杂的载荷，进而保证海洋平台的稳定性至关重要。海洋平台失稳状况主要有穿刺失稳、滑移失稳以及倾覆失稳。本文着重研究自升式海洋平台的抗滑移能力，抗滑移能力是指处于支撑状态下自升式平台，在最不利的组合载荷作用下，抵抗滑移的能力[1]。自升式平台依靠桩靴与地基土壤的相互作用来获得抗滑移阻力，抗滑移阻力主要来自于地基土壤的对桩靴的水平反作用力，而地基土所受的垂直载荷与水平载荷有着密切关系。

随着近海油气田的开采趋于饱和，油气勘探逐渐向深海发展，海平面上的环境和海底土质更加恶劣，导致平台发生滑移失效较高。1982年，在加拿大纽芬兰近岸油田作业的“海洋徘徊者”号钻井平台，遭遇时速高达190 km和浪高20 m的飓风，发生滑移倾覆，造成重大沉船事故。我国常根据CCS规范对平台进行抗滑移能力的评估，虽然考虑到平台所受到的水平载荷，能够为自升式钻井平台抗滑移力的校核提供部分理论参考。但是并未分析地基土壤流动产生的影响，并且海上平台所处的工作环境较为复杂，海底地基土壤环境参差交错，抗滑移力理论值难以与实际值相吻合，导致平台在作业过程中发生滑移事故。

本文以某自升式钻井平台中的桩腿和桩靴为研究对象，在抗滑移理论研究的基础上，借助有限元软件

第39 卷第 8 期舰船科学技术Vol. 39, No. 8 2017 年 8 月SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY Aug. , 2017

收稿日期: 2016 – 07 – 01；修回日期: 2016 – 11 – 02

基金项目: 江苏省“六大人才高峰”资助项目(2011A031)；江苏省基础研究计划(自然科学基金)-青年基金资助项目(BK20150469)；

江苏科技大学研究生科技创新计划资助项目(YCX15S-06)

作者简介: 吴文乐(1992 – )，男，硕士研究生，主要从事海洋工程装备设计与制造技术。