Методические указания по подъему опорных колонн СПБУ из грунта

Министерство образовании Российской Федерации

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕIШЫЙ УЮfВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА им. И.М.ГУБКИНА

Кафедра освоения морских нефтегазовых месторождений

Б. А. НИКИТИН, Д. А. МИРЗОЕВ

МЕТОДИЧЕСКИЕ

УКАЗАНИЯ

ПО ПОДЪЕМУ ОПОРНЫХ КОЛОНН СПБУ ИЗ ГРУНТ А

МОСКВА

2000

Никитин Б.А., Мирзоев Д.А.

Мето~еские указания по

nо~ему оnорных колонн СПБУ из грунта. -М.:

им.И.М.Губкина,

(§)

2000. - I?

с.

РГУ ~ефти и газа им.И.М.Губкина, 2000

РГУ нефти и газа

ВВЕДЕНИЕ

Настоящие методические указания устанавливают nорядок, способы контроля nодъема опорных колонн самоподъемных буровых установок (СПБУ) из грунта при nереводе сооружения из рабочего в трансnортное положение. Методические гидравлическими

указания

распространяются

nодъемными

устройствами,

на

четырехоnорные

имеющими

по

две

СПБУ

груnnы

с

силовых

цилиндров.

1. 1.1. перевести

Чтобы ее

из

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

транспортировать стационарного

СПБУ

nоложение

на новую точку

бурения

в

этого

nлавучее.

Для

необходимо

необходимо

с

помощью подъемных механизмов и балластной системы оnустить корпус на воду и поднять опорные колонны из грунта.

Процесс подъема опорных колонн из грунта производится последовательным

выnолнением следующих работ: подготовительные работы: страгивание опорных колонн:

выравнивание глубины погружения: собственно nодъем опорных колонн из грунта.

1.2.

Все

оnерации

по

подъему

опорных

колонн

из

грунта

допускается

производить одновременным действием nодъемных механизмов и балластной системы.

1.3.

Величину

подъемных

усилий,

прикладываемых

к

опорным

колоннам,

оnределяют по давлениям в гидросистеме подъемных механизмов.

2. 2.1.

ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ

Подготовительные работы, выполняемые перед спуском корпуса СПБУ на

воду, включают следующие работы:

расчеты загрузки корпуса СПБУ; определение коэффициентов податливости опорных колонн.

3

2.1.1.

Расчеты загрузки заключаются в определении такого варианта размещения.

палубных: грузов н балласта, чтобы корпус после посадки на воду не имел крена и дифферента, при этом расчетное положение центра весов должно находиться на одной вертикали с центром величины.

2.1.2. 1

--

Коэффициенты податливости опорных колонн, погруженных

в грунт А,

определяют по формуле:

II·M

A=-I ·(.f EJ а

Lд

- коэффициент

+Со)

Х

L ,

=0.2083 • Khгр Ь

3

(1)

LEJ' д

д

деформации опорной колонны в грунте, 1/м;

Е/ - изгибная жесткость опорной колонны, Н.м 2 ; Ьк

- ширина

колонны, м;

Ь

- расчетная ширина башмака, м, определяется по формуле:

(2)

F6 -площадь башмака, м 2 ; f. о

- расстояние

от дна

моря до

сечения защемления

опорной

колонны

в

корпусе СПБУ, м;

f.

Н

-

ho -

0

=Н + ho -

(3)

d,

глубина моря, м; расстояние от днища корпуса СПБУ до

сечения защемления опорной

колонны в корпусе, м;

осадка корпуса СПБУ во время подъема опорных колонн из грунта, м;

d

-

Со

- безразмерный

коэффициент, примимаемый по табл.l в зависимости от

приведеиной глубины погружения опорных колонн в грунт параметра х.

4

.е

=Lд · hzp

и

Таблица

f

х

о

1 0.5 0.6 0.7 08 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.5 4.0 hгр

2 568 277 151 88.3 55.3 36.5 25.1 17.9 13.2 10.1 7.84 6.27 5.13 4.30 3.68 3.21 2.59 2.23 2.01 1.89 1.82 1.76 1.75 -

0.1 3 10.3 10.2 10.0 9.68 9.25 8.66 7.98 7.25 6.48 5.76 5.09 4.50 3.99 3.55 3.19 2.89 2.45 2.17 1.99 1.88 1.82 1.76 1.75

0.2 4 5.50 5.50 5.50 5.50 5.42 5.29 5.11 4.88 4.60 4.31 4.00 3.69 3.40 3.14 2.90 2.69 2.36 2.13 1.97 1.87 1.81 1.76 1.75

0.3 5 3.90 3.90 3.90 3.90 3.90 3.90 3.90 3.84 3.72 3.57 3.41 3.23 3.05 2.87 2.70 2.55 2.29 2.09 1.96 1.87 1.81 1.76 1.75

расчетная глубина погружения опорных колонн в грунт,

0.4 6 3.10 3.1 о 3.1 о 3.10 3.10 3.10 3.10 3.10 3.10 3.10 3.04 2.93 2.81 2.68 2.56 2.44 2.23 2.07 1.95 1.86 1.81 1.76 1.75 примимаемая

равной:

для операций страгивания

и выравнивания-наибольшей из глубин

погружения опорных колонн в грунт;

для операции подъема-наименьшей из глубин погружения опорных колонн в грунт;

К

- коэфиициент пропорциональности

грунта, определяемый по формуле:

(4)

в

зависимости

от грунтов,

превышающей hкмu:с=3.5Ьк+

расположенных до

1.5

м.

5

глубины. hк

hгр,

но

не

1

Значение коэффициента К, найденного по формуле

0.5

(4),

должно быть не менее

106 Н/м 4

hc,

высота 1-го однородного слоя грунта, м, нумерация слоев производится от

-

дна моря;

К;

- коэффициент

пропорциональности

определяется по табл.

2в

1-го

однородного

слоя

зависимости:

для глинистых грунтов

-

для песчаных грунтов

от среднего коэффициента пористости

Указанные

параметры

-

грунта,

от среднего показателя текучести ILcpr;

определяются

по

данным

f. cpi грунта.

инженерно-геологических

изысканий.

Для операции подъема опорных колонн, если последние погружены в грунт более чем на

1О

метров, коэффициенты податливости определять также для нескольких

промежуточных

поrружения,

положений

кратной пяти

найденных по табл.

2,

опорных

метрам.

уменьшить в

колонн

в

грунте

с

расчетной

глубиной

При этом х = О, значения коэффициентов К;,

2 раза.

Таблица

Кн/м ••

Вид грунта

·

Глины и суглинки iLcpi

=

2. О

Глины и суглинки fLcpr

= 1. О

Глины и суглинки II.cpi

=

о

0.5

f. cpi

10

6

О. 75,

2.0 106

супеси ILcpr =

nески

4

1. О, = О. 8

Глины и суглинки lLcpi =

0.5,

суnеси !Lcpr = О, nески пылеватые

f

пески мелкие

=О.

.f.cpi

cpr

= О. 6,

4.0

10

6

75,

nески средней крупности

fl. cpi = 0.7

Глины и суглинки fLcpr =О, супеси lLcpr

<

nески мелкие

О,

f. ер; =

6

О. 6,

6.0 10

пески средней крупности f ер; = 0.55,

= О. 7

пески крупные f

cpr

Примечание.

Для

грунтов

с

промежуточными

величины коэффициента

Ki

б

значениями

lLcpi

и

определять линейной интерполяцией.

f. cpi

2

3.

3.1.

СТРАГИВАНИЕ ОПОРНЫХ КОЛОНН

Производится с целью облегчения процесса подъема опорных колонн из

грунта и является наиболее сложным и ответственным этапом данного процесса.

3.2.

При страгивании опорных колонн средняя высота надводного борта СПБУ

должна быть не менее

0.6

м. Страгивание допускается производить при наклонениях

корпуса (крене е' рад., дифференте \V' рад.), удовлетворяющих условию:

(5)

3.3.

[М]

- допускаемый

изгибающий момент в опорной колонне, Н

6

- погрешность

измерения углов наклонения корпуса, рад.

м,

Усилие, необходимое для страгивания опорных колонн, определяется по

формуле: (б)

3.3.1. присоса

и

Усилие

Q1,

липкости

Н, необходимое для преодоления веса опорной колонны, силы

пяты

к

грунту

и

трения

колонны

о

корпус,

определяется

по

формуле:

(7)

Qon

- вес опорной колонны

с учетом взвешивающего действия воды, Н;

Fn

-площадь пяты, м ;

h'

- расстояние между опорными

а

- коэффициент,

2

поясами в узле закрепления, м;

учитывающий

конструктивные

особенности

узла

закрепления опорной колонны в корпусе СПБУ; /тр

-коэффициент

трения

зависимости

от

состояния

балянусом и т.п.),fтр qпл

- распределенная

колонны

о

корпус

поверхностей

СПБУ,

принимается

(коррозии,

в

обрастания

= 0.2+0.3;

поверхностная нагрузка от присоса и липкости, Па,

определяется в зависимости от грунтовых условий, конструкции пяты и длительности

qпл

= (0. 2 +0. 4) r.

СПБУ

стоянки

· (Н + h,P)

- удельныи~

вес воды,

точке;

примимается

и уточняется по данным пробных постановок

СПБУ данного типа;

r.

на

Н/3 м

?

3 .2.2.

У сил и е

Q 2,

Н,

необходимое

для

подъема

грунта,

заполнившего

пространство в решетке колонны и над башмаком, преодоления сил трения и сцепления того

же

грунта,

грунта

с

окружающим

взаимодействующего

грунтом,

с

трения

колонны

выступающей частью

о

грунт и для разрушения

башмака опорной

колонны,

определяется в зависимости от типа опорной колонны.

Для сплошностенчатой опорной колонны без башмака (см. рис.

1а)

усилие

Q2

определяется по формуле:

(8)

Типы опорных колонн

б

а

1-

колонна,

2-

башмак,

3-

пята

Рис.1

Для решетчатой опорной колонны с развитым башмаком (F6 )Fкол> см. черт. усилие

Q2 определяется

16)

как наименьшее из значений:

(10) где

v

-коэффициент, зависящий от глубины погру:жения опорных колонн в грунт и среднего угла внутреннего трения грунта

по табл.

3

8

' rpcp,

определяется

Таблица

-h

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

go 10° 12° 14° 16° 18° 20° 22°

0.10 0.11 0.12 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14

0.18 0.21 0.22 0.23 0.24 0.24 0.24 0.24

0.26 0.29 0.31 0.32 0.33 0.33 0.32 0.31

0.34 0.37 0.39 0.40 0.40 0.40 0.37 0.37

0.40 0.44 0.46 0.47 0.47 0.46 0.42 0.42

0.47 0.51 0.53 0.53 0.52 0.51 0.47 0.46

0.53 0.57 0.59 0.59 0.58 0.56 0.51 0.49

0.59 0.63 0.65 0.64 0.62 0.61 0.54 0.53

0.65 0.69 0.70 0.69 0.67 0.64 0.55 0.45

3

ь

' fPcp

(11)

F.r.oл

и Рхол - площадь, м 2 , и периметр, м, поперечного сечения колонны (для решетчатой колонны определяются по габаритным размерам);

-площадь м2 , высота и периметр, м, башмака;

-

площадь, м

2

-

и высота, м, цистерны опорнон колонны;

-высота пяты, м;

- расчетное

соnротивление

определяемое

по

по

СниП-П.О2-96

текучести

глинистых

песчаных

грунтов.

грунтов

боковой в

nоверхности,

зависимости

или

Примимаются

от

коэффициента следующие

Па,

показателя

nористости

характеристики

грунта:

при оnределении грунта,

и

J;

J;

которых

в

средние

характеристики

находятся

слоев

соответственно

сплошностенчатая колонна и башмак; при определении fз

- по формулам:

1

1

(12)

1Lcc = - " I ·h. f. ер =А-." ! . ер1 ·hci ' А . h LJ Lcp "' ' h 'LJ r

r

(учитываются все однородные слои грунта до глубины -соответственно:

h);

средний угол внутреннего трения грунта,

средний

удельный

действия

воды и

вес

грунта

с

учетом

взвешивающего

среднее сцепление грунта,

заполнившего

объем над башмаком, вычисляются по формулам:

9

Л'~.:р = Arh . "'r L.... с.:р,

.f, . c:r

J

с·ер = -1"11 . L..J ~Сс:р,

.h

щ

•

(13)

'

(учитываются все однородные слои грунта от дна моря до глубин

'Рср,, У ер,• сер,

l~..r:r:,'

h);

-соответствующие средние параметры i-го однородного слоя

е ер,

грунта,

определяемые

геологических

по

данным

отчета

об

инженерно-

изысканиях;

-

высота i-го однородного слоя;

-

понижающие

коэффициенты,

определяемые

по

табл.

в

4

зависимоG_ти от продолжительности стоянки СПБУ на данной точке;

- расчетные

с, и (/)р

значения

сцепления

и

угла

внутреннего

трения

грунта, определяются по формулам:

(14)

ВиD

-

параметры однородного слоя грунта, лежащего под башмаком;

-

безразмерные коэффициенты, оnределяемые по табл. расчетного угла внуrреннего трения

5

от

rp Р Таблица

Вид и уплотненность

Продолжи-

грунта

тельность

Ar

Ас

..1.9'

3 12

0.5-0.7 0.7-0.9

0.3-0.7 0.5-0.9

0.5-0.7 0.7-0.9

3 12

0.5-0.7 0.7-0.9

0.1-0.5 0.3-0.7

0.3-0.5 0.5-0.7

3 12

0.5-0.7 0.7-0.9

0.3-0.5 0.5-0.7

0.3-0.5 0.5-0.7

4

стоянки на точке, мес.

Глинистый грунт

1 и Ill типа Глинистый грунт

11 типа Песчаный

грунт

Примечания:

1.

Большие

которых опорных

значения

F6

=

коэффициентов

соответствуют

опорным

колоннам,

F~eo.r; меньшие-оnорным колоннам, для которых Fб

колонн

с

промежуточными

значениями

Fб

1

1 Fкon = 4.

Fкол

для

Для

величины

коэффициентов определяются цнтерnоляцией.

2.

Вид и уплотненность грунта

определяется

геологических изысканиях.

IO

по

данным

отчета об инженерно-

Таблица в