Cuatro plataformas tipo gabardina de gran tamaño
1. Base del diseño
(1) Condiciones del yacimiento petrolífero
Profundidad del yacimiento: 1300 ~ 1600 metros
Método de desarrollo: Red de pozo irregular diseño, inyección de agua y producción de petróleo.
Vida minera: 20 años.
Número de pozos petroleros: 135 pozos de producción, 45 pozos de inyección de agua, 6 pozos de fuente de agua y 24 pozos de reserva. Cada boca de pozo es plana.
La distribución de las ranuras de los pozos en la plataforma se muestra en la Tabla 14-19.
Profundidad del agua del pozo: La profundidad del agua de las seis plataformas de boca de pozo varía de 29,4 m a 31 m, con un promedio de 30,4 m, ver Tabla 14-20.
Tabla 14-19 Distribución de ranuras de cada plataforma de boca de pozo
Tabla 14-20 Profundidad de agua de seis plataformas de boca de pozo
Vida de diseño: 25 años.
Diseño para condiciones ambientales extremas: un evento que ocurre cada 50 años.
(2) Condiciones ambientales
Relación con el nivel del agua: Como se muestra en la Figura 14-15.
Figura 14-14 Diagrama de relación del nivel del agua del campo petrolífero SZ36-1
Parámetros de diseño de viento, oleaje, corriente y hielo: ver Tabla 14-21.
Tabla 14-21 Parámetros de diseño de viento, olas, corrientes y hielo
Espesor de la vida marina: 6 cm desde el nivel medio del mar hasta la superficie del lodo.
(3) Factores sísmicos
La aceleración sísmica horizontal máxima de la superficie de lodo del fondo marino: 0,095 g. El espectro de respuesta de aceleración sísmica horizontal se muestra en la Tabla 14-22.
Tabla 14-22 Datos del espectro de respuesta de aceleración sísmica horizontal
Nota: T2=0.70s, β es el factor de amplificación dinámica.
(4) El valor de carga del bloque superior es 2100t.
II. Especificaciones y estándares de diseño
El diseño de la plataforma de boca de pozo del proyecto de desarrollo SZ36-1 Fase II adopta especificaciones y estándares comúnmente utilizados en el país y en el extranjero, que incluyen principalmente: seguridad especificaciones para plataformas fijas marinas; Código de diseño AISC para edificios con estructura de acero: diseño de tensiones permitidas y diseño plástico APIRP2A Práctica recomendada para la planificación, diseño y construcción de plataformas fijas marinas; Práctica recomendada APIRP2N para la planificación, diseño y construcción de estructuras marinas fijas; en regiones de hielo; Código de soldadura de estructuras de acero AWSD1.1; Práctica recomendada APIRP2L para la planificación, diseño y construcción de heliplataformas en plataformas marinas fijas.
Tres. Diseño de camisa de plataforma de boca de pozo SZ36-1
1. Diseño estandarizado
Las seis plataformas de boca de pozo construidas en la segunda fase del campo petrolero SZ36-1 tienen básicamente las mismas funciones y son responsables. para perforación, producción y reacondicionamiento de pozos. El flujo del proceso es básicamente el mismo. A excepción de la plataforma de boca de pozo WHPD, el líquido producido por las cinco plataformas de boca de pozo restantes se despresuriza y se calienta a través del estrangulador, y luego el petróleo, el gas y el agua se mezclan y se transportan a la plataforma central CEP para su procesamiento a través del colector de producción y submarino. tuberías. Cuando un solo pozo necesita medición, ingresa al separador de medición después del calentamiento. El fluido medido se fusiona con el fluido del colector de producción y luego se transporta a la plataforma central. La plataforma de boca de pozo WHPD está conectada a la plataforma de procesamiento central y el flujo de líquido de la boca de pozo ingresa directamente al dispositivo de procesamiento de la plataforma central sin calefacción.
La fuente de agua de inyección para la segunda fase del campo petrolero SZ36-1 incluye los pozos de fuente de agua de las plataformas de boca de pozo WHPC/D/E/F y WHPH y las aguas residuales de producción de la plataforma central. Las dos fuentes de agua se pueden inyectar juntas o por separado. Todo el proceso productivo se basa principalmente en la inyección de agua subterránea, complementada con aguas residuales cualificadas.
A excepción de la plataforma de boca de pozo WHPD, la energía requerida por las otras cinco plataformas de boca de pozo es proporcionada por el generador principal de la plataforma central a través de cables submarinos. Cada una de las cinco plataformas de boca de pozo está equipada con un generador de emergencia de 280 kW. Cuando el generador principal no proporciona energía, se pone en marcha el generador de emergencia para satisfacer las necesidades de operaciones de proceso e iluminación en la plataforma de boca de pozo.
aLas seis plataformas de boca de pozo son plataformas no tripuladas. Basándose en la experiencia en diseño de la plataforma de boca de pozo no tripulada en el área SZ36-1J, en la plataforma solo se instalan algunos equipos necesarios para la producción y la seguridad. En comparación con la plataforma tripulada, el flujo del proceso se simplifica, no hay separador de producción, se eliminan la casa, la central eléctrica principal, la bomba elevadora de agua de mar y el dispositivo de tratamiento de aguas residuales domésticas, y el equipo relacionado con estos sistemas también se simplifica tanto como sea posible. . Cuando el área de la boca del pozo ocupa un área de plataforma grande, el espacio de la plataforma existente se utiliza por completo, lo que también crea condiciones favorables para simplificar la estructura de la plataforma y controlar el levantamiento pesado de la plataforma.
B. Dado que el número de pozos, los métodos de perforación/terminación y reparación de las seis plataformas de boca de pozo son los mismos, la carga superior es básicamente la misma, las ubicaciones no están muy separadas y las condiciones ambientales sí. Lo mismo, pero la profundidad del agua y la geología de ingeniería son ligeramente diferentes, la diferencia de profundidad del agua entre la plataforma WHPD más profunda y la plataforma WHPH más superficial es de solo 1,6 m. Por lo tanto, las seis plataformas de boca de pozo utilizan un conjunto de dibujos de diseño estandarizados, que no solo. simplifica el diseño, pero también crea las condiciones para la adquisición de acero y la producción en masa de prefabricados, ahorrando dinero y ganando tiempo valioso.
C. La profundidad del agua de diseño selecciona una profundidad de agua promedio de 30,4 metros, y el punto de partida es la superficie del lodo. Por razones de seguridad, al simular tuberías de protección de cables y elevadores de tuberías submarinas, se consideró el número y diámetro máximo de cada columna de pata que se puede encontrar y se seleccionó los datos de perforación de la plataforma WHPG con menor capacidad de carga en función de las condiciones del suelo. .
d. Se utilizará un conjunto de dibujos de diseño estándar para seis ubicaciones de pozos diferentes, y las elevaciones de los puntos de trabajo serán diferentes. La profundidad del agua de la plataforma más profunda WHPD es de 31,0 m, que es 0,6 m más profunda que la profundidad promedio del agua. Por tanto, la elevación del punto de trabajo será 0,6 m inferior a la del plano de diseño. Si las elevaciones de los bloques son consistentes, se pueden ajustar mediante secciones de transición. Vale la pena señalar que el rango de la zona de salpicadura determinado por el dibujo de diseño estándar debe tener en cuenta el cambio en la profundidad del agua y dar un cierto margen para evitar ataduras horizontales en la zona de salpicadura cuando se usa a diferentes profundidades de agua.
2. Aplicación del árbol de Navidad de una sola ala
Durante el desarrollo del área experimental SZ36-1, cada plataforma de boca de pozo tenía 16 ranuras para pozos con un espaciado de 2 mx 2 m. La distancia mínima entre los pozos de las seis plataformas de boca de pozo en la segunda fase es de 1,5 mx 1,6 m, y el espacio restante no puede cumplir con los requisitos operativos de los árboles de Navidad de dos alas convencionales. Para aprovechar el espacio limitado y pequeño, mi país ha adoptado por primera vez un árbol de Navidad de una sola ala en una plataforma marina.
3. Una plataforma de boca de pozo está equipada con 35 pozos.
En la segunda fase del desarrollo del proyecto SZ36-1, si se adopta el modelo de diseño de ingeniería del área experimental, cada plataforma de boca de pozo estará equipada con 16 pozos. Para perforar el mismo número de pozos y obtener la misma capacidad de producción, puede ser necesario utilizar 16 pozos para construir de 12 a 13 plataformas de boca de pozo, y el consumo de acero correspondiente y el costo del proyecto también se revertirán. Para reducir los costos de ingeniería y reducir el número de plataformas de boca de pozo, es necesario perforar tantos pozos como sea posible en una plataforma de boca de pozo. El número y disposición de las bocas de pozo están estrechamente relacionados con las capacidades del equipo de perforación. Después de que los ingenieros y técnicos de perforación estudiaron y compararon varios planes, finalmente propusieron el plan de instalar 35 pozos en una plataforma de boca de pozo.
Figura 14-16 Plano de disposición de la ranura del pozo del campo petrolero SZ36-1
Figura 14-17 Ubicación de la ranura del pozo reservado SZ36-1
Campo petrolero SZ36-1 La superficie máxima de perforación de la segunda fase es de aproximadamente 3000 m, y la carga máxima de la plataforma de perforación es de casi 450 t. Si las plataformas de perforación todavía están en su lugar al mismo tiempo, las capacidades de perforación existentes de Bohai No. 8 y Bohai No. Se restringirán considerablemente el uso de 10 plataformas de perforación en voladizo. Además de adoptar el método de nivelación unidireccional del eje A de la chaqueta y bajar el voladizo del eje A del módulo a 1,5 m, el problema se resolvió con éxito optimizando la modificación del equipo del buque de perforación y del secundario. método de posicionamiento.
Antes de instalar los bloques de la plataforma, los pozos de producción inicial se ubican desde los lados norte y sur de la plataforma, o se colocan dos buques de perforación simultáneamente para perforar. Dado que la defensa de goma en el lado norte de la plataforma se extiende más allá del eje B de la plataforma en 4,3 m, la columna de la pata de la chaqueta tiene una cierta inclinación. No hay ninguna parte del lado del barco en el otro lado y no hay inclinación. Según el rendimiento del barco de perforación y el tamaño real del diseño del pozo (Figura 14-16), se pueden perforar de 2 a 3 filas de pozos en el lado norte de la plataforma y de 4 a 5 filas de pozos en el lado norte de la plataforma. lado sur.
Según el diseño geológico, cada plataforma de boca de pozo tiene un cierto número de ranuras de pozo reservadas (Figura 14-17), que también son perforadas por el mismo barco perforador. La ranura del pozo reservada debe dejarse adyacente al lado sur de la plataforma para permitir que el barco de perforación se posicione desde el lado sur sin necesidad de una cubierta en voladizo. Por supuesto, la elevación de la cubierta superior de la plataforma también debe coincidir con la altura de elevación del barco de perforación para facilitar la perforación y el ajuste del pozo.
El aumento en el número de bocas de pozo aumentará inevitablemente el tamaño y el peso de la plataforma de la boca de pozo. Después de que el personal técnico optimizó el plan de ingeniería, el peso de elevación de la chaqueta se controló en 720 toneladas, que es ligeramente mayor que el peso de elevación de la chaqueta en el área de prueba, pero aún se puede realizar con la grúa flotante para barcos Binhai 108.
Cuarto, diseño de bloques
Las seis plataformas de boca de pozo del proyecto de desarrollo SZ36-1 Fase II son todas plataformas no tripuladas. Las funciones principales de la plataforma son la perforación, la producción de petróleo y la reparación de pozos, y la energía requerida por la plataforma la proporciona la plataforma central. * * *El bloque de plataforma tiene cinco pisos, a saber, piso superior, piso medio, piso inferior, piso para helicópteros y piso inferior, que están conectados a cuatro pilotes a una altura de +37,4 m a través de cuatro columnas. El área y la elevación de la quinta plataforma (calculadas a partir de la superficie de lodo) son:
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El equipo principal en el piso superior es la plataforma de reparación y su equipo auxiliar; el piso medio está equipado principalmente con instalaciones públicas como la sala de control de bombas eléctricas sumergibles, la sala de transformadores de bombas eléctricas sumergibles, la sala de transformadores principales y la sala de transformadores de bombas eléctricas sumergibles. compresor de aire. El piso inferior tiene equipos de boca de pozo, equipos de calefacción de producción y medición; el piso inferior está equipado con equipos de escape abiertos y cerrados.
Para facilitar la perforación y el ajuste de los pozos una vez puesta en funcionamiento la producción, la plataforma de la plataforma está diseñada para suspenderse en tres lados: este, oeste y norte, con el máximo voladizo en el lado norte. la cubierta del barco es de 6,5 m, y el voladizo máximo en los lados este y oeste es de 8,0 m ~ 8,5 m, y la cubierta sur de la plataforma, es decir, el lado inclinado unidireccional de los dos pilotes, tiene solo una. Pasarela de 1,5 m, por lo que cuando se perforen pozos de ajuste en el futuro, el barco de perforación en voladizo se puede ubicar en este lado (Figura 14-04
Al igual que la cubierta de la plataforma, el diseño estructural del módulo también considera varios Condiciones de trabajo bajo condiciones de trabajo y condiciones de construcción. El análisis de las condiciones de trabajo incluye análisis estático (condiciones de trabajo y condiciones de trabajo extremas), análisis de fuerza sísmica y análisis de condiciones de construcción, incluyendo carga, transporte y elevación. Análisis global de la estructura y comprobación de tensiones de los componentes.
1. Análisis estático
El modelo de análisis estático estructural modular incluye los componentes principales de la cubierta y la cubierta para helicópteros. Fijado en el punto de trabajo de la chaqueta +37,4 m de elevación mediante cuatro columnas.
Las condiciones de carga básicas incluyen 42 condiciones de trabajo que incluyen peso muerto de la estructura, peso seco del equipo, peso de reserva del equipo, peso muerto y carga del equipo de reparación, carga viva de la plataforma, peso muerto y carga de la grúa, cargas de viento del módulo y del equipo de reparación en todas las direcciones, etc. , que se combinan en Las 20 combinaciones de carga más desfavorables. Los valores de carga viva de trabajo considerados en los pasajes internos y externos, área de boca de pozo, área de reacondicionamiento y plataforma de descarga son los siguientes:
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Bajo extremo condiciones ambientales, la carga viva El valor es el 70% de los datos anteriores.
Mediante el cálculo, el valor de verificación de la tensión unitaria de la tensión nominal del componente y la tensión cortante de impacto del nodo es inferior a 1,0, lo que cumple con los requisitos de la especificación de diseño.
Figura 14-18a Plano de cubierta superior del bloque de plataforma de boca de pozo SZ36-1 (+53,00 m)
Figura 14-18b Diseño de cubierta del área de plataforma de boca de pozo SZ36-1 (+49,00 m) Figura
Figura 14-18c Vista en planta del área de la plataforma de boca de pozo SZ36-1 (+44,00 m)
2. Análisis de fuerza sísmica
Chaqueta y otros bloques. El análisis de la fuerza sísmica utiliza el método del espectro de respuesta. Los valores máximos de aceleración sísmica del suelo y del espectro de respuesta utilizados también son los mismos que para la chaqueta. Para analizar la fuerza sísmica de la chaqueta, se seleccionó un modelo de análisis estructural tridimensional del bloque completo (incluida la cubierta para helicópteros) y la chaqueta, y se utilizaron pilotes equivalentes para reemplazar el análisis no lineal de la cimentación de pilotes.
Al calcular la carga dinámica causada por las fuerzas sísmicas, seleccione los 10 tipos principales de terremotos y considere los efectos combinados en tres direcciones. Debido a que la carga sísmica no tiene dirección, cuando se superponen la carga de fuerza sísmica y la carga de gravedad, la carga sísmica se considera primero como todas las cargas de compresión y luego como todas las cargas de tracción, para obtener la combinación más desfavorable de tensión y compresión. de la varilla. Al verificar la tensión nominal y la tensión cortante de impacto, solo es necesario considerar el bloque de cubierta y la estructura de la plataforma del avión, y ya no se considera la chaqueta. Los cálculos muestran que la estructura de bloques de plataforma diseñada puede resistir con seguridad los efectos sísmicos en el área.
Figura 14-18d Diagrama de disposición de la cubierta inferior del bloque de plataforma de boca de pozo SZ36-1 (+40,50 metros)
3. Actualización
Considerando todo el bloque de boca de pozo El izaje El peso es relativamente grande y excede la capacidad de elevación de la grúa flotante del barco BH108, por lo que se eligió a Dali para la construcción de elevación. Durante la prefabricación, los bloques se prefabrican en dos partes. Una parte es la estructura principal del módulo, que incluye cuatro columnas y tres cubiertas principales. Las dimensiones totales son 31,5 mx 21 mx 15,6 m de largo, ancho y alto. La otra parte es la cubierta para helicópteros, incluido el refugio de emergencia debajo. Conexiones de cubierta de aeronaves y montaje de módulos.
La estructura principal de esta sección de licitación es un marco de acero espacial tridimensional. Hay cuatro puntos de elevación en la parte superior de las cuatro columnas. La altura del gancho desde la plataforma superior es de 24,91 m.
El peso durante la elevación incluye principalmente el peso estructural, el peso del equipamiento, el peso vacío del equipo, el peso de las tuberías y cables tendidos, el peso de los materiales aislantes, etc. , excluyendo equipos de reparación y cargas vivas variables instaladas después de la instalación del módulo. La carga fija de la estructura se toma como 1,1 como coeficiente de incertidumbre. El coeficiente de amplificación dinámica se divide en dos casos. El componente que transmite directamente la fuerza de elevación se toma como 2,0 y el componente general se toma como 1,35. Los pesos de elevación obtenidos en estos dos casos son 1590t y 1073t respectivamente. El peso de elevación real durante la construcción fue relativamente ligero, excepto en el caso del WHPD, que fue de 800 toneladas. Los pesos de las otras cinco plataformas de boca de pozo oscilan entre 1.013 y 1.040 toneladas, muy cerca de las estimaciones de diseño.
La longitud, anchura y altura de la cubierta para helicópteros son 18m×17,6m×6m, incluyendo la cubierta del avión, el refugio de emergencia bajo la cubierta del avión y cuatro vigas de soporte laterales. También se utiliza elevación de cuatro puntos. El gancho está a 13,04 m de altura desde la cubierta del avión y se considera que el factor de amplificación de potencia es 2,0 o 1,35, correspondiente al peso de elevación. Los componentes seleccionados son seguros y fiables.
4. Análisis de remolque
Los 6 módulos principales de la plataforma de boca de pozo y las 5 plataformas para helicópteros de la plataforma de boca de pozo fueron transportados al sitio de construcción desde el patio de prefabricados de Tanggu en barcazas BH308. Los principales parámetros de la barcaza BH308 son: longitud 119,95 metros, ancho 30,5 metros, profundidad 7,6 metros
Durante el remolque, el peso de los módulos de la plataforma es el mismo que durante el análisis de elevación. La fuerza del viento se considera con base en la velocidad promedio del viento de 1 minuto y el período de retorno de 10 años de 28,06 m/s, actuando en cuatro direcciones de 0°, 90°, 180° y 270° respectivamente. El ángulo de balanceo del barco es de 20° y su ángulo de cabeceo es de 10°, ciclo completo. Cuando las fuerzas de inercia estructurales provocadas por el movimiento de la barcaza se suman a las fuerzas del viento y la autosuperposición en diferentes direcciones, se pueden comprobar las tensiones en los miembros estructurales.
5. Prefabricación de chaquetas y módulos
Las chaquetas de las seis plataformas de boca de pozo están prefabricadas en dos lugares. Las tres chaquetas de WHPE/F/D, que se pusieron en producción antes de lo previsto, fueron prefabricadas en el Astillero Tanggu. Una vez finalizado, se remolca al frente del muelle, se iza con las grúas flotantes BH108 y BH102, se voltea y se erige en el aire, y luego la BH108 lo eleva a la barcaza para su fijación. Las otras tres chaquetas se fabricaron in situ en Chiwan y se instalaron directamente. Una vez finalizado, será remolcado a la barcaza BH308 y al lugar de construcción.
Se prefabricaron seis módulos de plataforma de boca de pozo en el sitio de grada de 2.400 toneladas en Tanggu. De acuerdo con los requisitos de planificación generales, los bloques WHPD están dispuestos en la parte frontal de la terminal, que son WHPF, WHPE, WHPC, WHPG y WHPH.
Los módulos de plataforma adoptan el método de prefabricación del bloque grande del eje principal, fabricación inversa de la plataforma horizontal y ensamblaje del espacio final, es decir, mientras se construyen los bloques grandes de los ejes A y B, la plataforma horizontal se divide en 11 bloques para la prefabricación. Primero se coloca el bloque vertical del eje B, luego se coloca el bloque horizontal de abajo hacia arriba y finalmente se cierra el eje A. Debido a que los bloques verticales de la grúa no están en un bloque grande, es necesario construirlos por separado después de alinear el cuerpo principal de los bloques.
Debido a la asimetría de la plataforma de la boca de pozo, la disposición del equipo está centralizada y los bloques son excéntricos. Para adaptarse al rendimiento de elevación de la grúa, los cuatro puntos de elevación se diseñaron en tres formas y la elevación en alta mar se llevó a cabo durante el período de marea alta, completando con éxito la tarea de construcción.
Figura 14-19 Diagrama de soporte de envío del deslizador
Después de prefabricar los módulos principales de las seis plataformas de boca de pozo en el tobogán, arrastre los módulos hasta A bordo de la barcaza BH308. Debido a diversos factores inesperados, los cuatro pilares del bloque y la superficie superior del tobogán no siempre pueden estar en un estado de tensión ideal. Siempre habrá algunas columnas que soportarán mayor tensión y otras que soportarán menos tensión, o incluso colgarán en el aire por un corto tiempo. En este estado, la tensión de los miembros estructurales se redistribuirá, poniendo en peligro la seguridad estructural. Para verificar los miembros estructurales, se supone que una pata está suspendida en el aire y tres patas están tensionadas. Las columnas tensionadas de tres patas se dividen en dos situaciones: 1, 2, 3 y 1, 3, 4 (Figura). 14-19). La carga durante el deslizamiento es la misma que durante la elevación. Los cálculos muestran que la estructura es segura y fiable durante todo el proceso de deslizamiento.
Entre los 6 bloques de boca de pozo, la masa de elevación de los otros 5 bloques está entre 1013t y 1040t, superando la capacidad de elevación del barco Bohai 108. Por lo tanto, los seis bloques fueron levantados por la grúa pontón Dali.
Aplicación de plataformas de boca de pozo 5.35 en el campo petrolífero Qinhuangdao 32-6
El campo petrolífero Qinhuangdao 32-6 (en adelante, Qinhuangdao 32-6) está ubicado en las aguas occidentales de la bahía de Bohai. A unos 20 kilómetros al oeste del puerto de Jintang hay un campo petrolero desarrollado conjuntamente por China National Offshore Oil Company, Texaco Oil Company y Arco Oil Company. El campo petrolero tiene una profundidad de agua de 19,7 a 20,4 metros y una profundidad de capa de petróleo de 1.000 a 1.500 metros. Adopta un plan de desarrollo en pleno mar. Todas las instalaciones de ingeniería de yacimientos petrolíferos incluyen una unidad flotante de producción y almacenamiento FP-SU, un sistema de amarre de un solo punto, seis plataformas de boca de pozo, seis oleoductos, seis tuberías de agua y seis cables submarinos. El número total de pozos perforados en el campo petrolero es 163, incluidos 133 pozos de producción, 24 pozos de inyección de agua, 6 pozos de fuente de agua y 47 pozos de respaldo. El diseño general del campo petrolero se muestra en la Figura 14-20, y el número de pozos perforados en cada plataforma de boca de pozo se muestra en la Tabla 14-23.
Cada plataforma de boca de pozo está equipada con 35 pozos y el espacio entre bocas de pozo es de 1,5 mx 1,7 m (Figura 14-21). Seis plataformas de boca de pozo están equipadas con 210 pozos.
Después de que todo el campo petrolero se ponga en producción, la capacidad máxima de producción anual de petróleo crudo alcanzará las 423×104t. La vida útil de producción de diseño del campo petrolero es de 20 años.
Figura 14-20 Plano de disposición general del campo petrolero QHD 32-6
Tabla 14-23 Tabla de números de perforación de la plataforma de boca de pozo del campo petrolero QHD32-6
Figura 14 - 21 Plano de diseño de ranuras de pozos del campo petrolero QHD 32-6