隔水导管复合群桩竖向承载特性

刘 润， 于健东， 梁 超， 万 军， 关 湃， 李翔云

(1. 天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室， 天津 300072；2. 中海石油(中国)有限公司 天津分公司， 天津 300459)

0 引 言

海洋平台的建造成本是制约边际油田开发的关键。在现有平台结构中井口隔水导管通常采用钢管打入地基土的方式以起到隔离海水和循环钻井液的作用。隔水导管的结构和尺寸与钢管桩相似，且通常成阵列布置，数量较多。若适当考虑隔水导管的承载能力，将其部分甚至全部替代海洋平台的钢管桩基础，则可实现降低平台建造成本的目标。海洋平台井口结构通常包括隔水导管、表层套管、内部生产管及各管件之间的固井水泥环，如图1所示。

图1 井口结构示例

与钢管桩相比井口结构的入泥深度很深，且随着深度增加钢管直径不断缩小。隔水导管与表层套管通过固井水泥连接为整体，该部分的直径和入泥深度与普通钢管桩基础相当，因此考虑将该部分视为桩基础以提供承载力，称其为隔水导管复合桩，其中，上段包括隔水导管和固井水泥(长为L1)，下段包括部分表层套管(长为L2，外径为d)，隔水导管复合桩上段桩径为D1、下段桩径为D2，如图1所示。与普通钢管桩相比，隔水导管复合桩存在明显的变截面和中空结构。

目前将隔水导管作为平台的支撑已有初步应用，墨西哥湾海马系列平台和渤海湾无人简易平台有采用隔水导管作为支撑结构的先例，但未见系统的理论分析或计算方法。现有对隔水导管的研究主要集中在满足工艺要求的隔水导管最小入泥深度[1]及可打性[2-3]研究方面。……