[实用新型]一种自升式钻井平台桩靴底部承载力液压测试装置

说明书

本实用新型涉及一种自升式钻井平台桩靴底部承载力液压测试装置，沿着所述桩靴的周向方向间隔设有若干个液压顶升机构，每个所述顶升机构上均设有压力检测机构，所述压力检测机构用于检测桩靴的下入深度以及受力情况；数据采集计算机，其与所述压力检测机构电连接，用于接收并显示所述压力检测机构检测的信息，并根据所述检测的信息控制所述压力液压顶升机构动作。通过在桩靴周围边部布置一圈均匀分布的多点液压测试装置，在桩靴被压载贯入承载力不确定的海底土层之前，启动桩靴周围液压测试装置进行土体承载力预探，获取土体可承载的压强大小，以及识别是否存在“鸡蛋壳”式地层，由此来提前识别桩靴继续压载贯入的风险。

技术领域

本实用新型涉及石油勘探领域，尤其涉及一种自升式钻井平台桩靴底部承载力液压测试装置。

背景技术

自升式平台带有能够自由升降的桩腿，作业时桩腿下伸到海底，站立在海床上，利用桩腿托起平台，并使平台底部离开海面一定的距离，从而避免海上浪流对平台的影响，可在平台上进行作业。为了确保自升式平台稳定可靠的站立，需提前对各个桩腿进行预压载，以保障各桩腿压载贯入到能够可靠承受住设计最大的预压载的土层中该土层就是平台基础的持力层，确保整个作业期间平台基础稳定。

因自升式平台特有的桩靴入泥方式，依靠具有一定面积的桩靴结构“踩”在海底浅部土层之中，是一种依靠底部端面提供承载力的端承桩结构型式，所以在平台就位过程中也具有特定的风险，根据海底土分层强度差异，桩靴在压载贯入海底土过程中不可避免的会存在桩靴入泥过深带来桩腿长度不够、拔桩撤离困难等风险，此外，由于海底土沉积条件导致不同深度海底土性质及承载力与稳定性存在差异，对于自升式钻井平台端承桩结构特点，在某一相对较硬的土层中短暂站立，当超过该深度土层临界承载力时，桩腿会突然下沉，导致出现刺穿风险。

“穿刺”是指在自升式钻井平台预压载或正常作业过程中，因为海底土层支撑的桩基础持力层在巨大的桩腿施加的载荷下突然发生破坏(剪切滑动或冲剪破裂)，桩腿失去平衡的支撑力而快速下沉现象。桩腿穿刺会导致平台倾斜，结构部件损坏，甚至平台倾覆沉没。穿刺是自升式钻井平台最大的安全威胁，而且易发生。

解决所述问题的现有的方式是在将自升式钻井平台拖航至预定的目标平台场址插桩压载作业前，通过勘察工程船在平台场址插桩位置钻孔，进行单点取样，在室内开展土力学试验获取单层土的设计抗剪强度等承载力设计参数。但是该方式存在问题是获得的参数为非原位承载力，取样、保存与运输过程存在土壤扰动或失水，样品无法代表真正原位土层力学属性。而且通常只在一个桩腿站立位置取1至2个孔样，取样点稀少，面积小，难以代表面积达数百平米桩靴站立位置的土体整体承载力，不能反映土层横向非均质性。

或者，现有在桩靴本体结构上进行改进，常见的改进方式是通过增加桩靴承载力面积来使桩靴本体具有更高的承载能力，同等海水压载量下，桩靴面积越大，桩靴对海底土的压强越小，在桩靴接触到硬质地层时，硬质地层会依靠自身强度承托住面积更大的桩靴，从而达到不刺穿硬质地层的目的。若硬质地层下方为非常软泥层，硬质地层非常薄，稳定性很差，增大桩靴承载力面积，虽然能够降低桩靴底部对土体的压强，但是会不利于桩靴在比较小的压载量下突破薄硬质地层，而一旦压载量增大到极限压载量，由薄硬质地层和下面的软土层构成的“鸡蛋壳”地层，会发生严重穿刺，穿刺后，桩靴在较大的压载量下，具有很高的风险性。此类桩靴并不适用于所有可能发生穿刺的硬质地层，当硬质地层达不到其桩靴需要的承载能力强度时，桩靴同样会产生穿刺现象，在某种类型结构的分层土中，增大桩靴面积反而会带来桩靴在小压载量下对薄硬质地层的压强不足以突破薄硬层，而一旦压载到最大压载量又有可能突破薄硬质地层承载能力，此时一旦发生穿刺，其后果会更加严重，穿刺时的冲量会更大。因此，增大桩靴面积在薄硬质层和厚软土层构成的“鸡蛋壳”地层中，穿刺风险与穿刺后的危害会更大。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的提供一种自升式钻井平台桩靴底部承载力液压测试装置，能够在自升式平台预压载至最大设计载荷的整个过程中，实现主动预探桩靴底部土体的承载能力，以判断压载过程中桩靴底部海底土所能承受的压强，进而避免发生穿刺的风险。