深水采油管柱在地震荷載作用下的動力響應.pdf

1、近年來,隨著石油天然氣工業(yè)的不斷發(fā)展,油氣鉆采逐步由陸域轉(zhuǎn)向近海,進而擴展到深海.深水海域的地質(zhì)環(huán)境較為復雜,尤其在中國南海地區(qū),分布有大量的斷裂構造帶,地殼結(jié)構極不穩(wěn)定,地震活動頻繁發(fā)生,這勢必給深水采油管柱的安全性帶來影響。
　　 正是在這樣一個背景下,深水采油管柱的地震響應問題越來越受到海洋科技工作者的重視.本文首先介紹了中國南海的地形地貌,地質(zhì)構造,進而總結(jié)了南海的地震分布及活動規(guī)律,預測了未來50年可能發(fā)生強震的震源所

2、在區(qū)域,并首次進行了簡單的南海地區(qū)地震烈度區(qū)劃,為南海地區(qū)工程建設的抗震設防提供一定的參考依據(jù)。
　　 針對深水采油管柱的結(jié)構特點,根據(jù)樁基的動力響應理論,將其簡化為交截面Timoshenko梁,周圍土體則用彈簧和阻尼器來模擬,首次采用回傳射線矩陣法,對采油管柱的地震響應進行了理論推導與計算。
　　 深水海底表層一般為淤泥質(zhì)軟土,當?shù)卣鸢l(fā)生時,表層軟土的剪切波速和厚度將會給管柱的地震反應帶來影響.計算結(jié)果表明,表層軟土的

3、剪切波速和厚度越大,則地震波對整個管土系統(tǒng)的影響越弱。深水鉆井中,為避免水泥漿密度過大壓破地層,導管一般采取水力噴射方式下入,而不進行固井。中國南海的深水區(qū)已經(jīng)成功應用這一施工工藝。地震發(fā)生時,導管的下端面部位,極易發(fā)生應力集中,一旦造成此處水泥環(huán)的破壞,海底的淺層高壓油氣就會滲入導管內(nèi)部,沿管壁上升,最終造成的損失將難以估量.本文討論了導管的下深對其下端面剪力和彎矩的影響,計算結(jié)果表明,導管下端面應力在其位于軟硬土層界面時取得最大值,

4、因此工程中應避開此危險截面
　　 海底泥線以下分布的軟弱夾層對深水采油管柱井身結(jié)構的穩(wěn)定性有著重要影響,尤其地震發(fā)生時,會在井口和土層交界面處管柱截面產(chǎn)生很大的彎矩和剪力,而軟弱夾層的性質(zhì)對其影響如何是一個非常值得討論的問題.本文分別從軟弱夾層的剪切波速和厚度分析,探討了套管柱在各土層交界面處彎矩和剪力幅值的變化規(guī)律。結(jié)果表明,軟弱夾層剪切波速越小,則夾層界面處管柱的彎矩和剪力越大,對較遠土層界面處管柱彎矩和剪力的影響則較小。軟