Spar平台不同锚固基础形式的研究

论文摘要

随着世界海洋石油开发不断向深海发展,浮式平台和顺应式平台得到迅速发展。固定式采油平台工作水深超过100米之后,造价越来越昂贵,重力式平台和导管架平台已经不能适应深水油气田的开发。因此,浮式平台和顺应式平台被越来越多的应用于实际工程当中。其中Spar平台为目前应用较为广泛的深海石油平台形式之一,其基础形式主要有吸力锚和桩基础,Spar平台的广泛应用使开发深水油气田成为可能,目前Spar平台的工作水深主要集中在1000m～2000m之间。Spar平台锚固基础设计的关键问题之一是确定其极限承载力,本文首先总结了目前国内外对于吸力锚和桩基抗拉拔承载力研究的现状。然后,了解中国南海、墨西哥湾和北海的土体剖面概况,找出了南海海底地质的独特之处。此外,简要的介绍了论文中所用的有限元分析软件Plaxis3DFoundation,详细说明计算分析原理及其本构模型。最后,以中国南海、美国墨西哥湾和北海土体剖面为代表,采用了Mohr-Coulomb弹塑性本构模型,对长径比为2、4、6和8的吸力锚和长度为30m、60m和80m的桩基进行三维有限元分析,得到了吸力锚和桩基的极限承载力,并对不同土体剖面、加载角度和不同长径比的吸力锚和桩基的抗拉拔承载力的影响做了研究,讨论了二者承载力特性的区别及各自的适用条件。深入了解Spar平台基础锚固形式,探讨适合我国南海深海开发所需要的平台基础锚固形式,将对我国南海深海开发具有重要的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 目前Spar 平台锚固基础形式的发展现状
• 1.2.1 Spar 平台的发展和特点
• 1.2.2 Spar 平台锚固基础的研究现状
• 1.3 问题的提出及研究的思路和目的
• 第二章 南海地质状况分析
• 2.1 概述
• 2.2 南海地质状况
• 2.3 南海地质与墨西哥湾、北海地质状况对比分析
• 2.3.1 美国墨西哥湾地质概况
• 2.3.2 北海地质概况
• 2.3.3 南海地质与墨西哥湾、北海地质的对比
• 2.4 结论
• 第三章 中国南海 Spar 平台锚固基础设计要点研究
• 3.1 概述
• 3.2 Spar 平台锚固基础设计要点
• 3.2.1 Spar 平台基础设计要点概述
• 3.2.2 吸力锚的设计计算方法
• 3.2.3 桩基的设计计算方法
• 3.3 适合中国南海的Spar 平台锚固基础
• 3.4 结论
• 第四章 吸力锚和桩基承载特性研究
• 4.1 弹塑性有限元程序及计算分析原理
• 4.1.1 有限元的发展和基本思路
• 4.1.2 弹塑性基本理论及本构关系与模型
• 4.1.3 弹塑性有限元程序 Plaxis 简介
• 4.2 吸力锚和桩基的有限元分析
• 4.2.1 计算条件及参数的选取
• 4.2.2 模型的建立和网格的划分
• 4.2.3 计算过程及结果
• 4.3 吸力锚和桩基极限承载力的确定
• 4.3.1 吸力锚的极限承载力
• 4.3.2 桩基的极限承载力
• 4.4 吸力锚和桩基承载力机理的分析与探讨
• 4.4.1 吸力锚和桩基的承载特性
• 4.4.2 影响承载力的各种因素
• 4.4.3 吸力锚和桩基的极限承载力破坏包络线
• 4.5 结论
• 第五章 结论及建议
• 5.1 本文研究的结论
• 5.2 进一步研究的可行性
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢