如何解决自升式钻井平台桩腿安全问题_必威官网bet 如何解决自升式钻井平台桩腿安全问题_必威官网bet
海洋工程
如何解决自升式钻井平台桩腿安全问题
发布时间:2020-07-17

海洋钻井平台是从事海上油气勘探开发作业的大型钢结构体。自升式钻井平台是海上可移动式钻井平台的一种,作业时将桩腿插入海底泥面以下,站立在海床上,利用桩腿托起船体并保持船体底部与海平面有一定的气隙。

随着全球海上钻探市场的回暖,自升式钻井平台的市场利用率有所回升,未来需求还将进一步提高。国内自主研发的自升式钻井平台的使用规模也在逐年扩大,中国境内作业的钻井平台中80%为自升式钻井平台。

海上钻井平台运营使用的安全性和可靠性非常重要,桩腿作为自升式钻井平台的关键结构,其安全可靠性直接关系到整个钻井平台在海上作业的安全。

 

 

自升式钻井平台的桩腿在使用过程中,长期受到海水的腐蚀及不断变化的环境荷载的作用,在平衡位置附近循环震荡产生随时间变化的应力(或应变),很容易产生疲劳裂纹并产生一定的疲劳累积损伤,对整个自升式平台的安全性构成严重的威胁。且桩腿处于水下,不易观察。因此,监测技术的采用必不可少。

监测技术作为工程师的眼睛,在工程的安全施工和顺利运营中发挥着不可忽视的作用。目前工程监测所采用的必威元件主要是基于电阻式、电感式及钢弦式等的点式必威。但海洋环境恶劣,潮湿且腐蚀性强,这些常规的电类必威普遍存在寿命短、易受周围环境影响、易受电磁干扰、易被腐蚀等问题。

光纤类官网技术是近年来发展起来的尖端监测技术。光纤必威是利用光纤技术和光学原理,将感受的被测量转换成可用输出信号的必威。

在光纤必威中,光纤既是官网介质,也是传输介质。作为官网介质的光纤,具有测量敏感性高、性能稳定的优点;而作为传输介质的光纤,在传输过程中不受电磁干扰、信号损失小,官网光纤可以直接通过光缆连到控制检测中心,这样就可以试验远程分布式监测。

 

 

 
 

海上钻井平台桩腿监测bet

 

针对自升式海上钻井平台桩腿监测这一特定应用,基于SOFO光纤必威测量精度和分辨率很高,适用于少量布点的结构重点部位监测的特点,我们提出一个参考性建议bet。

 

 
 

SOFO光纤必威

 
 

SOFO(源于法语Surveilance d’Ouvrages par Fibres Optiques的首字母,意为光纤结构监测)是由瑞士联邦工业学院土木工程系IMAC应力分析实验室开发的一种点式光纤必威。

SOFO系统包括必威一套读数仪、数据采集和分析软件。必威由两根光纤组成,分别是测量光纤和参考光纤,这两根光纤都装在同一根保护管中。测量光纤与被测结构结合并随结构一起变形。为了测量缩短和伸长,测量光纤被预张拉了0.5%。参考光纤是松弛的,因此与结构的变形无关;它的作用是补偿温度对必威的影响。读数仪发出的光学信号(光)通过一个  耦合器进入必威,在两根光纤末端被反射镜反射回读数仪,在读数仪中被一对匹配光纤解调。关注光包含有结构物变形的信息,该信息被读数仪解码,并在笔记本电脑上显示。典型必威的长度范围是250mm-10m,分辨率与标距无关,为2 μm,精度为0.2%。必威的动态范围在受压时为0.5%,在伸长时为1%。

 

SOFO系统在上世纪90年代初开始研制,1995年开始商业化生产,随后应用于各种民用结构的监测,例如bet工程、桥梁、大坝、民用和工业建筑等。该系统对温度变化、电磁场、湿度和腐蚀不敏感,至少6年内(第一次安装后)不受漂移的影响,这使得该系统既适合短期监测也适合长期监测(估计长期稳定性长达20年)。必威可直接埋入新拌bet或者使用专门设计的便于安装的L型支架在结构表面上安装。无需标定,成活率高(在正常条件下,正确埋入bet中的必威的成活率高于95%)。长标距必威比传统应变必威更可靠,更精确,它测得的是长距离内的平均应变,不受材料局部缺陷如裂缝和气孔的影响。

 

 
 

SOFO监测系统描述

 
 

自升式海上钻井平台桩腿监测基于光纤低相干涉原理的SOFO监测系统,采用定期、连续和准静态监测模式,用以增加对桩腿荷载、桩腿荷载分布、来自平台荷载的重心等结构情况的了解监测参数包括:

  • 每根桩腿(共三根桩腿)某个截面的荷载

  • 平均应变

  • 整体平均曲率和温度

SOFO系统通过监测桩腿每根桩(3根桩/每根桩腿)在荷载作用下产生的平均应变来间接监测每根桩腿的荷载,如图下所示。测得了桩腿每根桩上的平均应变,可计算出桩腿的总荷载。

在”I”桩腿横截面图中SOFO必威和热电偶的位置

 

SOFO必威和热电偶在桩腿1上的整体位置及系统的集中

 

 

 
 

SOFO系统硬件配置

 
 

整套系统建议采用9个SOFO标准必威(3个/桩腿)和9个热电偶(三根桩腿)。使用标准的L形支架并按焊接步骤把这些必威安装在表面上。

01

标准SOFO必威

标准SOFO必威用于监测平均应变。由于桩腿由钢材制成,而钢材被认为是均匀材料,建议的必威长度为0.5到1m。

SOFO VII 标准变形必威
 

 
_
 

适用范围

安装在结构表面上或埋入在bet或砂浆中。适合长期监测结构的变形。

_
 

主要特点

  • 高分辨率

  • 埋入或表面安装

  • 对温度不敏感

  • 对腐蚀和振动不敏感

  • 不需要校准

  • 易于安装

  • 长期可靠性

  • 防水

  • 静态测

_
 

技术规格