导航：安全管理网>> 安全论文>> 化工安全论文>>正文

埕岛油田导管架平台抗震安全性能分析与研究

文档作者：巴建彬，王振法，胡付军，杨冬平，支景波文档来源：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司		点击数：	更新时间： 2025年02月22日
下载地址：点击这里	文件大小： 1.96 MB 共5页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共5页]

本文件共5页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：1.96 MB 共5页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：原子荧光光度法测定水中砷的精密度偏性试…

上一篇：导管架的设计安装与安全管理探讨

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

★ 石油化工安全环保技术★
2013年第29卷第3期PETROCHEMI CAL SAFETYANDENVI RONMENTAL PROTECTIONTECHNOLOGY
埕岛油田导管架平台抗震安全性能分析与研究
巴建彬，王振法，胡付军，杨冬平，支景波
( 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司，山东东营257062)
摘要：为保证超期服役海上采油平台的地震安全，通过对胜利埕岛油田海上平台结构
构件、导管架焊缝、桩腿海生物、桩基冲刷、防腐系统、平台标高和倾斜度，以及结构振动
特性方面的检测，结合平台建造竣工图纸和海洋工程地质调查资料，建立起平台结构的有限
元分析系统模型，按8度地震烈度对平台进行地震反应分析，根据API RP2A规范进行平台结
构强度校核。某平台校核结果表明，平台结构在地震载荷作用下的安全系数较高，可以满足
抗震要求。
关键词：海上导管架平台结构抗震安全地震反应分析
目前，胜利海上油田已有各类采油平台102
座，其中有32座平台的服役时间已达到设计使用
寿命。为了相关区域油气的继续开发，需要这些
老龄平台继续超期服役¨引。由于长期受到风、
浪、流、冰及地震的作用，这些需要超期服役的
海洋平台极易出现材料腐蚀、疲劳裂纹扩展、桩
基冲刷、局部结构变形严重等现象。其结果将导
致平台结构整体抗力衰减而影响超期服役的安全
性能。为保证后继服役的安全性，需要对其结构
进行抗震性能安全评估。
对海洋平台抗震安全的评估一般都是针对新
设计平台进行的，较少考虑平台进入老龄化或超
期服役阶段的地震安全H‘71。而我国东海、渤海
和南海各油田所处位置均为地震多发地带旧J，对
这些超过设计使用周期的海洋平台进行抗震能力
评估，具有重要的工程价值。
1 平台结构抗震研究进展
1．1国外研究进展
国外海洋结构物的地震反应研究始于上个世
纪70年代。当时，主要是针对水中构筑物的地震
反应分析，以及水的存在对其反应大小的影响的
评价。对导管架式海洋平台的地震反应分析，后
来发展到了计算三维平台结构，并考虑结构与基
础的相互作用以及疲劳破坏的影响；也有学者将
整个平台等效为弯剪型的串联多自由度体系，以
一系列阻尼器和弹簧来考虑桩一土的相互作用；
日本学者在分析同时受到地震和波浪作用的导管
架海洋平台的动力反应时，重点考虑了土一结构
相互作用和非线性动水阻尼的影响；荷兰学者对
波浪和地震载荷联合作用下海洋结构的运动进行
了谱分析；美国有的学者针对导管架平台实体模
型，比较了API和ISO抗震设计规范，总结了反
应谱法的新特性。
1．2国内研究进展
国内在这方面的研究工作起步较晚，主要研
究内容有：采用堆聚质量法对海洋平台结构进行
地震反应分析；通过自由度凝聚方法，采用反应
谱方法分析海洋导管架式固定平台的动力特性及
其地震响应；对水中任意空间杆系结构的随机地
震反应进行详细研究，研究水中结构在随机地震
反应分析中存在的某些规律；研究计算三维平台
结构在单向随机波浪力、地震力与波浪力联合作
用以及地震力、风与波浪联合作用下结构的随机
反应；对波浪和地震作用下海洋平台结构物随机
收稿日期：2012—11—16。
作者简介：巴建彬，男，2008年毕业于中国地质大
学(武汉) 安全工程专业，主要从事安全管理与HSE
监督工作，工程师。E—mai l ：z hi j i ngbo．s l yt@si n—
opec·t om
—— 2013年第29卷第3期
动力响应进行研究；用直接积分方法和模态叠加
方法分析计算波浪载荷作用下由于桩基导致海洋
平台结构非线性动力响应；把结构动力反应的时
程分析与验算点法相结合，对剪切型结构进行地
震全过程可靠性分析；利用结构特性时变分析方
法考虑结构破坏阶段状态，引入安全裕度系数的
概念。
2平台结构检测及建模
2．1三腿导管架平台简介
下面以埕岛油田某三腿导管架平台为例，详
细分析该类型平台的抗震能力。该平台为简易固
定式采油平台，无人值守。平台具有50年一遇海
况和一定的抗冰能力，按8度地震烈度设计。竣
工日期为1997年8月，设计使用年限15年。
平台由基础部分和上部平台两部分组成。基
础部分由导管架和桩两部分组成。导管架采用三
腿导管架形式，主导管采用01 344×26钢管，
成等腰三角形布置。导管架顶标高4．0 m，低标
高一12．0 m，在标高2 6 m、一3．0 m及一l o．5 m
处设三层水平拉筋，在水下两层水平筋间设竖向
拉筋，在靠船侧的两根主导管上设靠船构件，在
标高2．6 m处设登船平台。桩采用直径1．2 m的
开口变壁厚钢管桩，桩顶标高4．4 m，桩人土30
m，桩壁厚26姗。见图1一图3。
图1平台整体外观
Z2平台检测情况
评估平台在就位时向靠船一侧倾斜。服役期
间经过改造，在桩腿与一附属独立桩( 独立桩倾
斜) 之间增设了2根水平拉筋；导管架主结构表
面涂层良好，导管架与上部组块立柱连接焊缝桩
管涂层差；水下结构表面长满海生物，最大厚度
图2平台结构局部状态
C
图3平台桩基冲刷
约20 cm，平均厚度约10 cm，覆盖率约90％，平
台阳极块脱落13块；以导管架底层杆件下沿为参
考，冲刷深度约2．8—2．9 111 。
五3平台结构建模情况
考虑到平台五年后的服役状态，根据规范相
关要求一，101，全浸区的腐蚀裕量取1／3 mm，飞溅
区结构的腐蚀裕量取5／3 I Tl I n，冰作用区的杆件取
冰磨蚀裕量0．5 mm，此外冰作用区要考虑腐蚀裕
量的叠加。依据平台竣工图纸、检测资料、现场
勘查结果，考虑平台服役过程造成的腐蚀减薄、
桩基冲刷、海生物附着等损伤，根据相关规范取
相应的腐蚀裕量、冰磨蚀裕量，建立延寿平台结
构评估模型，见图4。平台结构管柱单元的截面
尺寸见表1。
按照现场地质勘查得到的土壤特性资料，分
别计算桩基结构桩侧极限土抗力、单位桩端承载
力以及桩侧摩阻力， 此计算相应位置的T．z，
Q- z以及P- Y ¨1| ，确定平台所在海域土壤中
图4平台结构模型
图5桩·土非线性模型
a第1阶段h第2阶段r 第3阶段d第4阶段
圈6平台的前4阶模态撮型
桩在轴向、桩端以及横向受到的土壤约束力与深
度的关系。图5为建立的平台桩一土非线性系统
的有限元模型。
表1 平台管柱单元主要截面参数
壁厚／ 壁厚／
序号类型位置说明序号类型位置说明
mm
1 24．47 全浸区13 撑18．10 飞溅区
2 23．23 飞溅区14 杆19．30 大气区
3 22．63 冰磨蚀区15 25．40 导管架包裹
桩
4 24．50 大气区16 25．30 腿 泥下桩腿
5 20．47 全浸区17 25．oo 大气区
6 导19．13 飞溅区18 22．70 全浸区
管
7 架I&amp;amp;63 冰磨蚀区19 21．10 飞溅区
8 20．30 大气区20 靠20．60 冰磨蚀区
船
9 19．17 全浸区2l 排18．70 全浸区
l lO 17．43 飞溅区22 17．20 飞溅区
111 16．70 冰磨蚀区23 16．70 冰磨蚀区
112 19．10 大气区
3抗震安全性能分析
3．1结构模态分析
模态分析是地震反应谱分析的基础。通过模
态分析方法可以确定结构的各阶固有频率及其振
型，进而可确定结构在某一易受影响的频率范围
内各阶主要模态特性，预测结构在此频段内各种
振源作用下可能的实际振动响应【l 2| 。为了进行地
震反应谱分析，模态分析时需要计算出结构相应
的频率和振型。表2为模态分析时得到的平台前
10阶频率。
表2平台前10阶模态频率
阶数l 2 3 4 5
频率- ／Hz 3．07】3．199 3．838 5．9】5 6．7 84
阶数6 7 8 9 l O
频率- ／Hz 8．723 9．437 10．04 3 10．37 3 11．83 7
3．2主要地震载荷
根据平台的质量分布，按多质点体系计算地
震惯性力，平台质点心i ，j 振型的水平向地震惯
性力画可按下式：
^=CK日r j 妒#岛豫g ( 1)
，，：：『=2Σ己妒妒##职mig／(ΣI二妒' dni g、) (I z2))
式中：o——结构．『振型参与系；
妒。——了振型质量i 点处的相对水平位移；
‘×o一 L≯j一
孽。“毫奎犍。王番垒j j 暴篡，毒搿
岛—1振型白振周期为巧( s ) 时的相应的
动力放大系数；
弧——聚积在质点i 的质量。
任意方向细长构件水下部分受到的地震动水
压力P如下式：
P=cry( c- 一1) 吁s i n2妒( i ，Z) ( 3)
式中：C誓——惯性力系数，圆形光滑断面可取
1．6，粗糙断面取1．2；
V——浸水部分的构件体积，m3； r流体的容重， N／ m3；
吼——地震的震动方向i 与构件j 之间的
夹角。t ado
3．3地震反应谱分析
对平台结构最不利的主轴方向取载荷的
100％，对与此主轴相垂直的水平方向取70％，
对与水平面垂直的方向取50％，用这三个方向地
震引起的惯性力与固定载荷和相应的活载荷进行
组合，同时作用在结构上，对平台结构进行地震
反应谱分析。
根据所在海域的设计地震载荷条件—按地震
烈度8度对平台结构进行地震反应分析，其中地
震反应谱根据规范提供的计算方法由地震烈度确
定。平台所在海域场地土为地Ⅱ类场地土，由图
7可以得到动力放大系数13与周期T的关系。
0．20．3 0．7 1．0 1．5 3．5喇
圈7地震反应谱曲线
对平台按8度地震烈度进行地震反应谱分析，
根据计算结果进行结构强度校核。评估的结果
为：1)在地震载荷作用下，平台最大总位移为
4．096 cm，最大位移出现在平台上部甲板；2) 在
地震载荷作用下，上部平台梁格结构的最大名义
应力为93．6 MPa( UC=0．39) ，平台上部板应
力较小，最大应力为36．9 MPa( UC．=o．15) ，
下部结构导管架应力最大，为86．9 hⅡh(U C．=
0．27) ，导管架节点冲剪应力最大。为12．7 MPa
!Q! ! ±笙望查笙! 塑
(U．C．=0．059) 。
从校核结果可以看出，平台结构在地震载荷
作用下安全系数较高，可以满足8度地震烈度的
强度要求。计算得到的平台结构在地震作用下的
位移响应与等效应力分布如图8所示。
一磊一。翼
图8地震评估的平台位移与应力响应
4结论
1) 以埕岛油田三腿导管架为例，基于胜利海
上油田某平台的竣工图纸、结构检测等资料，考
虑平台继续服役的腐蚀裕量，以平台结构损伤检
测数据构建平台结构有限元模型，考虑平台的桩
基冲刷和地质勘查资料，建立平台的桩一土交互
作用系统，采用反应谱分析法进行平台的抗震
分析。
2)根据API RP 2A规范进行平台结构抗震强
度校核。从校核结果可以看出，在地震载荷作用
下该类型的平台结构最大位移为4．096 em，上部
平台梁格结构的U．C．=0．39，平台上部板
U．C．=o．15，下部结构导管架UC．=0．27，导
管架节点冲剪应力UC．=o．059；平台的安全系
数较高，可以满足8度地震烈度的抗震要求。
参考文献：
[ 1] 扬冬平，牛更奇，张鲁，等．延寿导管架平
台疲劳寿命预测简化方法[C] ／／中国石油
学会- 逝诲工程年会论文集．加I I：552-557．
12] 杨冬平，牛更奇，刘灵灵，等．基于ALGOR
的海洋平台延寿静力评估[ J ] ．中国造船．
2011．(m) ：126- 131．
[ 3] 杨冬平，牛更奇，支景波，等．海洋延寿
平台随机冰激响应与损伤评估[ J ] ．中
国安全生产科学技术．2012，( 03) ：
趔型鹾鱼茎生塑L———』— 堕塑筮—弛盟型缝墨妥麴盔童继噬堂畦笾复jL一3ir
114一119．
杨冬平，牛更奇，彭星来，支景波，刘灵
灵，蔡宗虎，柳立峰，等．基于ALGOR
的近海平台延寿静力评估[ C] ／／中国石
油学会近海工程年会论文集．2011：
547- 551．
吕悦军，彭艳菊，唐荣余．关于海洋平台
抗震设防水准的考虑[ J ] ．震灾防御技
术，2006，1( 1) ：39-46．
王忠畅．固定式平台抗震分析若干问题探
讨[ J] ．中国海上油气，2005，17( 6) ：
421- 423．
吕悦军，彭艳菊，唐荣余，等．我国海洋
平台抗震标准若干问题探讨[ J ]．地球
物理学进展，2008，23( 2) ：443—449．
[ 8]
[ 9]
[ 10]
[ 12]
蒋海昆，李永莉，曲延军，等．中国大陆
中强地震序列类型的空间分布特征[ J] ．
地震学报，2006，28( 4) ：389-398．
中国船级社．海上平台状态评定指南[ S] ．
北京：人民交通出版社，2005．
中国船级社．浅海固定平台建造与检验规
范[ S] ．北京：人民交通出版社，2004．
API ．Recommended Pr act i ce f or Pl anni ng，
De si gni ng and Cons t r uct i ng Fi xed Of f shor e
Pl a t f orms—Wor ki ng St r es s Des i gn，API RP
2A[ S] ，2000．
S．S Sunder and J ．J ．Connor ．Sens i t i vi t y of
Of f s hor e anal ys i s f or s t eel j acket of f s hor e pl at —
f or ms [ J ]．Dynami c Anal ysi s of Of f shor e
St r ue t ure s． 1】- 24．
( 上接第9页)
进行有关安全事项交底，详细介绍施工现场环
境、地下工程等与项目实施有关的现场情况，必
须让所有施工作业人员熟知作业区域的危险源，
以及如何避免风险，了解各种安全消防设施的位
置并掌握使用方法。教育培训后要严格进行考
核，不符合要求的坚决不允许入厂。
3．4 强化对施工作业全过程安全监督管理
施工作业前，针对施工项目必须严格进行工
作前安全分析，认真进行作业风险识别和风险评
价，切实落实作业风险削减措施，编制风险评价
报告和施工方案，经业主工程、设备、安全等部
门审查合格后方可作业，作业期间要严格执行各
项安全规定；临时用电、破土、工业用火、受限
空间作业、高处作业、机动车进入装置、日常设
备维护等作业前要严格办理相关作业票，落实安
全防范措施；作业现场应配备具备基本救护技
能、应急处理能力、能履行监护职责的监护或指
挥人员，不得擅自脱岗；施工危险区域要设置醒
目的警示标志；整个施工作业过程要科学合理安
排工期，做到施工作业不赶工期，不安全不施
工。在此期间，业主单位相关职能部门及属地单
位要按照专业管理和属地管理的要求，履行直线
责任和属地管理的职责，对承包商施工作业全过
程实施安全监管，对发现的各类问题要及时予以
纠正。
3．5强化对承包商的考核管理
为确保承包商自觉安全文明施工，企业应当
建立承包商业绩考核制度，制订承包商业绩考核
办法，引入奖惩制度和承包商安全风险抵押金等
管理制度。在日常管理中要将承包商的安全管理
作为业主单位的安全管理来抓，将承包商的事故
当作业主单位的事故来处理。业主单位应定期记
录和检查承包商的HSE表现，并根据日常的监
管情况，对承包商进行考核，并建立承包商安
全生产考核台账。所有违章及事故损失赔偿将
从承包商安全风险抵押金中扣除，同时对于业
绩优良的承包商予以奖励。要将承包商的不安
全行为记录在案，并作为下批工程准入资格的
参考依据。
4 结语
承包商的安全管理是企业安全生产管理的重
要环节，其工作成效直接影响到企业的声誉和业
绩。加强承包商管理，既是化工企业搞好安全生
产的现实需要，也是生产经营单位的法律责任。
化工企业只有强化措施，切实加强对承包商的安
全管理，才能确保承包商施工作业安全，实现安
全生产。
1l -1 J
1J
1J
4
5
6
7
-．．L
r．．L
r．．L
P．．L

网友评论 more

化工安全论文最新内容

03-04