陆丰13—2油田群桩条件下隔水导管入泥深度分析

摘要：减小井距可节约工程费用， 但会引起群桩效应而导致拒锤现象发生。根据室内试验研究和理论分析， 提出了群桩作用下钻井隔水导管入泥深度的计算方法。该计算方法已在我国海上陆丰13-2油田等多个油（ 气） 田进行了应用， 取得了非常好的效果。群桩作用下钻井隔水导管入泥深度计算方法在提高海上作业速度、保证海上作业安全和降低油田勘探开发成本方面有着重要意义。

关键字：隔水导管；群桩效应；最小入泥深度；打桩

为了节约工程费用，提高效率，井口间距已由原来的2m*2m缩小为1.5m*1.8m，但打桩施工中发现，井距减小会引起群桩效应而发生拒锤现象，从而影响到隔水导管的入泥深度。钻井隔水导管入泥深度对于海洋石油钻探、开采有着重要意义。入泥深度过小，会由于隔水导管承载力不足造成井口失稳、下陷等海上复杂事故发生，造成重大经济损失。入泥深度过大，会使相关费用大幅度增加，造成浪费；如果每个平台钻30口井，每个井槽隔水导管入泥深度增加10m，仅每个平台的直接材料费一项就会增加数百万元人民币。因此，进行了群桩作用下钻井隔水导管入泥深度计算方法研究。

1. 群桩效应理论分析

对于隔水导管打入过程来说实际上就是沉桩过程，即沉桩挤土效应。在隔水导管打入过程中，隔水导管管鞋处土的形变类似一球形孔扩张引起的形变。而在除管鞋处和地面附近的绝大部分隔水导管桩身周围地区，土的形变类似一个圆柱形孔扩张引起的形变。可以把隔水导管桩周围土划分为几个性质不同的区域（图1）。

A区：强烈重塑区，紧贴隔水导管桩身，在打桩过程中经历了大位移，且由于拖曳可能导致上下错位，结构完全破坏；B区：塑性区，受沉桩影响严重，土体产生大位移和塑性变形，但不至于上下倒置错位；C区：弹性区，受沉桩的影响，但土体的变形保持弹性阶段，孔隙水压力和侧压力变化均不大；D区：该区不受沉桩的影响。

在隔水导管周围一定范围的土体进入塑性状态，桩孔周围存在有塑性区边界半径 。在 范围之内，打桩之后土体受打桩影响较大，而在 范围之外，土体仍处于弹性状态。对于陆丰海域海底土的塑性区半径为隔水导管桩直径的6倍。

2. 群桩条件下隔水导管最小入泥深度分析

隔水导管底部受地层支撑时，其轴向受力平衡方程为

3. 陆丰13-2油田隔水导管最小入泥深度确定

根据陆丰13-2油田海底土质极限承载力曲线（如图2所示）和隔水导管几何物理参数，结合不同井口载荷，确定了群桩效应下24英寸外径隔水导管最小入泥深度如表1所示。

4. 结论

群桩作用下隔水导管入泥深度计算方法的建立，可为我国海上钻井隔水导管入泥深度确定提供科学依据，该计算方法已在我国海上陆丰13-2油气田得到了应用和验证，具有很好的现场指导意义。

作者简介：林海春，男，高级工程师，1988毕业于石油大学（华东）钻井工程专业，长期从事海洋钻完井方面的研究及管理工作，现为中海石油（中国）有限公司深圳分公司钻完井部项目经理。