龔軍　徐立祥　李緒黨

【摘 要】RPD（Rack Phase Difference）是同一樁腿上不同主弦管齒條升降的差異，也可反映樁腿弦管與船體的相對水平和受力狀態(tài)。目前，國內(nèi)外先進(jìn)自升式鉆井平臺都配有RPD監(jiān)測系統(tǒng)，比如F&G公司JU-2000E平臺、Gusto MSC公司CJ46平臺，BMC375平臺等；本文主要結(jié)合海洋石油943平臺升降系統(tǒng)，詳細(xì)介紹自升式鉆井平臺RPD的測量方法和應(yīng)用，并對不同狀態(tài)的RPD進(jìn)行分析，為平臺使用提供參考。

【關(guān)鍵詞】RPD（Rack Phase Difference）；固樁區(qū)；壓載

【Abstract】The RPD is measurable difference in the vertical position of the chords relative to one another within an individual leg； the uneven loading in a leg causes RPD and also results in large loads being transferred to legs diagonal braces. Hereby refer to HYSY943 jacking system to describe the measurement and analysis for RPD in different status.

【Key words】

0 前言

近年來，隨著海洋油氣田的開發(fā)和利用，自升式鉆井平臺不斷向深水領(lǐng)域進(jìn)軍，其自身的結(jié)構(gòu)安全越來越受到各方的關(guān)注，尤其表現(xiàn)在平臺就位、升降船、壓載等工況下。如果遇到海底地質(zhì)情況復(fù)雜，海床不平、地層強(qiáng)度不均等因素，影響平臺的作業(yè)安全，導(dǎo)致平臺升降、壓載作業(yè)不能順利完成，嚴(yán)重的會引起樁腿撐管變形及設(shè)備受損。如能及時了解和掌握樁腿與平臺的水平狀態(tài)，弦管與固樁區(qū)間隙是否符合升降作業(yè)要求，就能有效避免事故發(fā)生。為此，國內(nèi)外先后對樁腿受力狀態(tài)及升降邊界條件進(jìn)行分析和研究，推出了RPD監(jiān)測系統(tǒng)。

1 升降系統(tǒng)RPD介紹及測量方法

1.1 升降系統(tǒng)簡介

海洋石油943平臺為JU2000E船型，該平臺船型為三角形船體，帶有3個三角形桁架式結(jié)構(gòu)的樁腿，每個樁腿由下端的樁靴支撐。升降系統(tǒng)采用NOV-BLM公司的C150EF產(chǎn)品，每個樁腿18套升降單位，全船共54套。每個升降單元上安裝負(fù)荷傳感器，顯示升降齒輪受力情況，升降速度為每分鐘0.46m。

1.2 RPD監(jiān)測裝置

在每個樁腿弦管各安裝一套高度傳感器（Height Detector），用于監(jiān)測平臺與樁腿的相對距離，即升降船的高度。RPD（Rack Phase Difference）監(jiān)測裝置便利用高度傳感器的反饋信號，通過簡單邏輯運(yùn)算，最終在中控操作臺上顯示RPD值，即每個樁腿的3個弦管相對于樁腿標(biāo)高的偏差。在RPD監(jiān)測系統(tǒng)中，可以設(shè)定RPD報警值，便于及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)警異常情況，極大減小和降低了風(fēng)險。

1.3 RPD測量與計算

1.3.1 RPD值測量方法

簡單的說，RPD值（Rack Phase Value）也是每個弦管相對于固樁區(qū)水平面的偏差。一般使用專用工具（RPD Tool）進(jìn)行測量，具體測量方法大概可以分為3種。

1）在固樁區(qū)每個角上，預(yù)先各設(shè)置1個測量板（Reference Plate），該測量板表面應(yīng)進(jìn)行研磨以保證測量準(zhǔn)確可靠；在安裝測量板時，每個樁腿的3個測量板必須保證在同一水平面上。測量期間，利用專用工具對準(zhǔn)樁腿齒條，推出計量標(biāo)尺，讀數(shù)并記錄，依次測出每個樁腿弦管的RPD值（圖1）。

圖1

2）在固樁區(qū)（Jack House）頂部靠近每個弦管處，選定一個測量點，對表面進(jìn)行處理，使每個樁腿3個弦管處的測量點在同一水平面上。

3）在每個弦管處設(shè)置一根測量桿，每個樁腿3個測量桿底部應(yīng)在一個水平面上，并且測量桿應(yīng)垂直于水平面，選用簡易測量工具進(jìn)行測量。

1.3.2 RPD值的計算

對于3.1節(jié)介紹的3種測量方法，不論選用哪種進(jìn)行測量，所測得值都需進(jìn)行簡單計算，然后錄入RPD監(jiān)測系統(tǒng)，標(biāo)定最新的RPD值。簡單計算方法可參考表1：

2 RPD值原因分析及操作建議

2.1 RPD值偏差主要特征

在平臺工作地點海底不平整、土層強(qiáng)度不均勻等情況，使樁靴受力不均勻，引起平臺水平偏差，在測量時表現(xiàn)為主弦管與水平標(biāo)高的差值。

從結(jié)構(gòu)受力分析為，主要指在樁腿與主船體接觸部分產(chǎn)生較大彎矩，這種附加彎矩引起樁腿彈性變形，但并不是所有的RPD都會導(dǎo)致樁腿變形（圖2）。

2.2 RPD值偏差原因分析及操作建議

從作業(yè)情況分析，主要包括以下幾種情況：

1）平臺插樁位置有以前平臺作業(yè)的樁靴腳印。類似平臺在此處作業(yè)后，新平臺就位的腳印不能完全重合，就位時應(yīng)反復(fù)上提、下放樁腿，使樁靴接觸區(qū)域受力均勻，確保RPD值到達(dá)理想狀態(tài)。

2）海床傾斜、海底地層不平整。平臺在就位前，應(yīng)對海底地層進(jìn)行勘探，根據(jù)掃海圖選擇合理的站樁區(qū)域。

3）海底土層強(qiáng)度不均勻。一般作業(yè)前都會海底土層取樣分析，局部區(qū)域土層強(qiáng)度不均勻會引起RPD偏差，因此在就位前應(yīng)結(jié)合地質(zhì)報告分析。

4）樁腿傾斜。樁腿傾斜會引起明顯的RPD變化，因此在操作期間，應(yīng)注意觀察顯示面板上的RPD值，如RPD變化趨勢加劇或達(dá)到報警值，應(yīng)立即停止升降作業(yè)，檢查傾斜趨勢，以便及（下轉(zhuǎn)第162頁）（上接第117頁）時進(jìn)行調(diào)整。

5）快速插樁入泥。主要發(fā)生在壓載作業(yè)期間，被壓樁腿快速下沉或遇到“雞蛋殼”。因此在壓載作業(yè)前，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)勘探報告，分析站樁區(qū)域的地質(zhì)情況，采用多組壓載或漂浮壓載。

6）平臺重量分布不均勻。對平臺上可變載荷應(yīng)進(jìn)行調(diào)配，艙室液位盡量保持空艙或滿艙，移動物件應(yīng)進(jìn)行固定，擺放時居中和靠下的原則。

7）海底潮流較大。在就位時，應(yīng)結(jié)合海域的潮汐表，選擇平潮、平流下放樁腿。

3 小結(jié)

自升式平臺的鉆井能力逐漸向深海發(fā)展，后期還可能出現(xiàn)更加復(fù)雜、惡劣的未知海域，因此在平臺作業(yè)時合理運(yùn)用RPD知識，有助于及時掌握平臺升降作業(yè)狀態(tài)，避免事故發(fā)生。本文詳細(xì)介紹了RPD定義和測量方法，歸納和總結(jié)了RPD偏差形成原因，提出了操作指導(dǎo)性建議，供大家采納。

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[責(zé)任編輯：王楠]