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怎样解决自升式钻井平台桩腿清静问题
宣布时间:2020-07-17 浏览次数:89324 泉源:乐发welcome登录入口

海洋钻井平台是从事海上油气勘探开爆发业的大型钢结构体。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,使用桩腿托起船体并坚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使用率有所回升,未来需求还将进一步提高。海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清静性和可靠性很是主要,桩腿作为自升式钻井平台的要害结构,其清静可靠性直接关系到整个钻井平台在海上作业的清静。

 

 

自升式钻井平台的桩腿在使用历程中,恒久受到海水的侵蚀及一直转变的情形荷载的作用,在平衡位置周围循环震荡爆发随时间转变的应力(或应变),很容易爆发疲劳裂纹并爆发一定的疲劳累积损伤,对整个自升式平台的清静性组成严重的威胁。且桩腿处于水下,不易视察。因此,监测手艺的接纳是很主要的。

监测手艺作为工程师的眼睛,在工程的清静施工温顺遂运营中施展着不可忽视的作用。现在工程监测所接纳的传感器元件主要是基于电阻式、电感式及钢弦式等的点式传感器。但海洋情形卑劣,湿润且侵蚀性强,这些通例的电类传感器普遍保存寿命短、易受周围情形影响、易受电磁滋扰、易被侵蚀等问题。

光纤类传感手艺是近年来生长起来的先进监测手艺。光纤传感器是使用光纤手艺和光学原理,将感受的被丈量转换成可用输出信号的传感器。

在光纤传感器中,光纤既是传感介质,也是传输介质。作为传感介质的光纤,具有丈量敏感性高、性能稳固的优点 ;而作为传输介质的光纤,在传输历程中不受电磁滋扰、信号损失小,传感光纤可以直接通过光缆连到控制检测中央,这样就可以试验远程漫衍式监测。

 

 

 
 

海上钻井平台桩腿监测计划

 

针对自升式海上钻井平台桩腿监测这一特定应用,基于SOFO光纤传感器丈量精度和区分率很高,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计划。

 

 
 

SOFO光纤传感器

 
 

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匠程系IMAC应力剖析实验室开发的一种点式光纤传感器。

SOFO系统包括传感器、一套读数仪、数据收罗和剖析软件。传感器由两根光纤组成,划分是丈量光纤和参考光纤,这两根光纤都装在统一根 ;す苤。丈量光纤与被测结构团结并随结构一起变形。为了丈量缩短和伸长,丈量光纤被预张拉了0.5%。参考光纤是松懈的,因此与结构的变形无关 ;它的作用是赔偿温度对传感器的影响。读数仪发出的光学信号(光)通过一个  耦合器进入传感器,在两根光纤最后被反射镜反射回读数仪,在读数仪中被一对匹配光纤解调。返回光包括有结构物变形的信息,该信息被读数仪解码,并在条记本电脑上显示。典范传感器的长度规模是250mm-10m,区分率与标距无关,为2 μm,精度为0.2%。传感器的动态规模在受压时为0.5%,在伸长时为1%。

 

SOFO系统在上世纪90年月初最先研制,1995年最先商业化生产,随后应用于种种民用结构的监测,例如岩土工程、桥梁、大坝、民用和工业修建等。该系统对温度转变、电磁场、湿度和侵蚀不敏感,至少6年内(第一次装置后)不受漂移的影响,这使得该系统既适合短期监测也适合恒久监测(预计恒久稳固性长达20年)。传感器可直接埋入新拌混凝土或者使用专门设计的便于装置的L型支架在结构外貌上装置。无需标定,成活率高(在正常条件下,准确埋入混凝土中的传感器的成活率高于95%)。长标距传感器比古板应变传感器更可靠,更准确,它测得的是长距离内的平均应变,不受质料局部缺陷如裂痕和气孔的影响。

 

 
 

SOFO监测系统形貌

 
 

自升式海上钻井平台桩腿监测基于光纤低相关预原理的SOFO监测系统,接纳按期、一连和准静态监测模式,用以增添对桩腿荷载、桩腿荷载漫衍、来自平台荷载的重心等结构情形的相识。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)在荷载作用下爆发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,可盘算出桩腿的总荷载。

在”I”桩腿横截面图中SOFO传感器和热电偶的位置

 

SOFO传感器和热电偶在桩腿1上的整体位置及系统的集中

 

 

 
 

SOFO系统硬件设置

 
 

整套系统建议接纳9个SOFO标准传感器(3个/桩腿)和9个热电偶(三根桩腿)。使用标准的L形支架并按焊接办法把这些传感器装置在外貌上。

01

标准SOFO传感器

标准SOFO传感器用于监测平均应变。由于桩腿由钢材制成,而钢材被以为是匀称质料,建议的传感器长度为0.5到1m。

SOFO VII 标准变形传感器
 

 
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适用规模

装置在结构外貌上或埋入在混凝土或砂浆中。适合恒久监测结构的变形。

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主要特点

  • 高区分率

  • 埋入或外貌装置

  • 对温度不敏感

  • 对侵蚀和振动不敏感

  • 不需要校准

  • 易于装置

  • 恒久可靠性

  • 防水

  • 静态测

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手艺规格

 

02

热电偶

由于结构袒露在温度转变的情形中,因此有须要监测温度来区分测得总应变中的温度应变。为此建议使用SOFO系统兼容的K型热电偶。为了使这些传感器与SOFO系统相兼容,必需使用SOFO桥接装备和ADAM ?。

 

iCIVIL-2404热电偶
 

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适用规模

用于结构体内部或外部温度的是非期监测。

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主要特点

  • 半导体温度计可串行,用于漫衍式温度丈量

  • 装置快捷利便

  • 性价比高

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手艺规格

 

03

读数仪

把同在一根桩腿上的一组SOFO传感器毗连到中继毗连箱,以便举行集中丈量。响应的ADAM ?橐沧爸迷谙渥又。三其中继毗连箱被毗连到平台上办公室内的丈量中央。丈量中央包括12通道的SOFO读数仪,SOFO桥接单位,以及ADAM ?榈牡缭。读数仪可以选择SOFO便携读数仪,使用利便。

 

SOFO VII/MuST 便携式读数仪
 

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适用规模

适合现场使用的可靠、多功效光纤数据纪录仪,可测读SOFO和FBG传感器。

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主要特点

  • 光纤传感手艺

  • 兼容所有SOFO传感器

  • 兼容所有MuSTFBG传感器

  • 在单个项目中混淆匹配SOFO和MuST手艺

  • 长达3个小时续航时间的电池

  • 使用备用电池的可能性

  • 动态规模大

  • 12” 触摸屏

  • 直观的用户界面(SDB)

  • 具有完整数据纪录仪功效的软件

  • 光谱剖析仪

  • 高区分率和精度

  • 不需要校准

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性能参数&手艺规格

 

 
 

SOFO系统丈量参数

 
 

SOFO系统将纪录变形和温度,并生涯在简单关系数据库中。这简化了数据处理和剖析。该数据库可以与其它数据库对接,便于和其它已装置的监测系统举行数据同步。SOFO传感器读数一次约需6-10秒,热电偶读数一次约需2-3秒。传感器仅能顺序读取(非同时)。因此,读取所有传感器的平均时间约莫是2分钟。使用SOFO Pro和SOFO View软件,可以实时盘算,并在显示屏上显示预警和忠言(如凌驾某些阀值)。

系统丈量参数

 

 
 

SOFO系统丈量和数据治理妄想

 
 

零点丈量是第一步执行的有意义的丈量(之前的丈量可视为检查丈量),零点是未来所有丈量的基准。因此,监测参数的演变将相关于零点被纪录和显示。这就是准确确定丈量时间云云主要的缘故原由。零点丈量的设定取决于现实项目的要求。

  • 24~48 小时一连监测:为了纪录结构对天天温度转变的响应,建议一连监测。在24到48小时内,每小时将做一组丈量。

  • 荷载测试 (若有的话): 一样平常每次加载后,做一组丈量。

  • 翻新、维修或扩建之前:该丈量有助于相识结构重修前的状态,天天在一段既准时间(有代表性的)丈量一再 (如:在早上、中午、下战书和晚上做一组丈量)。另外为了确定逐日温度的影响,建议做一再一连24小时或者48小时的监测 (每小时做一组丈量)。

  • 翻新、维修 或扩建时代:除了天天4次的一连监测外, 一样平常每次增添或镌汰荷载后做一组丈量。

  • 在役时代恒久监测:关于恒久监控,建议天天至少做1-4组丈量,关于周期监测,至少每周密每月做一组丈量 ;菇ㄒ槊磕曜24-28小时一连监测(24小时内至少每小时做一组丈量)。

  • 特殊事务:在强风、大雨或者地动爆发时或之后做一组丈量。

 

SOFO监测系统适用于种种结构,如桥梁,大坝,隧道等的清静性监测,可以获得结构体在施工初期到运营历程准确的清静状态信息。关于SOFO在差别应用领域的解决计划,接待与乐发welcome登录入口相同、探讨。

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