河口飞雁滩储层保滩促淤先导试验工程研究

河口飞雁滩储层保滩促淤先导试验工程研究

1局部海流流场,影响了单条线路的正常运行和整体运行飞雁滩油田位于海口采油厂东北约60公里处的海滩上。自1992年以来，它一直是基于开放的开发模式建造的。漫水路的修筑加快了滩海油田的开发、发展,但同时改变了当地局部海流流场的状态,在潮流的不断作用下,沿漫水路两侧形成了四条潮沟,潮沟深度约1.5m,底宽8m,直接对漫水路的稳定和安全造成威胁。原来埋在泥面以下的漫水路护坡基础逐渐被淘刷呈外露状态,漫水路距陆地越远,其护坡基础外露的程度越高,部分路段的护坡基础已完全外露。为此,在飞雁滩地区进行以潜堤保滩促淤的先导试验工程,以保证飞雁滩油田的正常生产。2期工程潜堤结构型式为了得到一种既经济又安全的适用潜堤结构型式,在完成潜堤透射系数试验研究、潜堤断面稳定试验研究等室内研究工作的基础上,于2001年开始了河口飞雁滩保滩促淤现场先导试验,先导试验共分二期进行。一期工程位于飞雁滩油田漫水路最前端,将埕129井台与埕11-6井台连接,潜堤长度为1018m,潜堤与现有漫水路形成一个坝田,使坝田内滩地淤积(见图1)。一期工程采用前板桩加水下不分散混凝土砌片石倒T形结构潜堤,于2001年9月底竣工投入使用后,起到了较好的促淤效果。在2002年三次较大风暴潮的冲击作用下,一期工程潜堤局部出现了潜堤底部土体被淘刷、塌陷和整个施工区的冲淤剧变,经加固处理后的一期工程潜堤至今未出现破坏现象。二期工程将埕11-6井台与埕126-10-X4井台连接,潜堤长度为690m。针对一期工程潜堤出现的问题,在总结经验的基础上,二期工程采用了透空式双排管桩潜堤结构型式,于2002年9月竣工投入使用。该型式潜堤建成后,经历了2003年较大风暴潮的袭击,至今完好无损。3两种杆管的透空结构3.1纵向管桩联合布局和混凝土目前的质量控制在横向对应打入两排PHC高强钢筋混凝土管桩,净间距3.5m,管桩直径0.5m,壁厚0.1m,桩长10m,入土深度8.0m,顶高程1.0m,管桩顶部采用现浇钢筋混凝土纵横梁将两侧管桩联成一整体,内填抛石形成潜堤。在保证桩内抛石不流失的前提下,为尽量减少管桩用量,节约工程投资,纵向管桩的净间距为30cm;为减少抛石的沉降,在抛石底部铺设一层苇箔板,同时在管桩两侧各铺设一层苇箔板。潜堤修建后,潜堤前后均会出现冲坑,为了减缓冲坑的发展,并保证潜堤自身的稳定,在潜堤前后采用抛石护底,迎浪侧宽10m,背浪侧宽5m。潜堤断面见图2。施工时先将管桩打入,再铺设苇箔板,然后抛石,最后进行钢筋混凝土联系梁和迎海面抛石防护施工。管桩须采用打入法施工,以保证管桩与地基土的紧密结合。3.2管桩节点的设计特点(1)整体稳定性好。打入的双排高强钢筋混凝土管桩具有足够的强度和入土深度,上部采用纵向和横向联系梁连接,形成一个整体框架结构,纵横双向整体稳定性好,刚度大,适应滩地蚀退能力强。(2)防护结构少。由于在设计时考虑了堤前冲刷3m情况下管桩仍保持稳定,故两侧不再需要抛石和人工块体的防护,仅采用抛石护底。(3)工程量小。本结构为桩、梁等钢筋混凝土构件组成的直立堤结构,有效节约抛石和防护块体的工程用量,节约成本。(4)运输、安装便捷。现场安装不需要大型的吊装设备和船只,施工简单,减少海上施工时间。(5)后期维修量少。管桩能有效保护框架内的填筑材料免遭海浪冲刷,减少后期维护工作量。4初步研究的结果4.1潜堤前后冲淤情况先导试验二期工程完成后,选取了3个典型断面对潜堤后滩地冲淤变化进行了连续测量,测量结果见表1。从表1可以明显看出,潜堤起到了较好的促淤效果,达到了保滩促淤的目标。结合潜堤两侧较大范围的长期观测结果,可总结出以下结论:(1)潜堤后滩地的淤积速度随时间延长而逐渐减小,直至淤积速度减小为0,达到平衡。根据长期的观察测量资料,目前潜堤后滩地已不再淤积,滩地高程均低于潜堤顶高程50～100cm。(2)潜堤建成后,潜堤前后冲刷坑随着时间的延长而逐渐加深,但冲刷速度逐渐减弱;冲坑均位于潜堤的前后堤脚处,冲坑最大深度达1.5m。(3)潜堤附近淤积厚度最大,淤积厚度为0.8m;坝田内距离潜堤较远处淤积厚度逐渐减小,距潜堤1km处淤积厚度约为0.15m。(4)在修建潜堤前,埕11-6、埕126-10-X4井台每年均需要进行补充抛石维修防护。自建成二期工程潜堤后,这两个井台及附近的漫水路基础滩地逐日增高,漫水路两侧原有的潮沟目前已完全淤平,消除了漫水路护坡基础被海水淘空的隐患,减少了每年的维护费用。(5)对于修建在不断蚀退滩地上的漫水路和井台,通常的防护方法是直接对漫水路和井台护坡基础进行加深,而且在以后需要不断地进行加固处理或在护坡基础前打入连续的桩基,以保证在滩地不断蚀退情况下漫水路及井台的安全。由于漫水路一般均较长,因而造价较高,且滩地内的管道不能得到有效保护,滩地的蚀退使得管道外露,随时需要进行加固处理。而在漫水路和井台前修建一系列高程较低的潜堤,不但可以防止滩地的蚀退,而且可以起到促淤效果,抬高滩地高程,有效减少漫水路及井台的修建成本,简化漫水路及井台的护坡,后期不需因为滩地的蚀退而对漫水路和井台进行加固,滩地内的管道也不会外露。由于潜堤的长度相对漫水路要短很多,滩地蚀退的防护由对长度较大的漫水路防护转变为对长度较短的潜堤防护,因而造价相对较低。潜堤的修建能有效减少堤后波高,降低漫水路本身的防护成本。4.2工程建设规模从表1还可以看出,工程竣工后,到2003年底,潜堤后滩地平均淤高了约30～80cm,工程建成后的第一年平均淤积速度约为50cm。由于飞雁滩离黄河入海口距离较远,黄河入海泥沙很难到达,由此可以认为潜堤能够利用外海波浪携带的泥沙达到保滩促淤的效果,且当年淤积厚度可按50cm进行预测。4.3潜堤顶高程的确定这是关系到促淤效果和工程投资这对矛盾体的关键,潜堤顶高程越高,投资越大,消浪和促淤效果越好,反之,潜堤顶高程越低,投资越少,促淤效果也越差。目前,对于潜堤堤顶高程国际上尚没有明确的确定办法,但有一定的经验可循,较为流行的确定方法为堤顶高程宜在设计高水位附近。根据飞雁滩保滩促淤先导试验工程的经验,潜堤顶高程应依据目标淤积高程(为了保证工程的稳定安全,需要最终达到的滩地淤积高程)来确定。从表1可以看出,飞雁滩保滩促淤先导试验二期工程到2004年后,淤积的潜堤后滩地普遍低于潜堤顶高程50～100cm,并基本不再淤积。通过对江苏、上海等地区保滩促淤工程的现场考察也验证了这一点。因此,潜堤顶高程宜高出目标淤积高程50～100cm。4.4基底粉土破坏海床的不断下蚀以及基础土壤为极易冲蚀的粉土,对近海及海岸工程建筑物提出了难题。过去胜利油田不少滩海工程建筑物是由于基底粉土被波浪冲刷淘空而破坏的。通过室内模型试验和飞雁滩保滩促淤现场试验可以明显看出,试验采用的几种潜堤结构(堆石堤、钢筋混凝土组合堤、透空式管桩堤)中,双排管桩内抛石潜堤的稳定性最好,适应堤前海床下蚀的能力很强,后期维护费用较低,施工较为方便,是目前胜利油田最为成功的潜堤结构,在国内外也尚属首次,应作为后期潜堤设计的首选方案。5油田海堤隐患治理的工程宣传飞雁滩油田保滩促淤先导试验工程的建成投产,取得部分设计施工所需的数据资料,验证了潜堤保滩促淤的效果,在胜利油田其他开敞式开发油田(如桩106油田、新滩油田等)的漫水路和井台防护工程以及胜利滩海油田海堤隐患治理工程中具有一定的推广价值。由于目前对黄河三角洲海床下蚀的趋向及下蚀