本发明涉及一种海上石油平台布置技术，特别是关于一种海上平台的隔水导管扶正孔布置的方法。
背景技术：
在海洋石油天然气的开发中，隔水导管是海洋钻井时插入海底的第一层套管，能够隔离海水、形成循环通道，并起到支撑后续套管串及井口设备的作用。隔水导管通过海上平台导管架上设置扶正孔(又称导向孔)进行固定，保证其垂直度。随着水深的增加，扶正孔对隔水导管的稳定性也起到了重要的作用。同时，扶正孔的数量和标高将影响到工程上安装的便利性。现有的隔水导管扶正孔布置，一般是凭借工程经验布置，缺乏科学性，导致以下问题：1)后续需反复进行稳定性计算，调整布置位置，保证隔水导管的稳定性，增加了设计工作量；2)最终完成的隔水导管扶正孔布置，不能充分发挥隔水导管的材料性能，造成工程浪费。如何科学的布置扶正孔成为海上平台，尤其是深水平台设计中需要考虑的问题。
技术实现要素：
针对以上问题，本发明的目的是提供一种海上平台的隔水导管扶正孔布置的方法，扶正孔的数量和布置科学合理，有利于隔水导管的稳定性和工程安装。
为实现上述目的，本发明采取一下技术方案：
本发明提供一种海上石油平台隔水导管扶正孔布置方法，包括：
1)确定目标平台上需设置的隔水导管的长度；
2)根据隔水导管的尺寸确定隔水导管扶正孔的参考跨距；
3)基于步骤1)中的隔水导管的长度和步骤2)中的隔水导管扶正孔参考跨距，确定隔水导管扶正孔的数量；
4)确定最下端导向孔的位置；
5)确定其余扶正孔位置，得到海上石油平台隔水导管扶正孔布置方案。
进一步，所述步骤1)中的隔水导管的长度通过公式(1)计算得到：
l＝hwell+hwater+6d(1)
其中，l为隔水导管的计算长度，单位m；
hwell为井口与海平面间的距离，单位m；
hwater为海水深度，单位m；
d为隔水导管外径，单位m。
进一步，所述步骤2)中隔水导管扶正孔的参考跨距通过公式(2)计算得到：
其中，le为隔水导管扶正孔参考跨距，单位m；
λ为隔水导管的长细比参考值，无量纲；
i为截面的回转半径，单位m；
d为隔水导管外径，单位m；
d为隔水导管内径[m]。
进一步，所述步骤3)中隔水导管扶正孔的数量通过公式(3)计算得到：
其中，n为隔水导管扶正孔的数量，计算时取整，无量纲；
le为隔水导管扶正孔参考跨距，单位m；
l为隔水导管的计算长度，单位m。
进一步，所述步骤4)中，通过对隔水导管导向孔的参考跨距进行优化确定最下端扶正孔的标高：
hn＝-hwater+kle(4)
其中，k为最下层扶正孔的优化系数，无量纲；
le为隔水导管扶正孔参考跨距，单位m；
hwater为海水深度，单位m；
hn为最下层扶正孔的标高，单位m。
进一步，所述步骤4)中扶正孔的位置通过标高确定，海平面的标高定为0。
进一步，所述步骤5)中，每一层扶正孔的标高通过公式(5)计算:
其中,k为最下层扶正孔的优化系数，无量纲；
le为隔水导管扶正孔参考跨距，单位m；
hwater为海水深度，单位m；
hn-j为第n-j层扶正孔的标高，单位m；
n为隔水导管扶正孔的数量，无量纲；
d为隔水导管外径，单位m；
l为隔水导管的计算长度，单位m。
进一步，所述步骤5)中，根据每一层扶正孔的标高得到海上石油平台隔水导管扶正孔布置方案。
上述内容中涉及的扶正孔，是指中间具有用于套接隔水导管的环状物，所述扶正孔的外侧与海上石油平台导管架相连接，用于间隔一定距离实现海上石油平台导管架与隔水导管之间的连接。隔水导管如同一个竖立的管子，扶正孔沿着管子长度方向布置。通过本发明的布置方法布置扶正孔的隔水导管经过计算，相比经验布置的，临界荷载更高，更不容易失稳，稳定性更高。
本发明采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明的布置方法，在相同扶正孔数量的情况下提高了隔水导管的稳定性；在深水导管架平台上，所设计的扶正孔标高更合理，有利于工程现场施工。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式，详细说明如下：
实施例1
本发明提供一种海上平台的隔水导管导向孔布置的方法，包括如下步骤：
包括如下步骤：
步骤一、确定隔水导管的计算长度：所述隔水导管安装时下端深入海底，上端连接井口。从海底泥线下6倍隔水导管外径的位置至平台井口位置的距离确定为隔水导管的计算长度l。隔水导管的计算长度l等于井口与海平面间的距离hwell加海水深度hwater加6倍隔水导管外径d,即：
l＝hwell+hwater+6d(1)
其中，l为隔水导管的计算长度，单位m；
hwell为井口与海平面间的距离，单位m；
hwater为海水深度，单位m；
d为隔水导管外径，单位m。
步骤二、计算隔水导管扶正孔的参考跨距：所述参考跨距为两个扶正孔中间的跨距。以隔水导管横截面的回转半径
其中，le为隔水导管扶正孔参考跨距单位m；
λ为隔水导管的长细比参考值，建议取120，无量纲；
i为截面的回转半径，单位m；
d为隔水导管外径，单位m；
d为隔水导管内径，单位m。
步骤三、确定扶正孔数量：所述扶正孔数量为该平台需布置的扶正孔数量。
其中，n为隔水导管扶正孔的数量，计算时取整，无量纲；
步骤四、布置最下端导向孔的位置：扶正孔的位置通过标高确定，通常海平面的标高为0。通过对隔水导管导向孔的参考跨距进行优化确定最下端扶正孔的标高hn＝-hwater+kle(4)
其中，k为最下层扶正孔的优化系数，建议取1.35，无量纲；
步骤五、确定其余扶正孔位置：继续从下向上布置其余扶正孔的标高
由此，可以得到n个扶正孔每一层的标高：h1,h2,…，hn
需要注意的是，本发明所述的隔水导管扶正孔布置的方法计算得到的每一层扶正孔标高的计算值大多情况下为不为整数，不易于施工，可以按照就近原则，在设计标高附近，取整数或其他易于施工的数值。如标高计算值为-28.43，可以设计为-28或-28.5。
实施例2
为某平台位列，按照实施例1中的方法进行隔水导管扶正孔的布置方案的设计，相关各参数设置为：某深水导管架，所在位置海水深度hwater＝330m，井口位置标高hwell＝9m。选用ф609.6mm隔水导管，隔水导管外径d＝0.6096m，内径d＝0.5588m。
1)根据所在井位的井口与海平面间的距离hwell加海水深度hwater加6倍隔水导管外径d:
l＝hwell+hwater+6d＝9+330+6*0.6096＝342.66m(6)
其中，l为隔水导管的计算长度，单位m；
hwell为井口与海平面间的距离，单位m；
hwater为为海水深度，单位m；
d为隔水导管外径，单位m。
2)根据所选用隔水导管的尺寸计算隔水导管扶正孔的参考跨距：
其中，le为隔水导管扶正孔参考跨距[m]；
λ为隔水导管的长细比参考值，建议取120，无量纲；
i为截面的回转半径，单位m；
d为隔水导管外径，单位m；
d为隔水导管内径，单位m；
3)通过步骤1)和2)得出的隔水导管的计算长度l和隔水导管扶正孔参考跨距le计算该平台需布置的扶正孔数量：
其中，n为隔水导管扶正孔的数量，计算时取整，无量纲；
4)从下向上计算扶正孔标高，首先计算最下层扶正孔标高：
h14＝-hwater-6d+k*le＝-330-6*0.6096+1.35*24.81＝-300.16m(9)
其中，k为最下层扶正孔的优化系数，建议取1.35，无量纲；
最下层扶正孔标高设计为：hn＝-300m；
5)继续从下向上计算其余扶正孔的标高：
要根据式(10)计算所得的标高，设计出便于施工的数据设计标高，如表1所示。
表1.各个扶正孔的计算标高和设计标高：
6)根据计算所得每一层扶正孔的标高h1,h2,…，h14布置每一层扶正孔的位置。
需要注意的是，本发明所述的隔水导管扶正孔布置的方法得到的每一层扶正孔的标高计算值大多情况下不为整数或者易于施工的工程数据，可以按照就近原则，在设计标高附近，取整数或其他易于施工的数值。可以按照设计成整数或其他易于施工的数值。
按照以弹性稳定性理论为基础的特征值屈曲分析方法，计算上述扶正孔布置方式下，隔水导管的弹性临界荷载为8041kn。
对比例，如按照常规方法，同样设置14个扶正孔，一般设置标高：
此时，按照以弹性稳定性理论为基础的特征值屈曲分析方法，计算对应的隔水导管的弹性临界荷载为6503kn。
比较上述数据，可以明显的看出相比常规设计方法，本发明所述扶正孔布置方式计算得到的弹性临界荷载要大1538kn，稳定性更好。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。