ICS 75. 180. 10 E94 备案号：38000—2013
SY
中华人民共和国石油天然气行业标准
SY/T 4096-2012 代替SY/T4096—1995
滩海油田井口保护装置技术规范
Technical specification for wellhead protection apparatus
in beach-shallow sea
2012-11-09发布
2013-03-01实施
国家能源局 发布 SY/T 4096--2012
目 次
前言
1
范围规范性引用文件术语和定义环境条件与荷载 4. 1 一般规定 4. 2 环境条件 4.3 荷载分类及荷载组合原则 4.4 场地调查
2
3
4.
5结构分析 5. 1 钢结构 5. 2 混凝土结构 6结构设计 6.1 材料及防腐 6.2 钢结构 6.3 混凝土结构施工
7
7. 1 陆地建造 7. 2 海上安装
..
7.3 记录和文件 8 检验
标志与信号设备
9 SY/T4096--2012
前言
本标准按照GB/T1.1-2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。
本标准代替SY/T4096-1995《滩海油田井口保护装置技术规范》，与SY/T4096--1995相比，主要变化如下：
修改了标准的英文名称，与标准中文名称保持致；修改了极端环境荷载重现期和荷载分类的相关定义（见4.2.2和4.3.1）；一增加了场地调查内容（见4.4）；增加了快速接头局部分析要求（见5.1.3）；修改了井口保护装置与井口隔水套管间的连接要求（见6.2.1.2）；修改了冰磨蚀裕量取值的规定（见6.2.2.4）；修改了甲板安全气隙的相关要求（见6.2.2.5）。 本标准由海洋石油工程专业标准化技术委员会（CPSC/TC17）提出并归口。 本标准负责起草单位：胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司。 本标准参加起草单位：胜利油田胜利石油化工建设有限责任公司。 本标准主要起草人：王利金、张衍涛、冯春健、廖绍华、王允、王泽浩、刘静、苏敏。

1 SY/T 4096--2012
滩海油田井口保护装置技术规范
1范围
本标准规定了滩海油田井口保护装置的环境条件与荷载、结构分析、结构设计及施工和检验的技术要求
本标准适用于滩海地区石油开发工程的油、气、水井井口保护装置的设计和施工。
规范性引用文件
2
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
JTJ254--1998 港口工程桩基规范 JTJ267-1998 港口工程混凝土结构设计规范 JTJ269 水运工程混凝土质量控制标准 JTS144-1港口工程荷载规范 JTS202水运工程混凝土施工规范 JTS257 水运工程质量检验标准 SY/T 4084 滩海环境条件与荷载技术规范 SY/T 4091 滩海石油工程防腐蚀技术规范 SY/T 4094 浅海钢质固定平台结构设计与建造技术规范 SY/T4101 滩海岩土工程勘察技术规范 SY5747浅（滩）海钢质固定平台安全规则
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
滩海油田井口保护装置 置 wellhead protection apparatus for beach-shallow sea oil field 对处于滩海地区的，有矿藏开采利用价值的油、气、水井井口进行保护。使其免遭环境荷载、作
业荷载或偶然荷载的破坏。必要时为井口操作提供适当的作业面积的结构物。按照其结构形式。可分为导管架式、单桩式、混凝土重力式等。 3.2
导管架式井口保护装置jacketwelheadprotection structure 采用钢制导管架结构，井口隔水管置于导管架结构内部，通过隔水管导向结构与导管架连接为整
体。环境荷载主要由导管架及通过导管架腿打人的桩基承担。 3.3
单桩式并口保护装置 I wellhead protection casing 采用大直径钢管桩结构，井口隔水管置于钢管桩内部。并与钢管桩结构保持相对的独立，环境荷 SY/T 4096--2012
载主要由钢管桩承担。或者由人泥深度足够的大直径井口隔水管直接作为井口保护桩，荷载主要由井口隔水管承担。 3.4
重力式井口保护装置gravitywellhead protection structure 采用现浇混凝土、水下不分散混凝土结构或钢筋混凝土预制结构对井口隔水管进行保护的设施，
环境荷载由混凝土结构承担。
4环境条件与荷载
4.1一般规定 4。1.1在设计中应考虑所有可能影响井口保护装置结构或结构构件尺寸的各种荷载。除本章所规定的主要荷载外。井口保护装置结构还可能受到由于不均匀沉降、温度变化和蠕变等所引起的变形荷载。及由于碰撞、落物、爆炸等引起的偶然荷载。 4.1.2井口保护装置的方位一般应根据风向、流向、波向、流冰方向或者使用要求确定。 4.1.3如果井口保护装置需要为井口操作提供作业甲板，则水深应尽量根据装置所在的位置或附近的多年潮汐资料精确地确定，以便在设计中确定作业甲板的高程。作业甲板高程应在极端环境条件时潮汐与波浪最不利组合情况下的最大波峰高程以上，再加上至少1.5m的安全气隙，以保证最下层甲板的安全。 4.1.4井口保护装置环境条件与荷载除应符合本标准的规定外，尚应符合SY/T4084的有关规定。 4.2环境条件 4.2.1 自然环境条件
井口保护装置应考虑的自然环境条件有风、浪、潮、流、冰、地震、雾、温度、地基土壤、海水腐蚀、海生物附着等。 4.2.2设计环境条件 4.2.2.1工作环境条件：在施工和使用期间经常出现的环境条件。工作环境条件的选定应以保证井口保护装置能正常施工和作业为标准。 4.2.2.2极端环境条件：在井口保护装置使用期限内极少出现的恶劣环境条件。极端环境条件的选定应以保证井口保护装置的安全为标准。其重现期可取为装置设计使用年限的2倍至3倍，但不宜小于30年。 4.3荷载分类及荷载组合原则 4.3.1荷载分类 4.3.1.1环境荷载：主要由风、浪、流、冰、地震等自然环境条件所引起的荷载。 4.3.1.2使用荷载：井口保护装置在使用期所受到的除环境荷载外的其他荷载，可分为固定荷载、 活荷载和动力荷载。 4.3.1.3施工荷载：井口保护装置在施工期间受到的荷载。 4.3.2荷载组合原则 4.3.2.1根据所选定的设计环境条件，应对实际有可能同时作用于井口保护装置上的各种荷载，按其最不利的情况进行组合。地震荷载应按特殊组合。 2 SY/T4096--2012
4.3.2.2同一井口保护装置的不同设计项目（如结构的局部构件计算或总体计算等）或不同阶段（施工阶段或使用阶段），应按实际可能同时出现的最不利情况进行荷载组合。在组合时，应考虑水位的影响。 4.4场地调查 4.4.1现场调查的实际范围、深度和精确性取决于井口保护装置的尺寸、使用要求、地基土壤的连续性和均匀性，以及发生破坏的后果。 4.4.2井口保护装置现址的调查一般可分为海床调查、地质调查、土质勘察和试验三个部分，内容和深度应符合SY/T4101中的要求。
5结构分析
5.1钢结构 5.1.1结构分析应包括静力分析与动力分析，结构自振周期大于3s时应做疲劳分析。 5.1.2采用导管架结构作为井口保护装置时。如果有要求，结构分析应考虑船舶停靠。井口保护装置必要时需要考虑钻、修井作业时产生的冲击荷载， 5.1.3对于采用快速接头连接的钻井隔水管直接作为并口保护装置的结构，应尽量避免在管体的最大变形和/或最大弯距范围内设置快速接头。结构设计时，除进行整体结构分析外。还应对快速接头进行局部分析。分析宜采用公认的有限元软件建立三维模型对接头进行模拟。模型应正确反映实际的连接情况 5.1.4结构分析除应符合本标准的规定外。尚应符合SY/T4094的有关规定 5.2混凝土结构 5.2.1结构分析时，应建立个与实际结构等效的计算模型。 5.2.2混凝土或钢筋混凝土结构应进行强度计算和结构稳定性的验算。 5。2.3结构分析除应符合本标准的规定外，尚应符合现行有效的国家、行业标准、规范的有关规定。
6结构设计
6.1材料及防腐 6.1.1 钢结构井口保护装置的材料选用应符合SY/T4094的有关规定。 6.1.2混凝土结构井口保护装置的材料选用应符合JTJ267和JTS202的有关规定。 6.1.3井口保护装置采用水下不分散混凝土结构时，材料配比应由供应商提供：并对其进行验证。 6.1.4井口保护装置的防腐蚀应符合SY/T4091及其条文说明中的规定。 6.2钢结构 6.2.1一般要求 6.2.1.1 钢结构井口保护装置结构设计除应符合本标准的规定外，尚应符合SY/T4094的有关规定。 6.2.1.2导管架式井口保护装置与井口隔水套管之间应进行适当地连接。单桩式井口保护装置与井口隔水套管之间应留有足够的间隙。，该间隙应大于单桩在极端环境荷载下的最大水平变形。 6.2。1.3单桩式井口保护装置中的并口隔水套管不宜直接承受环境荷载和使用荷载。
3 SY/T4096--2012
6.2.2构造要求 6.2.2.1结构构造应简单。受力合理，减少应力集中。 6.2.2.2结构的受力构件及其连接不宜采用厚度小于6mm的钢板、钢管或型钢。 6.2.2.3根据结构和荷载的不同情况。在相应的部位应设计井口保护支撑系统，以保证结构的整体刚度。有效地承受和传递水平力，防止构件产生过大振动，避免压杆侧向失稳，以及保证结构安装时的稳定。 6。2.2.4井口保护装置抗冰部位壁厚应加强。加强壁厚范围为设计低水位至设计高水位之间，加强厚度应视冰对钢材的磨蚀情况而定，在没有调查资料时，渤海海区-一般取0.1mm/年，但不得小于1mm. 6。2.2.5井口保护装置如设置上部结构，其甲板底高程应按公式（1）确定：
T=H(2/3)H.△
:(1)
式中：
甲板底高程。单位为米（m）；
T H 极端高水位时水面高程，单位为米（m）； H一.极端高水位时最大波高，单位为米（m）；
4- 一安全气隙，取1.5m。 6.3混凝土结构 6.3.1 一般要求 6.31.17 混凝土结构构件的结构型式应根据工艺要求、荷载、地基、稳定等情况计算确定。 6.3.1.2 混凝土结构设计应确保其在制造、运输、安装、作业等的各个阶段安全可靠。 6.3。1.3混凝土结构设计应满足强度、刚度、抗裂性和耐久性要求。 6.3.1.4 混凝土强度等级的选定应符合JTJ267和JTJ269的规定。 6.3.1.5 混凝土结构构件设计应按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行计算和验算。 6.3.1.6 混凝土结构设计应根据破坏后果的严重程度按表1选用结构的安全等级。
-
表1混凝土结构安全等级一级
安全等级破坏后果
二级严重
三级不严重
很严重
注：一般工程结构的安全等级宜取为二级。
6.3.1.7 混凝土结构构件承载能力设计应采用以下极限状态设计表达，见公式（2）：
S. (2)
式中： S.作用效应组合设计值，按JTJ267的规定计算； R.结构构件承载力设计值。
6.3.1.8混凝土结构计算荷载及荷载组合设计除应按JTS144-1的规定采用外，还应符合SY/T 4084的有关规定。 6.3.1。9混凝土结构井口保护装置的结构设计除应符合本标准的规定外：尚应符合国家、行业有关 4 SY/T 4096--2012
现行标准、规范的要求。 6.3.2裂缝控制等级及裂缝宽度验算 6.3.2.1钢筋混凝土或预应力混凝土结构构件应根据使用要求，按JTJ267的规定选用不同的裂缝控制等级进行裂缝控制验算。 6.3。2.2混凝土拉应力限制系数及最大裂缝宽度限值按JTJ267--1998中表3.3.2采用。 6.3.3构造要求 6.3.3.1 钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土构件受力钢筋的混凝土保护层最小厚度应按JTJ267- 1998中表7.1.2采用。 6.3.3.2承受冲击或交变荷载的构件及处于低温下的结构，严禁使用冷加工钢筋 6.3.3.3疲劳区及直接承受动力荷载的钢筋混凝土构件。应避免搭接接头。当必须使用搭接接头时，应采用焊接接头：其搭接接头的长度应大于表2中的值。
表2搭接接头长度
最小搭接长度
项次 1 2 3
钢筋类型 I级钢筋 Ⅱ级钢筋 ⅡI级钢筋
cm 50)g 50 g 804
注1：为钢筋直径：单位为厘米（cm）注2：当混凝土标号小于C20时，最小搭接长度应按本表中数值增加5取值。 注3：搭接长度应不小于50cn
7施工
7.1陆地建造 7.1.1施工前应编制施工建造工艺规程。 7.1.2井口保护装置宜采取工厂预制，现场组装。钢结构井口保护装置预制要求应符合SY/T4094 的有关规定，混凝土井口保护装置的预制要求应符合JTS202的有关规定。 7.1.3混凝土结构井口保护装置的桩腿，如采用拼接的预制桩，其上下两节宜同槽预制，加工应符合设计要求。接头应密实。 7.1。4预制构件出厂应有出厂文件，文件内容应包括构件合格证。检测检验报告、材质化验复验报告、焊接工艺文件等。 7。1。5吊装时，应在受力分析的基础上，合理选择吊点、吊缆、吊具。使用的设备、工具和操作人员，应具备有效的证书，并应采取有效的保护措施避免损伤构件。 7.1.6堆放场地应平整、坚实。应避免不均勾沉降。多层堆放时。堆层层数应视地基承载力而定，各层垫木应位于同一垂直面上，堆放层数不宜超过三层。 7.2海上安装 7.2.1 一般规定 7.2.1.1海上安装前应有水深、地形、工程地质及井口现状等现场资料。
5