1 绪论
1.1 工程背景
近年来，中国石油消费持续增长。2012 年，中国石油消费量达 49009.32 万吨，同比增长 4.7%。2013 年我国的石油需求稳定增长，全年石油消费量为 50737.65 万 t、占世界石油消费量的 12.1%，消费量仅次于美国的 19.9%。相比于 2012 年，同比增长 3.8%，高于世界平均增速 1.4%。 石油作为一种不可再生的优质基础能源，其重要性不言而喻。从 2003年起，随着经济的发展，我国的石油消费量日益增加，已经居世界第二位，成为继美国之后的世界第二大石油消费国。随着中国工业化、城市化的持续推进，未来对石油的需求将保持旺盛的增长力。 随着我 国经 济高速 增长 ，石油 消费 增长 速度远 大于 生产增 长速 度、1990- 2013 年期间，我国石油产量年均增长为 1.75%，石油消费量年均增长为6.50%。我国自 1993 年首次成为石油净进口国，1996 年成为原油净进口国，对外依存度一路攀升，2013 年石油对外依存度达到 58.98%，原油对外依存度为 55.7%。 从图 1-1 可以看到，1995--2007 年，我国石油生产量增长很慢，增幅很小，而随着经济的发展，石油需求增长迅速，导致国内石油生产不能满足消费需求，而且缺口越来越大。尤其是 2002 年以来，消费量的增长速度明显加快，虽然生产量比以前增长快，但是增幅还是远远不及消费量，导致我国石油对外依存度仍是大大增加。2008 年全年石油消费对外依存度达到了 49.8%。大幅提高的石油对外依存度毫无疑问已经成为我国能源市场发展的一个大趋势，并且丝毫没有转变的迹象，尤其是在当前经济危机局势下，经济要想持续发展必定会加大对石油等能源的消费量，如果不能及时缓解国内石油的供给现状，过高的石油消费对我国经济发展的瓶颈作用将口益显现。
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1.2 预制装配式基础国内外研究概况
采用混凝土预制装配式基础，制作、安装简捷，现场拼装工期短，可重复使用，通过不同的拼装方案可满足各种常用设备的基础。目前，预制基础已广泛运用于塔吊安装，城市绿化通信基站建设和超高压输送电线路工程中，形成了插入式角钢预制混凝土基础技术、板条式装配基础技术、四柱式预制基础技术、混凝土预制拼装多用塔机基础技术等多种技术，实现了减小施工场地，缩短施工工期，有效解决了交通、扰民等一系列问题，取得了良好的社会经济效益，获得了丰富的科研成果。在钻井工程应用方面，已有一定的运用于钻机基础的尝试，如胜利油田管理局组织力量对其钻井使用的 ZJ45J型钻机基础能否采用混凝土预制基础(俗称活基础)开展了深入的研究[5 ]，并
得出了在一定的地基承载能力下，ZJ45J 型钻机使用活基础完全能满足钻井需求的结论。但将预制基础运用于钻井附属设备的研究还相对较少，相关的针对性标准化技术和图集、规程等尚显缺乏。 1966 年，河北省建工厅设计院董振玉等人[ 6]首次提出了一种能有效防盐酸、防冻胀的新型基础—预制锥壳基础。此基础质轻且能防盐酸、防冻胀，经济省工，施工简单，且该基础能代替一般建筑物的条形基础，单独锥壳还能代替柱基及桥墩基础。1972 年，西南建筑科学研究[7 ]所首次对半装配式板肋基础設計、施工进行了初步尝试，提出了设计依据，设计方案计算要点以及模块化方案，并联合四川省建工局建筑科学研究所开展了相关试验研究。1992 年，张成海等人[8 ]基于双臂钢沉井和钢筋混凝土沉井基础，针对现有桥梁深水基础施工难、工期长，造价高等缺陷，提出了防冲刷装配式基础，阐述了其构造、设计原理和施工程序，并进行了些列的试验以及开展实际工程应用，找到了深水中扩大基础防冲刷原理，解决了施工措施等方面的难题。
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2 条形基础类设备模块化基础设计
本章简要介绍了条形基础类设备的基础形式，并且对现有基础形式的劣势进行了分析，依据条形基础类设备的特点，有针对性的为此类基础设计了可重复使用的混凝土装配式基础。
2.1 条形基础类设备
条形基础类设备主要是指在钻前工程中，基础形式为条形基础或类似条形基础的一类设备。这类设备基础的工作原理都很相似，下部基础顶部要高出井场面，犹如两个条形基础将上部基础支撑起来。 这类设备又可以细分为两种小的类别：一是，“罐体”类设备；二是，“集装箱式”类设备。例如，储油罐、水罐等就属于“罐体”类设备（如下图 2-1 所示）。住宿野营房、办公野营房、厨房、野营房餐厅、液压控制房、地质房、值班房等“集装箱式”类设备（如下图 2-2 所示）。在条形基础类设备中，“卧式”油罐最具代表性。因此，本章仅以“卧式”油罐作为代表，对条形基础类设备基础进行研究。 油罐作为重要的储油容器，是储存原油或其他石油产品的容器。用在炼油厂、油田、油库以及其他工业中。在石油钻井工程中应用极为广泛，井场中最常用的就是卧式油罐（如下图 2-3 所示）。
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2.2 条形基础类设备现有的基础形式
“罐体”类设备基础，其上的荷载主要是静载，为罐体的自重以及罐体内液体的重量；而且，罐体不是很高，可以不用考虑风荷载等动力荷载的作用。其基础形式一般是用条石或料石砌成浆砌条石基础。并满足一定的高程差即可。如下如 2-4 所示。“集装箱式”设备基础，由于其荷载不是很大，而且对基础的要求不是很高，因此“集装箱式”设备基的处理础相对简单。其基础形式一般有两种。一种是在“集装箱式”设备的角部处垫上条石或料石，作为支座（如下图 2-5所示）。另一种是用粘土砖或条石（料石）砌筑成浆砌条石基础。然后将“集装箱式”设备放置于浆砌条石基础之上（如下图 2-6 所示）。现有的条形基础类设备基础存在很多的不足，具体情况如下： （1）一般情况下设备的净重设备上荷载不是很大，而且设备很少有满载的情况。条石基础的轴心抗压强度很高。一般的花岗岩粗料石，其石材轴心抗压强度可达到 128.5MPa。所以其承载力富余值很大，条石的承载力没有得到充分你的利用。 （2）石头价格较贵。建筑物基础所用的石头主要是粗料石。石头须经大型机械开槽，休整。普通的工程用粗料石价格一般在 60 元/m3，毛石的价格一般为 48 元/m3，料石价格最高可达 200 元/m3。其他种类的条石价格要更贵一些。因此这种基础的费用要相对较高。
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3 泥浆储备罐基础——分层装配式钢框架基础 .........48
3.1 泥浆储备罐 ....... 48
3.2 泥浆储备罐基础要求 ....... 49
3.3 泥浆储备罐传统的基础形式 ........ 49
3.3.1 传统基础形式 ....... 49
3.3.2 传统基础形式存在的不足 .... 49
3.4 泥浆储备罐基础设计 ....... 50
3.5 泥浆储备罐钢桁架基础 MIDAS 抗震分析 ...... 56
3.6 泥浆储备罐基础现场试验 ........... 59
3.6.1 现场试验目的 ....... 59
3.6.2 现场试验内容 ....... 59
3.6.3 现场试验步骤 ....... 60
3.6.4 现场试验结果 ....... 65
3.7 本章小结 .......... 67
4 施工工艺流程设计 ........69
4.1 条形基础类设备基础施工工艺流程设计 ...... 69
4.2 泥浆储备罐基础施工工艺流程设计 .......... 83
4.3 本章小结 .......... 91
5 技术经济分析 .........92
5.1 条形基础类设备基础技术经济分析 .......... 92
5.2 泥浆储备罐基础技术经济性分析 .... 98
5.3 本章小结 ......... 102
5 技术经济分析
钻井附属设备基础模块化技术研究中提出的两种装配式基础，这两种基础跟传统的基础形式相比，到底有没有优势？优势又在哪些方面呢？下面就从技术、经济以及环保等方面分别对两种装配式基础进行分析。
5.1 条形基础类设备基础技术经济分析
传统的现浇条石基础，在施工现场需要耗费大量的浇注养护时间。一般情况下，这段时间大概是 10~14 天。在这期间，不仅需要支付工人的人工养护费用，而且会影响整个钻井工程的施工进度，进而影响到公司的即时效益。 而装配式“卧式”油罐基础，由于构件全部是由预制场提前制作完成。完全省去了现场浇注养护的工序。装配式基础拼装完成之后即可投入使用。 通过传统的现浇条石基础和装配式油罐基础之间的对比可以看出，装配式“卧式”油罐基础的施工工期比传统的现浇条石基础的施工工期节约 10~14天的时间。节约工期方面的影响十分明显。 传统的现浇条石基础需要支模、浇注垫层，而且上部浆砌条石基础也有一定的技术要求。支模需要支模工，砌条石需要专门的条石工。因此，传统基础要求施工人员具有相应的技术基础才能完成。 装配式“卧式”油罐基础完全由工厂化预制，在现场不需要太多工序，只需要把基础的定位尺寸放线放出来，之后便可以进行装配式基础的拼装工作。装配式模块质量较轻，1~2 人便可轻松搬运，而且配有专门的夹具，搬运起来个更加方便快捷。 因此，装配式“卧式”油罐基础在施工的难易程度上明显占优。
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结论
(1)开发了两种钻前工程附属设备基础的模块化技术。针对设备基础各自的特点和要求，设计了两种装配式模块化基础形式，并给出了模块化设计的图纸和相应技术的施工工艺。
(2)完成模块化设备基础的现场试验。现场试验结果表明，条形基础类设备基础和泥浆储备罐基础的模块化技术是安全可行的。通过现场试验的检验，说明模块化技术是值得推广的。
(3)通过技术、经济和环保三个方面，对传统基础和装配式模块化基础进行技术经济性分析。结果表明，装配式基础的可循环利用的特性相对传统基础有一定的优势。
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参考文献(略)