BACK-CALCULATING DESIGN PARAMETERS FOR PILES IN MARINE SOILS FROM HIGH-STRAIN DYNAMIC TESTS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (MS thesis of Mr Ahmed Bukhary) Draft_1.pdf - Accepted Version Download (5MB) | Preview

Arabic Abstract

مع تزايد الحاجة إلى تطوير حقول نفطية هامشية، واستمرار الاكتشافات النفطية الجديدة في جميع أنحاء العالم، كثيرا ما يتم تشييد المنشآت البحرية في المناطق التي توجد فيها عادة تربة طينية او رملية بما فيها التي تحتوي رواسب جيرية حديثة لا يمكن التنبؤ بسلوكها. الجسيمات المكونة لهذه الرواسب متغيرة للغاية، وتتألف من بقايا الهياكل العظمية للكائنات البحرية. غالبا ما تؤسس المنشآت البحرية على خوازيق في هذه المواد. تستند الطريقة المتبعة حاليا لتصميم هذه الخوازيق البحرية على معيار المعهد الأمريكي للبترولRP 2Geo APIومن ثم التحقق من هذه المعاملات عن طريق نظام CAPWAP لتقدير القدرة التحميلية للخازوق عن طريق الاحتكاك والارتكاز. فكرة هذا المشروع نبعت نتيجة لزيادة الوعي داخل صناعة النفط بأن منهجية التصميم هذه متحفظة وبالتالي تقود الى نتائج غير اقتصادية ومكلفة. تقيم هذه الدراسة درجة هذا التحفظ الزائد من خلال إجراء تحليل خلفي لعوامل التصميم، وإجراء تحليلات إحصائية للبيانات المجمعة. وقد تم جمع أكثر من 100 تقرير جيوتقني بحري وتقارير مراقبة أداء الخوازيق ديناميكيا لعدد من المنصات البحرية التي تم تركيبها في 5 حقول رئيسية في الخليج العربي. وقد جمعت البيانات اللازمة من الخوازيق التي تم عليها إعادة الطرق من التقارير. تم حساب عوامل التصميم عكسيا ومن ثم تحليلها إحصائيا. وخلصت الدراسة إلى وجود عامل تحفظ يبلغ 2.36, 1.50, 2.03, 1.71 و 1.76 لطبقات رمل السيليكا المفككة جدا, المفككة, المتوسطة الكثافة, الكثيفة, والكثيفة جدا، على التوالي. بينما وجد عامل تحفظ قدره 3.67 للتربة الرملية الكربونية. وبالمثل، تم تقدير عامل تحفظ للطبقات الطينية والتي لها نسبة زيادة تصلب (OCR) تساوي 1، OCR بين 1 و4، وOCR أكبر من 4 عند 1.90, 1.44, و 1.35 على التوالي. تم اقتراح عوامل تحفظ معدلة استناداً الى نتائج تقييم احصائي للفرق بين معاملات التصميم المحسوبة والمقدرة بمعيار API ونظام CAPWAP على التوالي. وعلاوة على ذلك، تمت دراسة نسبة سحق الرمال الكربونية البحرية عن طريق تجارب معملية وتمت المقارنة مع عينة رمل الكوارتز. أظهرت نتائج الاختبارات ان متوسط قابلية السحق 65٪ للرمل الكربوني، مقابل 2٪ فقط بالنسبة لرمال الكوارتز.

English Abstract

With the increasing need to develop more marginal oilfields, and continuing new finds worldwide, offshore structures are now frequently constructed in regions where unpredictable clay and sand including young calcareous sediments, are predominately present. The constituent particles of calcareous sediments for instance, are highly variable, consisting of the skeletal remains of marine organisms or precipitate grains. Offshore structures are often founded on piles in these materials. The present methodology of design parameters of these piles is based upon geotechnical investigation, and adopting the American Petroleum Institute standard (API RP 2Geo), and verified using high strain pile test results. The initiation of this research was a result of increasing awareness within the oil industry that this design methodology is overconservative. The study evaluates the degree of this overconservatism through performing back-analysis of soil parameters, and carrying out statistical analysis on the collected data. Over 100 offshore geotechnical investigation and dynamic pile monitoring (DMS) reports were collected for a number of marine platforms installed at 5 major fields within the Arabian Gulf. Necessary data of piles which restrike was performed on were compiled from the reports. Design parameters were back-calculated and then statistically analysed. The study concluded that the relationship between DMS and API design parameters varies, generally with DMS parameters being larger. Regression plots yielded an overconservative factor of 2.36, 1.50, 2.03, 1.71, and 1.76 for very loose, loose, medium dense, dense, and very dense silica sand layers, respectively. While for carbonate sand, the overconservative factor was as high as 3.67. Similarly, overconservative factor for clayey layers with OCR = 1, 1 < OCR ≤ 4, and OCR > 4 were estimated at 1.90, 1.44, and 1.35, respectively. Furthermore, adjusted overconservative factors were suggested based on statistical evaluation of the difference between the DMS and API design parameters for sand and clay. Moreover, the crushability of marine carbonate sands was investigated by means of an experimental programme and compared with that of quartzitic sand. Test results showed an average crushability of 65% for carbonate sand, compared to a negligible 2% for quartzitic sand.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Civil Engineering > Geotechnical Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor:	Al-Shayea, Naser
Committee Members:	Kuppalli, Prakasha and Abduljauwad, Sahel
Depositing User:	AHMED BUKHARY (g201402400)
Date Deposited:	08 Aug 2017 11:10
Last Modified:	30 Dec 2020 13:05
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140425