книги / Морская нефть. Развитие технических средств для освоения морских арктических месторождений нефти и газа. Переработка продукции скважин

лось тем, что в море Бофорта районы с глубиной от 40 до 45 м расположены на пути перемещения пакового льда, а проекты для этих условий еще не были разработаны. Очевидно, стоимость искусственных островов одноразового использования настолько высока, что их нецелесообразно применять при глубине моря более 30 м, тогда как строительство оснований многоразового использования в водах глубиной более 60 м экономически оправдано. На ри­ сунке 1.35, показана целесообразная с экономической точки зрения область применения оснований различного типа.

Рисунок 1.34 — О снования многоразового использования островного типа:

а — из мешков и труб с песком (IRP. 1,2); б — песчаное с гидростатическим подпором стенок (IRP. 3); в - из бутового камня (IRP. 4); г — бетонный кессон с песчаной засыпкой (IRP. 5,7); д — стальной кольцевой кессон (IRP. б, IRPM. 2,3); е — стальной кольцевой кессон с жесткой палубой (IRM. 4); ж — мембранный кессон фирмы «Шелл» (IRP. 8; IRM. 1); з — составленное из стальных кольцевых кессонов (IRM. 5)

Рисунок 1.35 — Область применения оснований различного типа:

1 — гравийные насыпные острова; 2 — песчаные намывные острова; 3 — основания островного типа многоразового использования^ — гравийные основания; 5 — конструкции конической формы; б — плавучие основания

Ранее разработанные основания рассчитывались на воздействия ледяных полей толщиной от 1,5 до 7,5 м. В проектах учитывалась также нагрузка от торосов и складок льда высотой от 6 до 40 м.

Выполнив классификацию имеющихся проектов, специалисты фирмы «Браун энд Рут» рассмотрели их более детально, выделив район эксплуата­ ции заказчика, состояние разработки и т. д.

Ниже приводятся рассмотренные проекты оснований для бурения по состоянию на 1983 г., которые успешно использовались и в более позднее время.

Гравитационное основание на насыпной подушке (рис. 1.36). Класси­ фикация: BGP. 1. Заказчик: лабрадорская группа нефтяных компаний. Со­ стояние разработки: техническое предложение. Район эксплуатации: шельф полуострова Лабрадор. Глубина моря от 90 до 150 м. Ледовая обстановка: одногодичные торосы высотой 4,5-9 м, многолетние льды толщиной 3-18 м, айсберги массой до 50 млн т.

Рисунок 1.36 — Гравитационное основание на насыпной подушке:

1 — технологическое оборудование; 2 — палуба; 3 — резервуары; 4 — балластные отсеки

Этот проект считался реальным для относительно большой глубины моря и выгодно отличающимся от проекта искусственного острова. Айсбер­ ги будут задерживаться насыпной подушкой, паковые плавающие ледяные поля — бетонной опорной колонкой. Основание предназначено для добычи и сжижения газа. Транспортирование газа осуществляется танкерами. Проект рассматривался как долгосрочный.

Основание на трех опорах для Северного моря (рис. 1.37). Классифика­ ция: BGP. 2. Заказчик: фирма «Экссон». Состояние разработки: техническое предложение. Район эксплуатации: бассейн Сейнт-Джордж в Беринговом море. Глубина моря от 90 до 150 м. Ледовая обстановка: ледяные поля толщиной до 0,9 м, рыхлые торосы высотой до 9 м; разрушающее давление льда 3,1 МПа.

эксплуатации: бассейн Сейнт-Джордж в Беринговом море. Глубина моря от 90 до 150 м. Ледовая обстановка: рыхлые торосы высотой до 6 м; разрушаю­ щее давление льда 3,1 МПа.

рый существенно снижает поперечную нагрузку. Основание можно было устанавливать на слабый грунт (допускае­

мое давление для глины от 53 до 80 Па, угол естественного откоса песка 32°). Бетонное коническое основание для добычи и хранения нефти (рис. 1.40). Классификация: BGP. 5. Разработчик: Калифорнийский универ­ ситет. Состояние разработки: техническое предложение. Район эксплуатации: бассейн Хоун в южной части Чукотского моря. Глубина моря до 45 м. Ледовая обстановка: торосы высотой до 24 м. Масса сооружения 88 тыс. т. Объем

нефтехранилищ 445 тыс. м3.

тие и выполняет функции ледолома. Консольная палуба в нижней части име­ ет коническую форму для предотвращения наползания льда.

Коническое стальное жесткое основание (рис. 1.41). Классификация: BGP 6. (устанавливаемое на морское дно, гравитационное, стационарное). Заказчик: компания «Шелл». Состояние разработки: технический проект. Район эксплуатации: море Бофорта у побережья полуострова Аляска. Глубина моря 14 м. Ледовая обстановка: ледяные поля толщиной до 2 м, многолетние торосы высотой до 15 м. Расчетная ледовая нагрузка: удельная 2,5 МН/м, сосредоточенная 4,5 МН.

Платформа состояла из двух частей. Нижняя часть — основание — пред­ ставляла собой усеченный конус с углом при вершине 90° и диаметром подошвы 107 м. Высота верхней цилиндрической части 27,4 м. Кон­ струкция герметичная составная.

Буровое оборудование располага­ лась на трехэтажной палубе внутри цилиндрической части. Основание удерживалось на дне балластом. На­ ружная обшивка конической части не контактировала с внутренними радиальными и концентрическими переборками. Ее жесткость обеспе­ чивалась балками, пропущенными

На стадии проектирования очень важно было оценить возможные размеры айсбергов, необходимые для расчета массы кольцевого отбойного устройства. По словам конструкторов, айсберги, плавающие в рассматриваемом регионе, имеют массу от 2 млн до 10 млн т и перемещаются со скоростью от 2,8 до 3,7 км/ч. Однако отбойное устройство строящейся гравитационной платфор­ мы рассчи тывалось на противодействие айсбергу, который может появиться здесь один раз в 10 тыс. лет (масса 10-50 млн т, скорость до 2,8 км/ч).

Конструкцию гравитационной платформы с кольцевым отбойным уст­ ройством нельзя назвать сложной. Не представляли труда и расчеты для опре­ деления действующих на платформу и отбойное устройство динамических нагрузок. На рис. 1.43 показаны основные моменты действия кольцевого от­ бойного устройства при столкновении с айсбергом. Общая масса платформы, рассчитанной на установку в точке с глубиной воды 85 м, составит 800 тыс. т на воздухе и 400 тыс. т в погруженном состоянии. В случае если айсберг мас­ сой 10-50 млн т столкнется с платформой, кольцевое отбойное устройство горизонтально переместится по неподвижному основанию и кинетическая энергия айсберга будет погашена за счет силы трения, возникшей между основанием и отбойным устройством (коэффициент трения 0,55). После удара отбойное устройство будет дебалластировано, возвращено в исходное положение с помощью лебедок и вновь заполнено балластом.

Отбойное устройство защищало от ударов опорную колонну платформы, внутри которой находилось все нефтедобывающее и буровое оборудование.

Айсберг массой до 10 млн т не мог сдвинуть отбойное устройство с места, при этом погашение кинетической энергии происходило за счет разрушения его поверхности. Этому способствовали выступы с острыми углами, распо­ ложенные по внешнему периметру отбойного устройства, которые концент­ рировали силу удара в отдельных зонах. Сместить кольцевое устройство по основанию мог только айсберг с массой до 50 млн т, причем сила трения погасила бы кинетическую энергию айсберга очень быстро и смещение было бы незначительным. Рассчитать точную величину смещения, необходимую для погашения кинетической энергии айсбергов различной массы и скорости перемещения, нетрудно. Получалось элементарное по конструкции устройст­ во, обладавшее способностью «гасить» огромные динамические нагрузки, возникающие при столкновении с айсбергами, и защищать от разрушения жизненно важные центры платформы. Именно сила трения между отбойным устройством и основанием платформы обеспечивала рассчитанные, неопас­ ные пределы динамических нагрузок, действующих на отбойные устройства. Расчеты показали, что гравитационная платформа с кольцевым отбойным устройством может выдерживать ударные нагрузки в несколько миллионов тонн.

Рисунок 1.43 — Гравитационная платформа с кольцевым отбойным устройством:

1 — платформа в нормальном положении; 2 — столкновение с айсбергом (воздействие ударных нагрузок); 3 — дебалластировка отбойного устройства; 4 — возвращение в исходное положение; 5 — балластировка; 6 — общий вид платформы

Бетонный остров для добычи нефти (рис. 1.44). Классификация: BGP. 8 (основание, устанавливаемое на дно, гравитационное, стационарное). Заказ­ чик: компания «Экссон». Состояние разработки: техническое предложение. Район эксплуатации: залив Нортон, Берингово море. Глубина моря от 9 до 30 м. Ледовая обстановка: одногодичный лед.

Сооружение состоит из бетонного основания восьмиугольной формы и палубы с технологическим оборудованием, установленной на опорные фер­ мы. Диаметр описанной окружности основания при слабом грунте — 143 м. Основание в виде пустотелого моноблока буксируют к месту установки на плаву, заполнил' водой и устанавливают на дно. Затем, при необходимости, оно может быть заполнено песком.