7. Патентный обзор Способ сооружения морского технологического комплекса

Мищевич Виктор Ильич, Мищевич Сергей Викторович,

Стаценко Григорий Вячеславович

Патент № 2405084

Изобретение относится к освоению подводных месторождений полезных ископаемых, преимущественно жидких и газообразных, к сооружению технологических комплексов, включающих морские платформы, при широком диапазоне внешних условий, характеристик грунтов морского дна и глубины их установки. Способ включает анализ горизонтальных и вертикальных нагрузок, действующих на основания платформ в зависимости от внешних условий среды и глубины их установки, согласно которым определяют периоды благоприятной эксплуатации - безветренный и межледовый, периоды неблагоприятной эксплуатации - ледовый и/или ураганный, а также периоды повышения сейсмической активности и периоды появления цунами. При выбранных габаритных размерах верхней части платформы в плане и толщины ледового поля, характеризующей усилие сдвига, определяют величины внешних и вертикальных нагрузок на основание платформы, а также зависимости допустимых суммарных нагрузок при изменении количества опор и цементируемых свай при различных глубинах и наперед заданном запасе прочности. На основе последних строят номограммы, определяющие границы допустимых нагрузок на основания морских платформ при эксплуатации в круглогодичном или в сезонных периодах. Причем на основе номограмм, определяющих границы допустимых нагрузок на основание морской платформы, осуществляют выбор трапецеидальной или призматической конструкции основания платформы, а также необходимость использования искусственной гравитации или использования понтонных устройств. После анализа определяют схему обустройства технологического комплекса. При этом для эффективного противодействия внешним нагрузкам каждое основание платформы жестко связывают с донной плитой. Донную плиту крепят к твердому грунту с помощью цементируемых свай. На опоры основания платформы устанавливают верхнюю палубу, на которой располагают устьевое оборудование технологических скважин, а сверху устанавливают технологические модули. Причем верхнюю палубу располагают ниже уровня моря для обеспечения возможности прохода ледового покрова и/или айсбергов, и/или нижней границы волны при прохождении урагана или цунами. Технологические модули выполняют самоходными и специализированными. Эксплуатацию технологических модулей производят в благоприятные периоды, а для неблагоприятных периодов назначают внешнюю предельную нагрузку, в соответствии с которой закрывают технологические скважины. Затем специализированные технологические модули отстыковывают от верхней палубы основания и отводят на сервисную базу. При этом по крайней мере одну верхнюю палубу снабжают выдвижной палубой, телескопически связанной с опорами основания с помощью выдвижных опор. Производят стыковку выдвижной палубы с самоходным технологическим модулем в благоприятный период, а в неблагоприятный период, после отстыковки выдвижной палубы и самоходного технологического модуля, выдвижную палубу опускают и располагают ниже уровня моря на расстоянии, обеспечивающем отсутствие взаимодействия элементов основания морской платформы с ледовым полем, или айсбергами, или ураганами, или с цунами. Изобретение позволяет повысить надежность сооружения морских платформ. 8 з.п. ф-лы, 16

Область техники

Изобретение относится к освоению подводных месторождений полезных ископаемых, преимущественно жидких и газообразных, к сооружению технологических комплексов, включающих морские платформы, при широком диапазоне внешних условий, характеристик грунтов морского дна и глубины их установки.

Сущность изобретения.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи достижения универсального подхода к проектированию и эксплуатации морских платформ с учетом природно-климатических условий и расширения диапазона глубин их сооружения.

Указанная цель достигается тем, что реализуется способ сооружения и эксплуатации морского технологического комплекса, заключающийся в анализе горизонтальных (P_л) и вертикальных (P _в) нагрузок, действующих на основания платформ (L_п ) в зависимости от внешних условий среды и глубины их установки (H_м), согласно которым определяют периоды благоприятной эксплуатации - безветренного и межледового, периоды неблагоприятной эксплуатации - ледовый и/или ураганный, а также периоды повышения сейсмической активности и периоды появления цунами, после чего определяют схему обустройства и эксплуатации технологического комплекса, причем определяют величину внешних нагрузок на основание платформы при выбранных габаритных размерах верхней части платформы в плане и толщины ледового поля, характеризующей усилие сдвига P_л=L₁h× , где P_л - ледовая нагрузка, L₁ - поперечные габариты основания платформы, h - толщина ледового поля, - предел прочности ледового поля, также определяют величину вертикальных нагрузок на основание платформы от изменения внешних условий, в частности от толщины ледового поля, характеризующей опрокидывающий момент P_в=P_лH_м /L₂, где P_в - вертикальная нагрузка, P _л - ледовая нагрузка, H_м - глубина установки основания платформы, L₂ - расстояние между опорами платформы у основания, определяют зависимости допустимых суммарных нагрузок при изменении количества опор и цементируемых свай, при различных глубинах и наперед заданном запасе прочности k-P _cв=kN _св, где P_cв - общая нагрузка на сваи, N - количество свай, _св - допустимая нагрузка на сваю, на основе последних строят номограммы, определяющие границы допустимых нагрузок на основания морских платформ при эксплуатации в круглогодичном или в сезонных периодах - P_в<P_св.

Кроме того, на основе номограмм, определяющих границы допустимых нагрузок на основание морской платформы в зависимости от глубины ее установки, осуществляют выбор трапецеидальной или призматической конструкции основания платформы, а также необходимость использования искусственной гравитации или использования понтонных устройств, после чего определяют схему обустройства технологического комплекса и схему его эксплуатации в целом.

Для эффективного противодействия внешним нагрузкам каждое основание платформы жестко связывают с донной плитой, донную плиту крепят к твердому грунту с помощью цементируемых свай, на опоры основания платформы устанавливают верхнюю палубу, на которой располагают устьевое оборудование технологических скважин, сверху устанавливают технологические модули, причем верхнюю палубу располагают ниже уровня моря для обеспечения возможности прохода ледового покрова, и/или айсбергов, и/или нижней границы волны при прохождении урагана или цунами, а технологические модули выполняют самоходными и специализированными, их эксплуатацию производят в благоприятные периоды, а для неблагоприятных периодов назначают внешнюю предельную нагрузку, в соответствии с которой закрывают технологические скважины, затем специализированные технологические модули отстыковывают от верхней палубы основания и отводят на сервисную базу.

Количество опор и соответственно цементируемых свай определяют согласно расчетным путем исходя из условия противодействия наперед заданным внешним нагрузкам - опрокидывающему моменту и/или сопротивлению сдвига с учетом наперед заданного коэффициента запаса прочности.

В предпочтительном варианте, по крайней мере, одну верхнюю палубу снабжают выдвижной палубой, телескопически связанной с опорами основания с помощью выдвижных опор, производят стыковку выдвижной палубы с самоходным технологическим модулем в благоприятный период, а в неблагоприятный период, после отстыковки выдвижной палубы и самоходного технологического модуля, выдвижную палубу опускают и располагают ниже уровня моря на расстоянии, обеспечивающем отсутствие взаимодействия элементов основания морской платформы с ледовым полем, или айсбергами, или ураганами и или с цунами.

Причем опоры основания выполняют в виде модулей, жесткую связь которых осуществляют с помощью соединительных элементов.

Для повышения надежности работы морской платформы основание выполняют с искусственной гравитацией, при которой используют натяжные элементы, которые располагают между верхней палубой и донной плитой основания, при этом количество натяжных элементов определяют расчетным путем исходя из усилия необходимого натяжения, которое совместно с весом основания и с весом самоходного специализированного технологического модуля обеспечивает противодействие наперед допустимым внешним нагрузкам - опрокидывающему моменту и/или сопротивлению сдвига.

Для упрощения монтажа и демонтажа морской платформы связь цементируемых свай с донной плитой, донной плиты с основанием, натяжных элементов с донной плитой осуществляют с помощью соответствующих байонетных соединений.

Для повышения надежности на верхней палубе располагают гидравлическую систему выравнивания нагрузок на натяжные элементы, которая включает в себя систему гидроцилиндров, корпуса которых гидравлически связаны между собой замкнутым трубопроводом и жестко связаны с верхней палубой, а плунжеры взаимодействуют через клиновое соединение с соответствующим натяжным элементом.

Для обеспечения необходимой устойчивости морской платформы при повышенных глубинах основание выполняют с дополнительно устанавливаемыми понтонами, подъемную силу которых в соответствии с глубиной установки платформы определяют расчетным путем с учетом веса основания платформы и водоизмещения самоходного технологического модуля.

Для повышения устойчивости платформы основание морской платформы дополнительно снабжают тросовой системой, один конец каждого троса которой крепят к верхней части основания, а другой - к периферийной цементируемой свае.

Кроме того, сооружение каждой морской платформы осуществляют с помощью понтонных транспортных средств или с использованием подъемных средств, установленных на специальном плавучем средстве, в виде катамарана методом сверху-вниз на месте установки основания до достижения высоты основания и донной плиты наперед заданного уровня, после чего производят установку цементируемых свай и их жесткую связь с донной плитой основания платформы.