НЕФТЕДОБЫВАЮЩАЯ ПОДВОДНАЯ ПЛАТФОРМА

Полезная модель относится к судостроению, а точнее к строительству платформ для бурения скважин и эксплуатации нефтяных месторождений на шельфе и предназначено, преимущественно, для применения в районах с экстремальными гидрологическими, метеорологическими и ледовыми условиями, например, на шельфе северных морей.
Известны нефтедобывающие подводные платформы, предназначенные для производства буровых работ на дне морей и океанов, выполненные в виде подводной лодки с легким корпусом и прочным корпусом с размещенным в ней функциональным оборудованием для жизнедеятельности людей, а также с буровым оборудованием (см. патенты РФ №2108264, МПК В63В 35/44, 1998 г. и №2081289, МПК Е21В 7/12, 1997 г.).
В этих изобретениях предусмотрено наличие вертикального прочного корпуса платформы для размещения в нем технологического горного оборудования. Но габариты вертикального корпуса, и особенно его высота могут значительно влиять на остойчивость платформ в процессе ее погружения и всплытия.
В качестве прототипа принято трехкорпусное подводное судно, содержащее, как минимум три, связанных друг с другом прочных корпуса, размещенных симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии, снабженное средствами регулирования крена и дифферента при погружении и всплытии (см А.С. №668187, МКИ В63В 1/12).
Стационарные подводные платформы должны иметь значительную вместимость накопительных емкостей для размещения в них добываемого продукта. Если увеличить габариты легких корпусов прототипа, то это ограничит мобильность судна и исключит эффективность применения горизонтальных рулей при погружении и всплытии, т.е. прототип перестанет быть геологоразведочным судном, но не трансформируется в платформу без существенных изменений и дополнений.
Однако, трудно представить подводную добывающую платформу без использования прочных корпусов, аналогичных корпусам подводных лодок, и без горного технологического оборудования.
Задачей, на решение которой, направлено предлагаемое техническое решение, является обеспечение остойчивости при погружении (всплытии) платформы при постановке на грунт и стыковке со скважиной.
Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении мобильности платформы и ее остойчивости при погружении (всплытии) в процессе постановки на грунт и стыковке со скважиной.
Поставленная задача решается тем, что нефтедобывающая подводная платформа, содержащая, как минимум три, связанных друг с другом прочных корпуса, размещенных симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии, снабженная средствами регулирования крена и дифферента при погружении и всплытии, отличается тем, что средний из корпусов установлен вертикально, а боковые корпуса установлены горизонтально и использованы в качестве несущих конструкций для общего легкого корпуса, выполненного с охватом обоих горизонтальных корпусов, с образованием в плане фигуры симметричной относительно вертикальной оси симметрии, проходящей через центр тяжести подводной платформы, предпочтительно, прямоугольника, при этом полость общего легкого корпуса разделена на отдельные отсеки и снабжена средствами балластирования, кроме того, средства регулирования крена и дифферента при погружении и всплытии включают постановочные якорные блоки, выполненные с возможностью синхронизированной отдачи-выборки якорной цепи, и установлены по периметру общего легкого корпуса, предпочтительно симметрично относительно вертикальной оси симметрии, проходящей через центр тяжести подводной платформы, при этом, на палубе общего легкого корпуса жестко закреплены дополнительные легкие корпуса, снабженные средствами балластирования, выполненные одинаковыми по объему и форме, установленные симметрично относительно оси симметрии, проходящей через центр тяжести подводной платформы, кроме того, общий легкий корпус и дополнительные легкие корпуса, выполнены с возможностью приема и отгрузки углеводородов и снабжены средствами защиты окружающей среды от утечек углеводородов.
Сопоставительный анализ существенных признаков аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию «новизна»
При этом совокупность существенных признаков формулы полезной модели позволяет обеспечить мобильность платформы и ее остойчивость при погружении (всплытии) в процессе постановки на грунт и стыковке со скважиной.
На фиг.1 показана принципиальная схема нефтедобывающей подводной платформы поперечное сечение; на фиг.2 - проекция сверху.
На чертежах показаны: 1 - прочные горизонтальные корпуса; 2 - прочный вертикальный корпус; 3 - плоскость симметрии; 4 - общий легкий корпус; 5 - вертикальная ось симметрии, 6 - центр тяжести подводной платформы; 7 - якорный блок; 8 - дополнительные легкие корпуса и 9 - опоры.
Прочные горизонтальные 1 и вертикальный 2 корпуса размещены симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии 3. Боковые прочные корпуса 1, установленные горизонтально использованы в. качестве несущих конструкций для общего легкого корпуса 4, который выполнен с охватом обоих горизонтальных прочных корпусов 1, с образованием в плане фигуры (предпочтительно, прямоугольника) симметричной относительно вертикальной оси симметрии 5, проходящей через центр тяжести 6 подводной платформы. Прочные горизонтальные корпуса 1 предназначены для размещения энергетических устройств, систем управления при погружении и всплытии, лифтовых аппаратов (для замены или эвакуации команды), мастерских, бытового обеспечения команды, сепараторов для очистки замещаемой нефтью забортной воды в легких корпусах и т.д., которые на чертежах не показаны. Они связаны друг с другом и прочным вертикальным корпусом 2 трубчатыми переходами (на чертежах не показаны). Прочный вертикальный корпус 2 предназначен для размещения технологического оборудования для эксплуатации скважины, труб, растворов и т.д. Прочные горизонтальные корпуса 1, целесообразно разделить на отсеки, снабженные водонепроницаемыми переборками, с соответствующими герметичными люками. Общий легкий корпус 4 связан жесткими связями с прочными горизонтальными 1 и вертикальным 2 корпусами. Полость общего легкого корпуса 4 разделена на отдельные отсеки (на чертежах не показаны) и снабжена средствами балластирования например, насосами (на чертежах не показаны). Средства регулирования крена и дифферента при погружении и всплытии включают постановочные якорные блоки 7, выполненные с возможностью синхронизированной отдачи-выборки якорной цепи, и установленные по периметру общего легкого корпуса 4, предпочтительно симметрично относительно вертикальной оси симметрии 5, проходящей через центр тяжести 6 подводной платформы (в данном случае они размещены по углам общего легкого корпуса 4). На палубе общего легкого корпуса 4 жестко закреплены дополнительные легкие корпуса 8, снабженные средствами балластирования (на чертежах не показаны), выполненные одинаковыми по объему и форме, установленные симметрично относительно оси симметрии, проходящей через центр тяжести подводной платформы. Общий легкий корпус 4 и дополнительные легкие корпуса 8 выполнены с возможностью приема и отгрузки углеводородов и снабжены средствами защиты окружающей среды от утечек углеводородов (вышеупомянутыми сепараторами для очистки замещаемой нефтью забортной воды).
Кроме того, полости легких корпусов 4 и 8 разделены на отдельные балластные отсеки, аналогично конструкциям военных подлодок, для улучшения процесса их балластирования.
Прочный вертикальный корпус 2 выполнен общей высотой не менее 20-25 метров, из расчета, чтобы в нем кроме технологического оборудования был запас высоты, как минимум, на полторы длины стандартных буровых труб.
Постановочные якорные блоки 7 выполнены известным образом, при этом каждый из них содержит лебедку с электроприводом и средство синхронизации работы приводов всех лебедок (названные механизмы и приборы на чертежах не показаны) с возможностью синхронизированной отдачи-выборки якорной цепи, и установлены по периметру легкого корпуса 4, предпочтительно симметрично относительно вертикальной оси симметрии 5, проходящей через центр тяжести 6 подводной платформы.
Подводная платформа работает следующим образом. К месту постановки ее буксируют на плаву. В заданной точке погружения на удалении от бортов платформы опускают постановочные якоря блоков 7, соответственно, вытравливая якорные цепи. Затем заполняют водой отсеки общего легкого корпуса 4 и одновременно и равномерно натягивают якорные цепи блоков 7. В положении, когда палуба общего легкого корпуса 4 опустится до уровня воды, при условии отсутствия дополнительных легких корпусов 8, платформа приобрела бы нулевую плавучесть. Это значит, что вертикальный прочный корпус 2 плавает в воде как бы сам по себе. Приблизительный угол крена для его опрокидывания нетрудно посчитать. При диаметре 8 метров, высоте 25 метров и равномерном распределении массы оборудованием, критический угол крена (заката) будет около 17 градусов. Т.е. при таком крене платформа перевернулась бы. Быстро продуть балластные отсеки легкого корпуса 4 для выравнивания платформы затруднительно. Однако начальную фазу крена сдерживают якорные блоки 7. Этого может оказаться недостаточно. Поэтому, для надежности предусмотрены дополнительные легкие корпуса 8 с центром плавучести выше центра тяжести прочного вертикального корпуса 2. Дальнейшее погружение платформы продолжают заполнением отсеков дополнительных легких корпусов 8. Положительная плавучесть платформы уменьшается, но ее центр смешается выше общего центра тяжести платформы 6, что гарантирует ее от опрокидывания. При расчетной остаточной положительной плавучести, например в 20-50 тонн, балластировку отсеков дополнительных легких корпусов 8 прекращают и работают на погружение только якорными блоками 7. При подходе к грунту, также работая натяжением якорных цепей блоков 7, совмещают насадку платформы (превентор) в прочном вертикальном корпусе 2 с насадкой на устье скважины. Насадки на рисунке не показаны, т.к. они не фигурируют в сути данной заявки. После совмещения насадок балластные отсеки заполняют окончательно и платформа опорами 9 ложится на дно. Добываемой нефтью заполняют отсеки легких корпусов 4 и 8 методом вытеснения из них забортной воды. Вытесненную воду сепарируют от вкраплений нефтепродуктов и сбрасывают за борт. Для приема добытой нефти к зоне постановки платформы подходит танкер. С подводной платформы по гибкому шлангу перекачивают в танкер нефть, а отсеки общего легкого корпуса 4 вновь заполняют забортной водой. Вахтовую смену экипажа проводят с использованием известных на подводном флоте лифтовых капсул.