Усовершенствованный ледостойкий опорный блок морской буровой платформы
IMPROVED ICE-RESISTANT SUPPORT BLOCK OF OFFSHORE DRILLING PLATFORM

Изобретение относится к строительству морских - сооружений разведки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, преимущественно на мелководном континентальном шельфе, дно которого имеет большой слой илистых отложений.
При монтаже платформ для бурения на таком шельфе возникают сложные технические проблемы, связанные с установкой его на илистое дно.
Известен ледостойкий опорный блок морской буровой платформы (патент РФ №2249079, опубл. 27.03.2005), содержащий соединенные с ростверком опорные колонны и подводный ростверк, выполненный в виде двухъярусной фермы, образованной вертикальными свайными обоймами и горизонтальными связями, выполненными в виде плавучих емкостей, из труб круглого сечения. Принят за прототип.
Недостаткам известной конструкции является то, что круглое сечение горизонтальных связей нижнего яруса фермы обеспечивает уменьшенную площадью опирания, что в свою очередь за счет удельного давления ростверка па илистое дно провоцирует дальнейшее погружение ростверка в илистое дно при введении и заглублении крепежных свай, исключая тем самым свободный доступ к коммуникациям бурильной платформы, расположенным в межъярусном пространстве.
Технической задачей усовершенствованного лсдостойкого опорного блока морской буровой платформы является создание ледостойкого опорного блока полностью отвечающим условиям установки на глубоком илистом слое дна со свободным доступом к коммуникациям бурильной платформы, проведенным в межъярусном пространстве.
Техническим результатом изобретения является упрощение монтажа платформы со свободным доступом к коммуникациям платформы и обеспечение закрепления опорного блока в строго вертикальном положении на имеющем большие илистые отложения ровном или наклонном дне моря.
Указанный технический результат достигается тем, что усовершенствованный ледостойкий опорный блок морской буровой платформы содержит подводный ростверк, выполненный в виде двухъярусной фермы, образованной вертикальными свайными обоймами и горизонтальными связями, а также соединенные с ростверком опорные колонны, где горизонтальные связи ростверка выполнены в виде плавучих емкостей, при этом особенность связей нижнего яруса фермы, разделенных водонепроницаемыми перегородками на отсеки, снабженными средствами балластировки, заключается в том, что они выполняются из труб квадратного сечения.
Приведенные выше существенные признаки изобретения необходимы и достаточны для осуществления изобретения и достижения технического результата во всех случаях, подпадающих под правовую защиту.
Изобретение по объекту - способ также характеризуется тем, что балластировку отсеков плавучих емкостей и заглубление крепежных свай производят попарно в диагональных плоскостях относительно центра нижнего яруса ростверка.
Эти признаки являются частным случаем исполнения изобретения и отнесены к факультативным признакам.
Причинно-следственная связь существенных признаков и достигаемого технического результата состоит в следующем.
Выполнение горизонтальных связей ростверка в виде плавучих емкостей позволило использовать прочностные элементы конструкции в качестве плавсредств и за счет этого избавиться от применения постоянных или временных понтонов для буксировки опорного блока к месту бурения скважин.
Разделение плавучих емкостей водонепроницаемыми перегородками на отсеки, снабженные средствами контролируемой балластировки, позволило обеспечить плавное опускание ростверка при вертикальном расположении опорных колонн в верхнюю зону илистой части дна акватории, а при необходимости производить выравнивание дифферента и крена и достигать нулевой плавучести на заданной глубине погружения в илистой части грунта и удерживать блок в этом положении во время заглубления крепежных свай и закрепления их на свайных обоймах.
Расположение балластируемых отсеков по периметру нижнего яруса фермы позволило придать устойчивость опорному блоку при буксировке и погружении на расчетную глубину без дифферента и крена в строго вертикальном положении опорных колонн даже при среднем волнении моря.
Балластировка плавучих емкостей до их погружения на 0,5 высоты нижнего яруса ростверка в илистую часть дна акватории позволила создать условия для монтажных и контрольно-профилактических работ и осмотров технологических коммуникаций, расположенных между ярусами ростверка буровой платформы. Применение труб квадратного сечения в качестве связей нижнего яруса фермы дает возможность увеличить площадь опирания и минимизировать удельное давление ростверка на илистое дно, и исключить дальнейшее погружение в илистое дно при введении и заглублении крепежных свай.
Введение крепежных свай в обоймы ростверка, зависшего в верхней зоне илистой части дна, и их заглубление через илистую в твердую часть морского дня позволило обеспечить надежное закрепление буровой платформы при воздействии горизонтальных нагрузок.
Балластировка отсеков плавучих емкостей и заглубление крепежных сваи попарно в диагональных плоскостях, проходящих через центр нижнего яруса ростверка, исключает появление дифферента и крена опорного блока во время его закрепления на дне моря.
На фиг. 1 показан ледостойкий опорный блок, вид сбоку; фиг. 2 - то же, вид сверху; фиг. 3 - место I на фиг. 1, показана крышка средних обойм; фиг. 4 - место II на фиг. 1, показан отсек внешнего продольного звена нижнего яруса ростверка, вид с частичным разрезом; фиг. 5 - сечение а-а на фиг. 4, показана перегородка внешнего отсека продольного звена; фиг. 6 - показан отсек дополнительной емкости, вид сбоку с частичным разрезом; фиг. 7 - то же, вид по стрелке “А” на фиг. 6; фиг. 8 - сечение б-б на фиг. 6, показана перегородка отсека дополнительной емкости; фиг. 9 - схема балластировки отсеков плавучих емкостей и заглубления крепежных свай; фиг. 10 - схема заглубления крепежных свай; фиг. 11 - показана буксировка опорного блока в зону бурения скважин, фиг. 12 - показана установка опорного блока в зоне бурения скважин и закрепление его на дне акватории.
Ледостойкий опорный блок (фиг. 1 и 2) содержит ростверк 1 и закрепленные на нем опорные колонны 2. Ростверк 1 представляет собой пространственную ферму из нижнего 3 и верхнего 4 ярусов, образованных герметичным сварным соединением продольных 5 и поперечных 6 отрезков труб, в узлах соединений которых выполнены вертикальные обоймы 7 для установки и соединения с обоймами 7 крепежных свай 8 (фиг. 12). Расположенные по центру ярусов 3 и 4 обоймы 7, являющиеся плавучими емкостями, закрыты сверху съемными крышками 9. Балластировку этих емкостей проводят путем съема указанных крышек. Расположенные на внешних сторонах нижнего яруса 3 ростверка 1 продольные 5 и поперечные 6 отрезки (фиг. 4) разделены водонепроницаемыми перегородками 10 на герметичные отсеки 11, каждый из которых снабжен краном 12 подачи балластной воды и вентилем 13 отвода воздуха. В одном из примеров с выполнения опорного блока (фиг. 6 и 7) на продольных внешних отрезках труб нижнего 3 яруса перегородками 15 с образованными сверху них отверстиями 16 на сообщающиеся отсеки 17, крайний и средний из которых снабжены кранами 18 подачи балластной воды, а каждая пара крайних отсеков соединена с воздухоотводящими трубами 19, свободные концы которых выведены на уровень верхнего яруса 4 ростверка 1 для подключения гибких шлангов с запорными вентилями (не показаны) для отвода из отсеков воздуха.
Опорные колонны 2 прикреплены к ярусам 3 и 4 ростверка 1 горизонтальными трубами 20 (фиг. 1 и 2) и дополнительно раскосами к верхнему 4 ярусу, которые являются силовыми элементами, воспринимающими волновую и ледовую нагрузку на опорный блок. Каждая колонна 2 имеет защитный кожух 22.
1
1
1
15
1
1
1
12
1
1
Опорный блок изготавливают и собирают в сухом доке акватории порта и после заполнения дока водой балластируют срединные обоймы 7, которые одновременно являются плавучими емкостями, путем открывания крышек 9 по схеме 1-4 (фиг. 9) для выравнивания осадки опорного блока по транспортную ватерлинию и буксируют его в проектном положении судном с малой осадкой по акватории континентального шельфа в зону месторождения газа или нефти. Затем попарно в диагональных плоскостях Н-Н относительно центра нижнего яруса ростверка водолазы последовательно открывают краны 12 по схеме 5-30 и регулируют поступление воды в отсеки 11 и 16 скоростью отвода воздуха через вентили 13 и воздушные трубы 18 до погружения опорного блока в илистый слой на 0,5 высоты нижнего 3 яруса ростверка 1 и создают ему нулевую плавучесть с опорой на верхнюю зону илистых отложений. При необходимости, регулируя балластировку соответствующих отсеков 11 и 16, проводят выравнивание дифферента и крена и вводят в обоймы 7 крепежные сваи 8 и заглубляют их через илистую в твердую часть дна моря попарно в диагональных плоскостях Н′-Н′ относительно центра нижнего яруса ростверка по схеме 1′-20′, после чего крепежные сваи соединяют сваркой или бетонированием с обоймами 7. В таком положении закрепленного на дне моря опорного блока трубопровод 23 транспортировки газа или нефти и другие технологические коммуникации буровой платформы находятся над илистым слоем между ярусами ростверка 1 и доступны для профилактических осмотров и ремонта. Опорный блок таким образом подготовлен к монтажу площадок верхних строений, силового и технологического оборудования буровой платформы.
Применение заявляемого изобретения позволяет ускорить и упростить монтаж морской буровой платформы на мелководном с большой глубиной илистых отложений дне континентального шельфа.