КОМПЛЕКС ДЛЯ ОТГРУЗКИ И ТРАНСПОРТИРОВКИ УГЛЕВОДОРОДОВ
COMPLEX FOR UNLOADING AND CARRYING HYDROCARBONS

Изобретение относится к области морских гидротехнических сооружений и может быть использовано при строительстве морских выносных ледостойких отгрузочных причалов, предназначенных для обеспечения бесконтактной швартовки танкеров в море и перегрузки на них углеводородов.
7
Известен комплекс для отгрузки и транспортировки углеводородов, включающий в себя морской отгрузочный причал и танкер для транспортировки углеводородов, при этом упомянутый отгрузочный причал выполнен в виде установленного на грунте опорного основания со смонтированным на нем верхним строением с поворотным швартовно-грузовым устройством (см. заявку WO 03/053774, МПК В3В 35/44 от 2002 г.). Недостатком указанного известного причала является невозможность его использования в ледовых условиях.
В настоящее время существует много типов отгрузочных причалов, в частности в справочнике «Single Point Moorings of the World» (seventh edition 2005/2006, Oilfield Publication Limited (OPL), England) приводятся данные по 580 отгрузочным причалам, имеющимся в мире, а также данные по челночным танкерам (Shuttle Tankers), специально оборудованным для работы с отгрузочными причалами.
Однако конструкций причалов, работающих при непосредственном воздействии на них ледовых образований, в данном справочнике нет.
Для работы в ледовых условиях известен комплекс для отгрузки и транспортировки углеводородов, включающий в себя морской ледостойкий отгрузочный причал и танкер для транспортировки углеводородов, при этом упомянутый отгрузочный причал выполнен в виде установленного на грунте ледостойкого опорного основания со смонтированным на нем верхним строением с поворотным швартовно-грузовым устройством (см. монографию А.Б.Золотухина, О.Т.Гудместад и др. «Основы разработки шельфовых нефтегазовых месторождений и строительство морских сооружений в Арктике». - М.: Нефть и газ РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2000 г. с.530, рис.8.13 - прототип).
В комплексе по прототипу отгрузочный причал состоит из сооружения башенного типа с ледостойким основанием в форме усеченного конуса, установленным на дне и закрепленным с помощью свай, и поворотным швартовно-грузовым устройством в верхней части. Танкер соединяется с поворотной частью причала с помощью швартовного каната.
Поворотное швартовно-грузовое устройство дает возможность танкеру свободно вращаться и занимать положение наименьшего сопротивления по отношению к направлению воздействия господствующих погодных факторов (волнение моря, течение, ветер, лед).
Недостатком прототипа является то, что танкер не защищен при операции загрузки нефти от воздействия ледовых образований и волнения моря, так как диаметр башни причала значительно меньше ширины танкера.
Такой комплекс требует постоянного ледокольного обслуживания для разрушения ледовых образований и создания свободной ото льда зоны свободной воды для обеспечения безопасной работы танкера.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности и безопасности эксплуатации комплекса «причал-танкер», особенно в ледовых условиях.
Это достигается в комплексе для отгрузки и транспортировки углеводородов, включающем в себя морской ледостойкий отгрузочный причал и танкер для транспортировки углеводородов, причем упомянутый отгрузочный причал выполнен в виде установленного на грунте ледостойкого опорного основания со смонтированным на нем верхним строением с поворотным швартовно-грузовым устройством, тем, что опорное основание в районе переменной ватерлинии выполнено в виде усеченного восьмигранного конуса с наклонными гранями с углом наклона не более 70°, при этом для защиты упомянутого танкера от непосредственного воздействия ледовых образований или волнения моря, ширина конуса основания причала в районе переменной ватерлинии принята не менее ширины упомянутого танкера максимального дедвейта.
На фиг.1 изображен заявляемый комплекс для отгрузки и транспортировки углеводородов, вид сбоку;
на фиг.2 - то же, вид сверху;
на фиг.3 - морской ледостойкий отгрузочный причал согласно заявляемому изобретению, боковой вид;
на фиг.4 - морской ледостойкий отгрузочный причал, вид сверху;
на фиг.5 - фрагмент модельных испытаний заявляемого изобретения в ледовом бассейне;
на фиг.6 - фрагмент модельных испытаний заявляемого изобретения в ледовом бассейне, вид канала за причалом.
Заявляемый комплекс для отгрузки и транспортировки углеводородов включает в себя морской ледостойкий отгрузочный причал 1 и танкер 2 для транспортировки углеводородов. Причал 1 выполнен в виде установленного на грунте ледостойкого опорного основания 3 со смонтированным на нем верхним строением с поворотным швартовно-грузовым устройством 4. Опорное основание 3 в районе переменной ватерлинии выполнено в виде усеченного восьмигранного конуса 5 с наклонными гранями 6 под углом α не более 70°, причем ширина В конуса 5 непосредственно по ватерлинии принята не менее ширины b танкера 2 максимального дедвейта, эксплуатирующегося в ледовых условиях совместно с причалом 1. Для швартовки танкера 2 к причалу 1 танкер 2 снабжен швартовным канатом 7.
Отгрузка углеводородов по заявляемому изобретению производится с причала 1 на пришвартованный к нему танкер 2.
При этом танкер 2 находится под защитой причала 1 от прямого воздействия ледовых образований в канале битого льда.
Выполнение опорного основания 3 причала 1 в районе переменной ватерлинии наклонным под углом α не более 70° приводит к разрушению льда изгибом вверх и тем самым уменьшает глобальные ледовые нагрузки на причал 1. Максимальная величина угла α не более 70° выбрана из условия, что при угле α более 70° величина ледовой нагрузки будет несущественно отличаться от воздействия на вертикальную стенку, т е. ломка льда изгибом практически происходить не будет, лед будет работать на сжатие, что существенно увеличит ледовую нагрузку.
Выполнение опорного основания 3 в районе переменной ватерлинии в виде усеченного восьмигранного конуса 5 способствует созданию местных концентраций напряжений в ледовом поле на наклонных гранях 6 и появлению дополнительных трещин в ледовом поле. В то же время форма правильного восьмиугольника близка к круговой и является рациональной с точки зрения восприятия волновых и ледовых нагрузок на причал 1, буксировочного сопротивления при перегоне, технологии постройки.
Модель причала выбранной формы была испытана в ледовом бассейне.
Для сравнения были проведены испытания модели причала с вертикальными гранями в районе воздействия ледовых образований.
Фактическая ширина канала за моделью причала с наклонными гранями в отличие от модели с вертикальными гранями превышает ширину модели по ватерлинии, поскольку наклонные боковые грани конструкции способствуют разрушению льда по ее бортам и появлению дополнительных трещин в ледовом покрове (фиг.5). В натурных условиях можно ожидать, что увеличение ширины канала с каждой стороны причала с наклонными гранями составит несколько метров, поэтому вариант с наклонными гранями предпочтителен не только из-за более низкого уровня глобальной ледовой нагрузки, но и потому, что ширина канала за ним больше.
Другим достоинством варианта с наклонными гранями является большая заполняемость канала битым льдом (фиг.6).
Наличие битого льда в канале, в котором двигается танкер 2, повышает безопасность операции. По мере подхода танкера 2 к причалу 1 перед его носом образуется «подушка» набитого льда, который может послужить демпфером, не допускающим навала танкера 2 на причал 1 при возможных ошибках маневрирования или при внезапных действиях внешних нагрузок с кормы, например, порыве шквалистого ветра с кормы.
Анализ показывает, что заявляемый комплекс может эксплуатироваться в суровых климатических условиях Крайнего Севера, обеспечивая защиту корпуса ошвартованного к причалу танкера. Длина и ширина канала, при ширине причала не менее ширины танкера, обеспечивает защиту от волнения и льда для корпуса танкера, чье соотношение длины к ширине не превышает 10. Традиционно это соотношение для танкеров находится в пределах от 5 до 7, что позволяет сделать вывод о том, что для большинства типов танкеров будет обеспечен приемлемый уровень защиты корпуса.
Защита корпуса танкера опорным основанием причала позволяет производить отгрузку нефти более длительное время в суровых погодных условиях.
Заявляемая конструкция комплекса для отгрузки и транспортировки углеводородов существенно снижает риск возникновения аварийных ситуаций в процессе эксплуатации.