УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНТАЖА НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩИХ МОРСКИХ СТАЦИОНАРНЫХ ПЛАТФОРМ ПУТЕМ ОДНОВРЕМЕННОЙ ПОПЕРЕЧНОЙ РЕЗКИ ОПОРНЫХ СТОЕК

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности для демонтажа и повторного использования морских стационарных платформ путем одновременной поперечной резки опорных стоек.
Известен взрывной труборез, в конструкции которого используется широкая номенклатура удлиненных кумулятивных зарядов (УКЗ), изготовленных методом прокатки и методом литья из медной, латунной или алюминиевой трубчатой заготовки, заполненной взрывчатым веществом и имеющей продольную кумулятивную выемку, применяемый для резки трубопроводов, разделки крупногабаритных металлических сооружений из железобетона и других материалов при температуре - 60…50°C во всех климатических условиях. С использованием УКЗ под водой при помещении его в тонкостенную герметичную оболочку возможно перерезание трубопровода на ¾ объема наполненного нефтью без воспламенения, а также врезание в трубопровод, находящийся под давлением, а подрыв УКЗ осуществлялся разработанной системой инициирования с повышенной надежностью и безопасностью при возникновении блуждающих токов, зарядов статического электричества и электромагнитного излучения значительной мощности [1].
Недостатком данной конструкции являются высокая трудоемкость при размещения УКЗ вдоль линии реза при выполнении требуемых значений удаления их на величину фокусного расстояния от наружной поверхности вертикальной опорной стойки нефтегазодобывающей морской стационарной платформы; выбор энергетических параметров взрывного трубореза не учитывает влияние сжимающих осевых усилий от веса опорной стойки и элемента крепления морской стационарной платформы; взрывной демонтаж опорных стоек на морской глубине протекает при наличии ударной волны, имеющей последующее негативное воздействие на соседние искусственные сооружения и механизмы, а также жизнедеятельность морских животных; при поперечной резке вертикальных опорных стоек трубной конструкции морских стационарных платформ существенно затрудняется технология их последующей разборки.
Известна конструкция скважинного трубореза, содержащая цилиндрический корпус с боковыми крышками, в котором установлены заряд взрываемого вещества с кольцевой кумулятивной выемкой, покрытой облицовкой и средство инициирования; крышка, выполненная с выступом, представляющим собой усеченный конус, меньшим основанием примыкающий к крышке, при этом толщина крышки на участке от ее края до места примыкания конуса к крышке равна толщине стенки конуса, а толщина крышки на оси значительно меньше внутреннего диаметра корпуса [2].
Недостатком данной конструкции являются негативное воздействие ударной волны внутреннего взрыва с амплитудой до 10 ГПа на тонкостенную опорную стойку S<0,02 D большего диаметра D=720…1500 мм мощными потоками продуктов взрыва в радиальном направлении с образованием у нее продольных трещин, локальных деформаций и ее частичного дробления; периферийные участки облицовки одновременно с началом их движения интенсивно разгружаются, приобретают скорость, недостаточную для кумуляции газовой взрывной струи. В результате эта часть облицовки кольцевой кумулятивной выемки выключается из формирования струи, ее длина уменьшается.
Известна конструкция взрывного трубореза [3], состоящего из двух удлиненных кумулятивных зарядов (УКЗ) в виде полуколец, образующих кольцо при размещении на трубопроводе, выполненных из профилированной металлической оболочки с кумулятивной выемкой, наполненной высокобризантным взрывчатым веществом и системой инициирования, с профилированной металлической оболочкой с углом кумулятивной выемки, равным β=87…90° выполненной прокаткой, а каждое полукольцо имеет перегиб с длиной участка перегиба, равной 2…3 размера ширины сечения УКЗ, причем соотношение высоты заряда трубореза к его ширине находится в пределах 0,74…0,80, а соотношение толщины облицовки кольцевой кумулятивной выемки к величине слоя взрывчатого вещества составляет 0,21…0,25, причем детонаторы для инициирования размещены на отогнутых концах УКЗ в вершине кумулятивной облицовки строго по оси заряда [3].
Недостатком данной конструкции также являются высокая трудоемкость при размещения УКЗ вдоль линии реза при выполнении требуемых значений удаления их на величину фокусного расстояния от наружной поверхности вертикальной опорной стойки нефтегазодобывающей морской платформы; выбор энергетических параметров взрывного трубореза не учитывает влияние сжимающих осевых усилий от веса опорной стойки и элемента крепления морской стационарной платформы; взрывной демонтаж опорных стоек на морской глубине протекает при наличии ударной волны, имеющей последующее негативное воздействие на соседние искусственные сооружения и механизмы, а также жизнедеятельность морских животных; при поперечной резке вертикальных опорных стоек трубной конструкции морских свайных платформ существенно затрудняется технология их последующей разборки.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Целью полезной модели является создание устройства для демонтажа нефтегазодобывающих морских стационарных платформ путем одновременной поперечной резки опорных стоек с надежным разрезанием опорных стоек нефтегазодобывающей морской стационарной платформы и уменьшение остаточного воздействия труборезов на них.
Технический результат изобретения: повышение эффективности работы устройства за счет установки плоскости среза опорных стоек при проведении глубоководного демонтажа под углом к вертикальной оси с плоскопараллельным расположением в пространстве. При демонтаже опорных стоек на малых морских глубинах применяют способ поперечной резки, а УКЗ со стороны выемки имеют дополнительную плоскость с герметичным объемом, контактирующую с поверхностью опорных стоек в местах резки и заполненную пенообразным материалом, размещенные в ложементах экранирующих оболочек с удалением на фокусное расстояние от поверхности опорных стоек.
Технический результат достигается тем, что устройство для демонтажа нефтегазодобывающих морских стационарных платформ путем одновременной поперечной резки опорных стоек содержит удлиненные кумулятивные заряды в виде полуколец, соединенные в замкнутые контуры, выполненные из профилированной металлической оболочки с кумулятивной выемкой с углом 87-90°, наполненной высокобризантным веществом и системой инициирования, в плоскости среза опорных стоек при проведении глубоководного демонтажа на глубине свыше 50-60 м составляют угол 40-50° относительно вертикальной оси, имеют плоскопараллельное расположение в пространстве, удлиненные кумулятивные заряды размещены в ложементах экранирующих оболочек с удалением на фокусное расстояние от поверхности опорных стоек, а со стороны выемки имеют дополнительную полость с герметичным объемом, контактирующую с поверхностью опорных стоек в местах реза и заполненную пенообразным материалом;
При демонтаже опорных стоек на малых морских глубинах менее 5…10 м, когда влияние осевой составляющей напряжений от веса опорной трубы и элемента газо-нефтедобывающей морской стационарной платформы на удельную величину энергетического заряда незначительно, кумулятивные заряды располагают в одной плоскости перпендикулярно оси опорных стоек.
На рисунке 1 представлена схема устройства для демонтажа нефтегазодобывающих морских стационарных платформ путем одновременной поперечной резки опорных стоек.
Устройство для демонтажа нефтегазодобывающих морских стационарных платформ путем одновременной поперечной резки опорных стоек нефтегазодобывающей морской стационарной платформы 1, 2, 3, содержит экранирующие оболочки 4, 6, 8 с удалением от поверхности опорных стоек на величину, равную фокусному расстоянию М, ложемент 10, в котором в плоскостях реза 5, 7, 9 размещены удлиненные кумулятивные заряды 11. Они выполнены в виде полуколец, соединенных в замкнутые контуры. Удлиненные кумулятивные заряды представляют собой профилированную металлическую оболочку 11 с кумулятивной выемкой с углом β=87-90°, наполненной высокобризантным веществом и системой инициирования. Удлиненные кумулятивные заряды со стороны выемки имеют дополнительную полость 13 с герметичным объемом, контактирующую с поверхностью опорных стоек 1, 2, 3 в местах реза и заполненную пенообразным материалом 12.
Устройство для демонтажа нефтегазодобывающих морских стационарных платформ путем одновременной поперечной резки опорных стоек (рис.1) работает следующим образом. Удлиненные кумулятивные заряды 11 размещаются в ложементах 10 экранирующих оболочек 4, 6, 8 с удалением на величину, равную фокусному расстоянию от поверхности опорных стоек 1, 2, 3. Из-за наличия дополнительной полости 13, заполненной пенообразным материалом 12, жестко фиксируется положение УКЗ относительно линии реза опорных стоек в плоскостях А-А, В-В, С-С. Для уменьшения требуемой энергии взрыва при одновременном демонтаже на заданной морской глубине опорных труб 1, 2, 3 плоскости реза размещены под определенными углами а относительно вертикальной оси и имеют плоско-параллельное расположение в пространстве. Удельная величина энергетического заряда Р зависит от угла α между вертикальной осью и наклонной плоскостью реза:
1
2
0
где σ - продольная (осевая) составляющая при резке материала опорной стойки σ - осевая составляющая напряжения от веса опорной стойки и элемента газо-нефте добывающей морской стационарной платформы, S -толщина стенки стойки, l - первоначальная длина линии реза при α=0, длина линии реза 1 возрастает с увеличением значения угла а:
При проведении глубоководного демонтажа на глубине свыше 50-60 м наименьшая величина отношения  достигается при значении угла плоскости реза α=40-50°.
При одновременном взрыве удлиненных кумулятивных зарядов с использованием детонаторов происходит разделение опорных стоек 1, 2, 3. Их демонтаж для случая наклонной плоскости реза осуществляется со смещением расчлененных частей относительно друг друга в поперечном направлении со сдвигом.
Предлагаемое устройство позволяет: в 2-3 раза снизить трудоемкость размещения удлиненных кумулятивных зарядов вдоль линии реза опорной стойки морской стационарной платформы при выполнении условия обеспечения требуемого значения удаления на величину фокусного расстояния от ее наружной поверхности; в 1,5-2,0 раза снизить энергетические параметры взрывного трубореза за счет учета влияния на их величину веса опорной стойки и элемента крепления морской стационарной платформы; устранить при взрыве на морской глубине влияние ударной волны, имеющей последующее негативное воздействие на соседние искусственные сооружения и механизмы, а также жизнедеятельность морских животных: в 3-4 раза снизить при наклонной резке вертикальных опорных стоек трудоемкость последующей разборки морских стационарных платформ: устранить негативное радиальное воздействие ударной волны на тонкостенную опорную стойку из-за уменьшения длины кумулятивной струи, в дальнейшем приводящее к образованию у стоек продольных трещин, локальных деформаций и частичного дробления.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Калашников В.В. Опыт организаций и предприятий конверсионного оборонного комплекса по созданию взрывных технологий и перспективы их применения на объектах теплоэнергетического комплекса [Текст] В.В. Калашников, Н.И. Лаптев, В.Д. Суханов, О.В. Трохин, Д.А. Деморецкий. Новости теплоснабжения - 2001, №6 - С.41-44.
2. Ковалев Н.П. Скважинный труборез. Патент на полезную модель РФ №2091562, МПК: E21B 29/02. Н.П. Ковалев, В.И. Скопов. Заявитель и патентообладатель - Мин. РФ по атомной энергии, ВНИИ экспл. Физики. Бюл. №2031562-27. Опубл. 27.09.1997.
3. Калашников В.В. Взрывной труборез. [Текст] / В.В. Калашников, Н.И. Лаптев, В.В. Пойлов, О.В. Трохин. Патент на полезную модель №66248, МПК B21D. Заявитель и патентообладатель - СамГТУ, Самара, опубликовано 10.09.2007 г.
Прототип:
Калашников В.В. Взрывной труборез [Текст] В.В. Калашников, Н.И. Лаптев, В.В. Пойлов, О.В. Трохин. Патент на полезную модель №66248, МПК B21D. Заявитель и патентообладатель - СамГТУ, Самара, опубликовано 10.09.2007 г.