КОНСТРУКЦИЯ ОПОРНОЙ ЧАСТИ МОРСКОЙ СТАЦИОНАРНОЙ ПЛАТФОРМЫ НА ШЕЛЬФЕ МОРЕЙ
DESIGN OF BEARING PART OF OFFSHORE FIXED PLATFORM IN OFFSHORE AREA

Изобретение относится к строительству морских стационарных платформ (МСП), предназначенных для освоения месторождений нефти и газа на континентальном шельфе морей, в том числе арктических.
Одной из главных проблем, которые приходится решать при строительстве МСП, является задача по обеспечению безопасной эксплуатации платформ в условиях действия горизонтальных сил, возникающих от волновых и ветровых нагрузок и от навала ледовых полей на конструкции МСП. Для выполнения этой задачи должны быть обеспечены прочность и устойчивость опорных частей конструкций МСП. Наиболее радикальным путем решения этой задачи является заглубление фундаментной опорной конструкции в грунт морского дна.
Известно устройство одноопорной МСП по патенту US 6371695 В1, 16.04.2002, согласно которому опорная колонна опирается на полый цилиндр с вертикальными стенами, заглубляемый в морское дно посредством гидравлического размыва грунта под вертикальными стенами. Недостатком конструкции является полная закрытость доступа в полость заглубляемого цилиндра наличием диафрагмы верхней его части и конусообразным сопряжением с опорной колонной. Эти особенности конструкции создают затруднения для контроля за процессом погружения полого цилиндра и делают невозможным доставку в полость необходимых средств для исправления возможных осложнений. А как свидетельствует опыт погружения в толщу грунта крупномасштабных строительных конструкций, почти всегда в процессе погружения возникают неожиданные ситуации, связанные с неоднородностью грунта и наличием прослоек трудно размываемых грунтов или полускальных и скальных пород. В таких случаях достижение погружаемым цилиндром проектной отметки становится проблематичным и требует дополнительных инженерных решений с проведением соответствующих мероприятии, выполнить которые в замкнутой полости будет затруднительно.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является конструкция фундаментной опоры МСП, раскрытая в патенте по заявке №2015115069/03(023551) от 22.04.2015. Согласно этому патенту конструкция опорной части МСП включает в себя опорную колонну платформы и вертикальные радиально размещенные по периметру стен опорной колонны ребра, передающие все виды нагрузок от платформы на стены заглубляемого в грунт морского дна одного, общего для всех ребер, полого цилиндра с вертикальными стенами, в основании которых смонтированы устройства для гидравлического размыва грунта под стенами цилиндра и его погружения. Недостатком этой конструкции является то, что при использовании ее в случаях значительной глубины моря расчетный диаметр заглубляемого полого цилиндра будет достигать десятков метров из условия обеспечения устойчивости всего сооружения. А это обстоятельство может повлечь возникновение осложнений и трудностей производственного характера - наличие соответствующих технологических площадей у предприятия-изготовителя, обеспечение дополнительной жесткости конструкции при снятии ее со стапелей, транспортировке изделия к точке установки и погружении и пр.
Технический результат, на который направлено предлагаемое техническое решение по конструкции опорной части МСП заключается в упрощении конструкции и упрощении производства работ по изготовлению и установке изделия и, следовательно, в повышении надежности процессов изготовления, транспортировки и погружения конструкции на проектную отметку при значительной глубине моря, в том числе.
Такой технический результат достигается тем, что в конструкции опорной части морской стационарной платформы на шельфе морей, включающей опорную колонну и вертикальные, радиально размещенные по периметру стен опорной колонны ребра, предназначенные для передачи всех видов нагрузок от платформы, согласно настоящему предложению каждое ребро передает все виды нагрузок от платформы на свой, отдельный, заглубляемый в грунт и независимо работающий полый цилиндр, снабженный оборудованием для гидравлического размыва грунта под стенами цилиндра и его погружения, при этом число таких цилиндров для одной платформы должно быть не менее трех.
Преимущество предлагаемого технического решения заключается в том, что:
- Упрощаются работы по строительству опорной части платформ, так как изготовление и погружение в грунт нескольких заглубляемых цилиндров меньшего диаметра неизмеримо проще и экономичнее, чем изготовление и погружение одного огромного заглубляемого цилиндра. При этом значительно снижаются риски недопогружения опор до проектной отметки. Также должен снизиться общий расход строительных материалов.
- Повышается эффективность работы конструкции по грунту за счет возможности включения цилиндров малого диаметра в режим «защемления в грунте» при работе на восприятие горизонтальных нагрузок. Это дает возможность более полно использовать прочностные характеристики строительных материалов и сократить их расход.
- Путем рационального размещения опорных цилиндров выбирается наиболее выгодное плечо для погашения силовых моментов от воздействия ледовых и волновых воздействий.
- Появляется возможность выполнить при необходимости опорную часть МСП в варианте с укороченной опорной колонной, когда вертикальные ребра располагаются непосредственно под низом ледового покрова.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез конструкции опорной части МСП по линии АБВ; на фиг. 2 - такой же разрез в варианте с укороченной опорной колонной, на фиг. 3 - план опорной части платформы.
В конструкции опорной части морской стационарной платформы на шельфе морей, включающей опорную колонну 1 и вертикальные, радиально размещенные по периметру стен опорной колонны ребра 3, предназначенные для передачи всех видов нагрузок от платформы, в которой согласно настоящему предложению каждое ребро передает все виды нагрузок от платформы на свой отдельный, заглубляемый в грунт и независимо работающий полый цилиндр 2, снабженный оборудованием для гидравлического размыва грунта под стенами цилиндра и его погружения, при этом число таких цилиндров для одной платформы должно быть не менее трех. В принципе количество цилиндров 2, их диаметры, глубина погружения, расстояние от опорной колонны определяется расчетом в зависимости от нагрузок и геологических условий.
Опорная конструкция МСП по предлагаемому техническому решению, включающая опорную колонну 1, заглубляемые полые цилиндры 2 с гидроразмывающим оборудованием и вертикальные ребра 3, может быть изготовлена на стапеле или в доке какого-либо судостроительного или судоремонтного завода. Затем конструкция спускается на воду, буксируется к месту монтажа МСП и в нужной точке устанавливается на морское дно в вертикальном положении. После этого производится монтаж системы подачи воды к размывающим устройствам и начинается размыв грунта под стенами заглубляемых цилиндров 2 и их погружение на проектную отметку.