СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ МНОГООПОРНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАТФОРМЫ
METHOD FOR ERECTION OF MULTI-SUPPORT TECHNOLOGICAL PLATFORM

Изобретение относится к освоению месторождений полезных ископаемых, преимущественно жидких и газообразных, к сооружению технологических платформ при широком диапазоне внешних условий и характеристик поверхностных грунтов, при широком диапазоне глубин при строительстве морских технологических комплексов.
Известно техническое решение, при котором основание платформы выполняют из двух частей, причем верхняя часть совместно с полупогруженным основанием горизонтальной платформы с технологическим оборудованием имеет возможность отсоединения и отвода от нижней части в случае движения айсберга /1/.
Однако здесь не решается задача повышения технологичности изготовления входящих в морскую платформу модулей и повышения экономичности сооружения и эксплуатации комплекса в целом.
Известно изобретение, согласно которому реализуется способ сборки на грунте опорного блока морской стационарной платформы из отдельных пространственных стержневых секций /2/.
Указанное изобретение не решает задачу надежного крепления опорного блока к грунту, что не обеспечивает надежной эксплуатации морской платформы.
Известен способ сооружения морской платформы, при котором сооружается опорный блок с верхней и нижней опорной плитами, между которыми сооружают оболочку монолитного кессона, стенки которого взаимодействуют с мощным ледовым покровом и предположительно с айсбергами, внутри кессона располагают опорные колонны, на которых устанавливают палубу с технологическим оборудованием /3/.
Известное техническое решение позволяет сооружать платформы для добычи полезных ископаемых на шельфе морей, взаимодействующих с мощным ледовым покровом, но не решает задачу сейсмоустойчивости, а также не решает задачу надежного взаимодействия с айсбергами, поскольку является по своей конструкции гравитационной и, по существу, не обеспечивает жесткой связи морской платформы с грунтом. Кроме того, не решается задача унификации технологических модулей при сооружении платформ.
Известен способ сооружения морской платформы, при котором на опорную часть, выполняемую в виде опорной плиты, устанавливают корпус основания, опорную плиту жестко связывают с жестким грунтом с помощью цементируемых свай, а основание крепят к опорной части с помощью анкерных силовых соединений, причем в центральной части основания располагают технологические скважины с устьевыми соединителями /4 - прототип/.
При этом в одном из вариантов сооружения морской платформы предусматривается выполнение основания из двух модулей, верхний из которых является съемным, т.е. имеется возможность отсоединения корпуса полупогруженного основания с технологическим оборудованием и отвода на плаву к береговой базе при движении мощного ледового покрова, например, в случае обеспечения сезонной добычи полезных ископаемых.
Известное техническое решение позволяет повысить надежность эксплуатации технологического комплекса. Вместе с тем, в нем не рассматривается вопрос повышения технологичности изготовления входящих в него модулей, повышения экономичности сооружения и надежности эксплуатации комплекса в целом.
Настоящее изобретение направлено на решение задачи экономической эффективности сооружения морских технологических платформ за счет обеспечения унификации технологических модулей при сооружении основания платформы, увеличения диапазона глубин их установки при широком диапазоне изменений внешних условий и характеристик поверхностных грунтов - заливных грунтов в устьях рек, заболоченных грунтов в средних широтах или в условиях вечной мерзлоты, а также на песчаных сыпучих грунтах с изменяемым поверхностным рельефом и в условиях южных широт с тайфунами и цунами.
Решение указанной задачи достигается тем, что в способе сооружения многоопорной морской платформы, при котором на опорную часть, выполняемую в виде опорной плиты, устанавливают основание, опорную плиту жестко связывают с твердым грунтом с помощью цементируемых свай, основание крепят к опорной части с помощью анкерных силовых соединений, в центральной части основания располагают технологические скважины с устьевыми соединителями, основание выполняют в виде многоопорной опорной стержневой системы, каждую стержневую опору которой выполняют из стержневых пространственных модулей, пространственные стержневые модули соединяют между собой, с опорными плитами и с горизонтальной платформой с помощью быстроразъемных соединений в соответствии с заданной высотой, на которой устанавливают горизонтальную платформу, на горизонтальной платформе непосредственно или с помощью полупогруженного модуля устанавливают технологическое оборудование, а опорную часть выполняют в виде единой опорной плиты или из соответствующих опорных плит для каждой стержневой опоры отдельно.
Кроме того, каждый из стержневых пространственных модулей выполняют в виде многогранной стержневой призмы, ребра которой выполняют из трубных элементов, в которых располагают натяжные элементы анкерных соединений.
При реализации изобретения в северных широтах стержневые опоры на уровне моря снабжают индивидуальными металлическими фартуками или общим металлическим фартуком для взаимодействия с ледовым покровом.
При этом стержневые опоры в плане располагают с центральной и периферийными несущими стержневыми опорами, причем технологические скважины располагают в соответствующих направляющих центральной стержневой опоры.
В экстремальных условиях отсоединяют основание от опорной плиты и отводят ее к береговой базе, устьевые соединители скважин закрывают защитным кожухом и гидравлически соединяют с помощью соответствующих трубопроводов с насосной или компрессорной станцией центральной платформы или береговой базы.
Основание выполняют из двух частей - подводного модуля, на подводный модуль устанавливают полупогруженный модуль с технологическим оборудованием, которые соединяют между собой быстроразъемными соединениями для обеспечения отсоединения и отхода полупогруженного модуля основания с технологическим оборудованием к береговой базе в период экстремальных погодных условий.
При увеличенных глубинах основание платформы выполняют последовательным соединением трех частей - подводной части, промежуточной части и полупогруженного модуля с технологическим оборудованием, которые последовательно соединяют между собой с помощью быстроразъемных соединений, с обеспечением возможности отсоединения и отхода к береговой базе в период экстремальных условий полупогруженного модуля основания платформы с технологическим оборудованием отдельно либо совместно с промежуточным модулем основания платформы.
Изобретение поясняется чертежами, представленными на фиг.1-7.
На фиг.1 изображена морская платформа для небольших глубин (до 50 м) с многоопорным стержневым основанием и общей опорной плитой.
На фиг.2 - морская платформа с индивидуальными опорными плитами для каждой стержневой опоры и с индивидуальными противоледовыми защитными фартуками.
На фиг.3 - то же, что и на фиг.2, но с общим противоледовым защитным фартуком.
На фиг.4 - вариант расположения стержневых опор в плане.
На фиг.5 - вариант герметизации скважин при съеме и перемещении технологического оборудования и стержневых опор.
На фиг.6: фиг.6а - морская платформа для средних глубин (до 150 м) со стационарной подводной частью основания, фиг.6б - съемная верхняя часть основания, выполненная в виде полупогружной платформы с технологическим оборудованием, для прохождения мощного ледового покрова.
На фиг.7: фиг.7а - морская платформа с увеличенной глубиной ее установки (до 350 м), фиг.7б - съемная верхняя часть основания и фиг.7в - съемная верхняя и промежуточная части основания для обеспечения прохождения мощного ледового покрова и айсбергов.
Многоопорная морская платформа в общем случае (фиг.1-4) содержит опорную плиту 1, основание 2. Опорную плиту 1 жестко связывают с твердым грунтом с помощью цементируемых свай 3, при этом основание 2 крепят к опорной плите 1 с помощью анкерных силовых соединений 4. В центральной части основания 2 расположены технологические скважины 5 с устьевыми соединителями 6.
В предлагаемом изобретении основание 2 выполняют в виде многоопорной стержневой системы, каждая стержневая опора 7 которой состоит из стержневых пространственных модулей 8. Пространственные стержневые модули 8 соединяются между собой, с опорными плитами 1 и с горизонтальной платформой 9 с помощью быстроразъемных соединений 10 в соответствии с заданной высотой. На стержневых опорах 7 располагается горизонтальная платформа 9. На горизонтальной платформе 9 непосредственно (фиг.1-3) или с помощью полупогруженного модуля 11 (фиг.6-7) устанавливается технологическое оборудование 12. Опорная часть выполнена в виде единой опорной плиты 1 (фиг.1) или из соответствующих опорных плит 1 (фиг.2-3) для каждой стержневой опоры 7 отдельно.
Каждый из стержневых пространственных модулей 8 выполняют в виде многогранной стержневой призмы, ребра которой выполняют из трубных элементов 13, в которых располагают натяжные элементы анкерных соединений 4. В различных конструкциях могут быть использованы различные виды стержневых призм, количество граней которых определяется в каждом конкретном случае в соответствии с требуемыми прочностными характеристиками устройства.
Для взаимодействия с ледовым покровом стержневые опоры 7 на уровне моря могут быть снабжены индивидуальными металлическими фартуками 17 или общим металлическим фартуком 18.
Стержневые опоры 7 (фиг.4) в плане расположены с центральной и периферийными несущими стержневыми опорами, причем технологические скважины 5 расположены в соответствующих направляющих 14 центральной стержневой опоры. Конфигурация расположения стержневых опор в плане может изменяться в зависимости от требования внешних условий.
Предлагаемое изобретение, в частности, может предусматривать периодическую эксплуатацию морской платформы в зависимости от внешних условий как в северных широтах с наличием льдов и айсбергов, так и в южных широтах при наличии тайфунов и цунами.
При таких экстремальных условиях основание 2 с горизонтальной платформой 9 и технологическим оборудованием 12 имеет возможность отсоединения от опорной плиты 1 и отвода ее к береговой базе. Устьевые соединители 6 скважин 5 закрывают защитным кожухом 15 и гидравлически соединяют с помощью соответствующих трубопроводов 16 с насосной или компрессорной станцией центральной платформы или береговой базы (фиг.5).
В некоторых вариантах реализации предлагаемого способа основание 2 может содержать две части (фиг.6а) - подводную часть 19 и полупогруженный модуль 11 с технологическим оборудованием 12, который располагают на подводной части. Подводную часть 19 и полупогруженный модуль 11 соединяют между собой быстроразъемными соединениями 10 для обеспечения отсоединения и отхода полупогруженного модуля 11 основания 2 с технологическим оборудованием 12 (фиг.6б) к береговой базе в период экстремальных погодных условий.
При увеличенных глубинах основание платформы содержит три части (фиг.7а) - подводный модуль 19, промежуточный модуль 20 и полупогруженный модуль 11 с технологическим оборудованием 12, которые последовательно соединены между собой с помощью быстроразъемных соединений 9. Указанные быстроразъемные соединения обеспечивают возможность отсоединения и отхода к береговой базе в период экстремальных условий полупогруженного модуля 11 основания платформы с технологическим оборудованием 12 отдельно (фиг.7б) либо совместно с промежуточным модулем 20 основания платформы (фиг.7в).
Способ реализуется следующим образом.
На опорную часть (фиг.1-3), выполняемую в виде опорной плиты 1, устанавливают основание 2, опорную плиту 1 жестко связывают с твердым грунтом с помощью цементируемых свай 3, основание 2 крепят к опорной части с помощью анкерных силовых соединений 4, в центральной части основания 2 располагают технологические скважины 5 с устьевыми соединителями 6, причем основание 2 выполняют в виде многоопорной стержневой системы, каждую стержневую опору 7 которой выполняют из стержневых пространственных модулей 8, пространственные стержневые модули 8 соединяют между собой, с опорными плитами 1 и с горизонтальной платформой 9 с помощью быстроразъемных соединений 10 в соответствии с заданной высотой, на горизонтальной платформе 9 непосредственно или с помощью полупогруженного модуля 11 устанавливают технологическое оборудование 12, а опорную часть выполняют в виде единой опорной плиты или из соответствующих опорных плит 1 для каждой стержневой опоры 7 отдельно.
Кроме того, каждый из стержневых пространственных модулей 8 выполняют в виде многогранной стержневой призмы, ребра которой выполняют из трубных элементов 13, в которых располагают натяжные элементы анкерных соединений 4.
При умеренных ледовых условиях стержневые опоры 7 на уровне моря снабжают индивидуальными металлическими фартуками 14 (фиг.2) или общим металлическим фартуком 15 (фиг.3) для взаимодействия с ледовым покровом.
Стержневые опоры 7 в плане (фиг.4) располагают с центральной и периферийными несущими стержневыми опорами, причем технологические скважины 5 располагают в соответствующих направляющих 16 центральной стержневой опоры 7.
В экстремальных условиях отсоединяют основание 2 от опорной плиты 1 и отводят ее к береговой базе, устьевые соединители 6 скважин 5 закрывают защитным кожухом 17 и гидравлически соединяют с помощью соответствующих трубопроводов 18 с насосной или компрессорной станцией центральной платформы или береговой базы.
В некоторых вариантах (фиг.6а) основание выполняют из двух частей - подводного модуля 19 и полупогруженного модуля 11 с технологическим оборудованием 12, который устанавливают на модуль 19. Части соединяют между собой быстроразъемными соединениями 10 для обеспечения отсоединения и отхода полупогруженного модуля 11 (фиг.6б) основания с технологическим оборудованием (12) к береговой базе в период экстремальных погодных условий.
Для относительно больших глубин (фиг.7а) основание платформы выполняют последовательным соединением трех частей - подводного модуля 19, промежуточного модуля 20 и полупогруженного модуля 11 с технологическим оборудованием 12, которые последовательно соединяют между собой с помощью быстроразъемных соединений 10 с обеспечением возможности отсоединения и отхода к береговой базе в период экстремальных условий полупогруженного модуля 11 основания платформы с технологическим оборудованием 12 отдельно (фиг.7б) либо совместно с промежуточным модулем 20 основания платформы 2 (фиг.7в).
Реализация данного изобретения с учетом использования мелкомодульного сооружения крупномодульных частей основания морской платформы позволяет осуществлять повышение экономичности при сохранении надежности сооружения технологических платформ в широком диапазоне внешних условий и характеристик поверхностных грунтов, заливных грунтов в устьях рек, заболоченных грунтов в средних широтах или в условиях вечной мерзлоты, на песчаных сыпучих грунтах с изменяемым поверхностным рельефом, а также при широком диапазоне глубин при строительстве морских платформ как в северных, так и южных широтах.
Источники информации
1. Патент РФ №2238365, кл. Е02В 17/00, опубл. 2005.
2. Авторское свидетельство СССР №1126663, кл Е02В 17/00, опубл. 1982.
3. Заявка Франции №2615217, кл. Е02В 17/00, 1988.
4. Патент РФ №2280128, кл Е02В 17/00, опубл. 2006 - прототип.