МОРСКАЯ ПЛАВУЧАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПЛАТФОРМА ДЛЯ БУРЕНИЯ И/ИЛИ ДОБЫЧИ И ХРАНЕНИЯ В ЛЕДОВЫХ УСЛОВИЯХ
SEA FLOATING PROCESS PLATFORM FOR DRILLING AND/OR PRODUCTION AND STORAGE IN ICE CONDITIONS

Изобретение относится к области судостроения, а более конкретно к форме корпуса плавучих платформ различного назначения, и может быть использовано при проектировании таких сооружений для эксплуатации в замерзающих морях.
Известны технические решения (патент РФ №2502629 от 09.12.2010 «Плавучая платформа и способ управления ею») для морской плавучей ледостойкой платформы для бурения и/или добычи и хранения, которая включает корпус с симметричными относительно центральной вертикальной оси платформы бортовыми стенками и закрытый снизу днищем. На палубе имеется технологическое оборудование различного назначения. Наружные бортовые стенки корпуса состоят по меньшей мере из трех секций, отсчитываемых от верхнего конца: секция уровня воды, диаметр которой уменьшается в направлении вниз по центральной оси и в пределах которой во время эксплуатации платформы в ледовых условиях должен располагаться уровень морской воды, средняя секция цилиндрической формы и нижняя секция, диаметр которой увеличивается по направлению вниз по центральной оси. Осадка платформы значительно меньше, чем ее диаметр, а центр плавучести платформы для погруженной части находится ниже центра тяжести платформы. На днище платформы имеется съемный элемент для соединения и направления якорных линий, райзеров и кабелей.
Однако в зимних условиях на платформу действуют значительные нагрузки от взаимодействия с ледяными образованиями. Кроме того, в условиях значительного морского волнения платформа испытывает качку, что негативно сказывается на работе технологического оборудования и условиях обитаемости. Существует потребность в дополнительном улучшении известной платформы в части изменения формы корпуса для одинаково эффективной эксплуатации в сложных природных условиях, как в ледовые периоды, так и в периоды чистой воды без остановки рабочих процессов, происходящих на платформе, согласно основному ее назначению.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение нагрузок от воздействия ледовых полей на морскую плавучую платформу, а также улучшение мореходных качеств платформы за счет снижения угловой качки в условиях значительного морского волнения.
Для этого у морской плавучей платформы для бурения и/или добычи и хранения в ледовых условиях, имеющей корпус с симметричными относительно центральной вертикальной оси платформы бортовыми стенками и закрытый снизу, причем наружный борт корпуса включает по меньшей мере три секции, отсчитываемых сверху, верхняя из которых имеет форму перевернутых конуса или многогранной пирамиды с высотой, в пределах которой во время эксплуатации должен располагаться уровень морской воды, средняя секция имеет форму цилиндра или многогранной правильной призмы и нижняя секция имеет форму конуса или многогранной пирамиды, причем осадка платформы значительно меньше диаметра верхней конусообразной формы секции на уровне воды, а к днищу платформы крепится съемный элемент для соединения с корпусом якорных линий, райзеров и кабелей, по изобретению симметричный наружный борт корпуса платформы выполнен с дополнительными по меньшей мере двумя симметричными секциями, первая из которых расположена на верхней секции, имеющей форму перевернутых многогранной пирамиды или конуса, имеет форму многогранной правильной призмы или цилиндра с наружным диаметром, составляющим не более 0,9 от диаметра секции, на которой она размещена, и обеспечивающим в результате образование кольцевой горизонтальной площадки вокруг указанной дополнительной цилиндрической секции на поверхности основания упомянутой верхней секции. Вторая дополнительная секция расположена в пределах участка верхней секции наружного борта корпуса с обратной конусностью, который в результате имеет двойной слом в виде двух последовательно следующих друг за другом вдоль оси платформы конусообразных участков с обратной конусностью, верхний их которых имеет угол наклона образующей к горизонту около 30 градусов и в пределах которого во время эксплуатации должен находиться уровень морской воды, а нижний из них - около 50 градусов. Причем суммарная высота указанного участка с двойным сломом составляет не менее расчетной толщины льда в акватории соответствующего района эксплуатации платформы. При этом нижняя конусообразная секция наружного борта корпуса платформы имеет диаметр, составляющий не менее 1,1 диаметра средней цилиндрической секции наружного борта корпуса платформы.
Кроме того, дополнительная цилиндрическая секция платформы может иметь в своей верхней части участок с обратной конусностью.
При этом основание верхней конусообразной секции наружного борта корпуса платформы, на которой расположена дополнительная цилиндрическая секция платформы, может быть оснащена цилиндрической вставкой.
Наряду с этим, морская платформа может быть оборудована движительно-рулевым комплексом на основе винто-рулевых колонок.
Дополнением наружного борта корпуса платформы симметричной секцией, имеющей форму правильной многогранной призмы или цилиндра, расположенной на верхней секции, имеющей форму перевернутых многогранной пирамиды или конуса, и наружный диаметр, меньший диаметра основания секции, на которой она размещена, обеспечивается образование кольцевой горизонтальной площадки вокруг указанной дополнительной цилиндрической секции на поверхности основания упомянутой конусообразной секции. Наличие данной площадки благоприятно сказывается на снижении угловой качки благодаря эффективному демпфированию за счет частичного входа указанной площадки в воду при волнении.
Нижняя конусообразная секция наружного борта платформы, имеющая больший диаметр по отношению к средней цилиндрической части корпуса, также оказывает благоприятное действие на уменьшение качки, прежде всего, вертикальной, за счет вовлечения дополнительных присоединенных масс воды. Кроме того, она также снижает возможность попадания битого льда под днище платформы, уменьшая нежелательные силовые воздействия на якорные линии и райзеры платформы.
Введение дополнительной секции, расположенной в пределах участка верхней секции наружного борта корпуса с обратной конусностью, который в результате имеет двойной слом в виде двух последовательно следующих друг за другом вдоль оси платформы конусообразных участков с обратной конусностью, благоприятно сказывается на противодействии платформы ледовым нагрузкам. Так, верхний конусообразный участок указанного слома, имеющий угол наклона образующей к горизонту около 30 градусов, осуществляет основной вид разрушения льда при контакте с поверхностью корпуса платформы - ломка вследствие изгиба ледяного покрова вниз, обусловленного конической формой корпуса, с образованием системы радиальных и окружных трещин. Назначение конусообразного участка с углом наклона образующей около 50 градусов, расположенного ниже слома - снизить значение составляющей ледовой нагрузки, связанной с разворотом и проталкиванием обломков ледяных образований при переходе с конусообразной поверхности с углом наклона образующей около 30 градусов к средней цилиндрической поверхности корпуса платформы.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 показана морская платформа для бурения и/или добычи и хранения в ледовых условиях, на фиг 2 - морская платформа по фиг. 1 с дополнительными секциями и движительно-рулевым комплексом, где:
1 - дополнительная цилиндрическая секция;
2 - верхняя секция;
3 - кольцевая горизонтальная площадка;
4 - дополнительная секция;
5 - средняя секция;
6 - нижняя секция;
7 - днище;
8 - съемный элемент;
9 - якорные линии;
10 - райзеры;
11 - участок с обратной конусностью;
12 - верхняя палуба;
13 - цилиндрическая вставка;
14 - движительно-рулевой комплекс;
15 - технологическое и/или буровое оборудование.
Предлагаемая морская платформа для бурения и/или добычи и хранения в ледовых условиях имеет корпус, состоящий из круглых в плане секций различной конфигурации (фиг. 1). Корпус имеет симметричные относительно центральной вертикальной оси платформы бортовые стенки. Дополнительная цилиндрическая секция 1 (фиг. 1) имеет форму многогранной правильной призмы или цилиндра с наружным диаметром, меньшим диаметра основания конусообразной секции 2. Диаметр секции 1 составляет не более 0,9 диаметра основания конусообразной секции 2. Разность диаметров обеспечивает образование кольцевой горизонтальной площадки 3, которая на волнении частично погружается в воду и вовлекает дополнительные присоединенные массы. Верхняя секция 2 имеет форму перевернутых многогранной пирамиды или конуса, угол наклона образующей к горизонту составляет около 30 градусов. Во время эксплуатации в ледовых условиях в пределах секции располагается уровень морской воды. Вниз по вертикальной оси располагается подобная дополнительная секция 4, которая также имеет форму перевернутых конуса или многогранной пирамиды с углом наклона образующей к горизонту около 50 градусов. Образуемый секциями 2 и 4 двойной слом предназначен для снижения ледовых нагрузок, связанных с разворотом и проталкиванием обломков ледяных образований вдоль платформы. Суммарная высота указанного участка с двойным сломом составляет не менее расчетной толщины льда в акватории эксплуатации платформы. Средняя секция 5 имеет форму цилиндра или многогранной правильной призмы, а нижняя секция 6 имеет форму конуса или многогранной пирамиды. При этом нижняя секция 6 имеет диаметр, составляющий не менее 1,1 диаметра средней секции 5 и закрыта снизу днищем 7. В днище 7 платформы имеется съемный элемент 8 для соединения платформы с якорными линиями 9 системы удержания и райзерами 10.
Кроме того, морская плавучая платформа на дополнительной цилиндрической секции 1 (фиг. 2) платформы может иметь участок с обратной конусностью 11, наличие которого позволяет снизить заливаемость верхней палубы 12 платформы.
Также для такой платформы на основании верхней секции 2 (фиг. 2) наружного борта корпуса может быть расположена цилиндрическая вставка 13. Это позволяет обеспечить удобство монтажа набора корпуса, что снизит трудоемкость сборочных работ при строительстве платформы.
Платформа может быть оборудована движительно-рулевым комплексом 14 (фиг. 2) в виде винторулевых колонок в количестве, обеспечивающем ее движение с необходимой скоростью.
Эксплуатация платформы осуществляется в водах с постоянным или частичным присутствием льда. На плоской верхней палубе 12 (фиг. 2) согласно основному назначению платформы располагается технологическое и/или буровое оборудование 15. Удерживаемый на якорных линиях 9 корпус платформы подвержен нагрузкам от волнения и ледяных образований. В безледовый период уровень воды находится на уровне верхней секции 2. При значительном морском волнении кольцевая горизонтальная площадка 3 между секциями 1 и 2 частично погружается в морскую воду и благодаря этому амплитуды угловой качки снижаются. Благодаря наличию участка с обратной конусностью 11, которая выполняет роль волнового дефлектора, снижается заливаемость верхней палубы 12. Во время эксплуатации платформы в ледовых условиях уровень воды также располагается в пределах верхней секции 2. При столкновении ледяных образований с верхней секцией 2 платформы происходит ломка льда за счет его изгиба по направлению вниз. После этого обломки ледяных образований попадают на дополнительную секцию 4, расположенную между верхней секцией 2 и средней секцией 5, где они разворачиваются и проталкиваются вдоль корпуса платформы, в результате чего снижаются ледовые нагрузки на ее корпус. Обломки ледяных образований, попадающие на нижнюю секцию 6, отводятся ею в сторону, и тем самым предотвращается их попадание под днище 7 платформы и исключается повреждение якорных линий 9 и райзеров 10. В случае возникновения вероятности столкновения с критичными ледяными образованиями, платформа отсоединяется от съемного элемента 8 (фиг. 2) и за счет работы движительно-рулевого комплекса 14 платформа отходит на безопасное расстояние от точки эксплуатации. После ухода критичных ледяных образований платформа возвращается на точку эксплуатации и ее работа возобновляется.
Предложенная морская плавучая платформа для бурения и/или добычи и хранения в ледовых условиях обеспечивает снижение на нее ледовых нагрузок, а также в условиях значительного морского волнения обладает улучшенными мореходным качествами благодаря снижению амплитуд угловой качки. В связи с чем может эксплуатироваться как в периоды чистой воды, так и в ледовых условиях, что выгодно отличает ее от прототипа.