Способ сооружения арктической платформы
Изобретение относится к освоению подводных месторождений полезных ископаемых, а именно к сооружению технологических комплексов, которые обеспечивают проведение эксплуатационных работ на шельфе открытого моря. На предварительно подготовленный грунт устанавливают основание, на основании устанавливают полупогруженную горизонтальную платформу с технологическим оборудованием. Основание выполняют из двух частей, нижнюю часть основания связывают с грунтом с помощью цементируемых свай, верхнюю часть основания и полупогруженную горизонтальную платформу снабжают понтонами с балластными емкостями. В рабочем положении верхнюю часть основания связывают с нижней частью и с полупогруженной горизонтальной платформой с помощью соответствующих фиксирующих соединений. Нижнюю часть основания также снабжают балластными емкостями. Верхнюю часть основания выполняют с центральной шахтой для установки технологических коммуникаций. Транспортировку и установку платформы на дно осуществляют поочередно или в предварительно собранном состоянии с использованием упомянутых балластных емкостей. Нижнюю часть основания крепят к грунту с помощью натяжных свай, а высоту нижней части основания платформы выбирают из условия возможности прохождения айсбергов с размерами, характерными для данного региона. В отдельных случаях перед установкой платформы на дно осуществляют ее позиционирование с помощью технологической якорной системы. Затем осуществляют загрузку балластных емкостей с обеспечением плавного уменьшения плавучести платформы в целом и заданного натяжения элементов технологической якорной системы с помощью соответствующих приводов до момента установки платформы на грунт. В случае необходимости после установки платформы на грунт осуществляют ее балластировку. Далее бурят специальные скважины с учетом обязательного прохождения неустойчивых пород, производят установку обсадных труб, после чего нижнюю часть основания морской платформы жестко связывают с грунтом с помощью системы натяжных свай, якоря которых на заданной глубине устанавливают внутри обсадных труб в зоне устойчивых пород грунта и производят их натяжение и выравнивание нагрузок с помощью натяжных механизмов и соответствующей гидросистемы. В случае приближения айсберга или мощного ледового покрова разъединяют фиксирующие элементы, связывающие верхнюю и нижнюю части основания между собой, с обеспечением соответствующей герметизации технологических коммуникаций. Полупогруженную горизонтальную платформу и верхнюю часть основания совместно или поочередно отводят наплаву в сторону от траектории движения айсберга. После завершения эксплуатации арктической платформы осуществляют герметизацию технологических скважин, отсоединяют якоря натяжных свай от обсадных труб, извлекают натяжные сваи. Полупогруженную горизонтальную платформу, верхнюю часть основания платформы, а также нижнюю часть основания, поочередно или совместно поднимают и транспортируют с использованием балластных емкостей. При реализации изобретения повышается экономическая эффективность использования платформы и ее эксплуатационная безопасность. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к освоению подводных месторождений полезных ископаемых, преимущественно жидких и газообразных, к сооружению технологических комплексов, которые обеспечивают проведение работ на шельфе арктических морей.
Известен морской технологический комплекс добычи полезных ископаемых, который содержит морскую платформу с технологическим оборудованием и, по крайней мере, один подводный сателлит, включающий скважинное и устьевое оборудование, связанные между собой технологическими коммуникациями. При этом морская платформа крепится к грунту с помощью якорной системы /1/.
Известное техническое решение позволяет производить добычу полезных ископаемых в открытом море на больших глубинах, однако оно не является надежным при использовании в арктических регионах, поскольку не имеет необходимых средств для противодействия ледовому покрову. Кроме того, нарушение целостности хотя бы одного из звеньев якорной системы, например, при взаимодействии с подводными льдами (стамугами), может привести к непредсказуемым последствиям.
Известно техническое решение, характеризующее способ сооружения арктической платформы, при котором на предварительно подготовленный грунт устанавливают основание, на основании устанавливают полупогруженную горизонтальную платформу с технологическим оборудованием, основание выполняют из двух частей, нижнюю часть основания связывают с грунтом с помощью цементируемых свай, верхнюю часть основания и полупогруженную горизонтальную платформу снабжают понтонами с балластными емкостями, в рабочем положении верхнюю часть основания связывают с нижней частью и с полупогруженной горизонтальной платформой с помощью соответствующих фиксирующих соединений /2 прототип/.
Известное техническое решение позволяет сооружать арктические платформы при использовании их в технологических комплексах совместно с подводными сателлитами, при этом обеспечивается эксплуатационная безопасность за счет исключения взаимодействия платформы с мощным ледовым покровом и айсбергами. Однако самостоятельное использование такой платформы без подводных сателлитов не предусматривается, что существенно снижает ее функциональные возможности.
Настоящее изобретение направлено на решение задачи создания сейсмоледостойкой арктической технологической платформы с повышением функциональной возможности путем обеспечения возможности ее использования как самостоятельно, так и в технологических комплексах совместно с подводными сателлитами, с обеспечением экономической эффективности и эксплуатационной безопасности за счет исключения взаимодействия морской платформы с айсбергами, обеспечения возможности противодействия совместно ледовым, ветровым, волновым и сейсмическим нагрузкам, а также возможности ее демонтажа после завершения работ.
Указанный единый технический результат достигается тем, что реализуется способ сооружения арктической платформы, при котором на предварительно подготовленный грунт устанавливают основание, на основании устанавливают полупогруженную горизонтальную платформу с технологическим оборудованием, основание выполняют из двух частей, нижнюю часть основания связывают с грунтом с помощью свай, верхнюю часть основания и полупогруженную горизонтальную платформу снабжают понтонами с балластными емкостями, в рабочем положении верхнюю часть основания связывают с нижней частью и с полупогруженной горизонтальной платформой с помощью соответствующих фиксирующих соединений, причем нижнюю часть основания также снабжают балластными емкостями, при этом верхнюю и нижнюю части основания выполняют с центральной шахтой для установки технологических коммуникаций, транспортировку и установку платформы на дно осуществляют поочередной транспортировкой упомянутых частей или в предварительно собранном состоянии с использованием балластных емкостей, для обеспечения необходимой положительной плавучести, нижнюю часть основания крепят к грунту с помощью натяжных свай, а высоту нижней части основания платформы выбирают из условия возможности прохождения айсбергов с размерами, характерными для данного региона.
Перед установкой на дно платформы осуществляют ее позиционирование с помощью технологической якорной системы, затем осуществляют загрузку балластных емкостей с обеспечением плавного уменьшения плавучести платформы в целом и заданного натяжения элементов технологической якорной системы с помощью соответствующих приводов до момента установки платформы на грунт.
После установки платформы на грунт осуществляют ее балластировку, затем бурят специальные скважины с учетом обязательного прохождения неустойчивых пород, производят установку обсадных труб, после чего нижнюю часть основания морской платформы жестко связывают с грунтом с помощью натяжных свай, якоря которых на заданной глубине устанавливают внутри обсадных труб в зоне устойчивых пород грунта и производят их натяжение и выравнивание нагрузок с помощью натяжных механизмов и соответствующей регулирующей гидросистемы.
При приближении айсберга или мощного ледового покрова разъединяют фиксирующие элементы, связывающие верхнюю и нижнюю части основания между собой, с обеспечением соответствующей герметизации технологических коммуникаций, полупогруженную горизонтальную платформу и верхнюю часть основания совместно или поочередно отводят на плаву в сторону от траектории движения айсберга.
При завершении эксплуатации арктической платформы осуществляют герметизацию технологических скважин в районе донной плиты, отсоединяют якоря натяжных свай от обсадных труб, извлекают натяжные сваи, затем полупогруженную горизонтальную платформу, верхнюю часть основания платформы, а также нижнюю часть основания поочередно или совместно поднимают и транспортируют с использованием соответствующих балластных емкостей.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включая поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах для объекта-способа, позволил установить, что заявителем не обнаружены аналоги, характеризующими признаками идентичными всем существенным признакам заявленного объекта-способа.
Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков, позволяет выявить совокупность существенных, по отношению к усматриваемому заявителем единому техническому результату, отличительных признаков для заявленного объекта, изложенных в независимом пункте формулы изобретения.
Следовательно, заявленный объект соответствует требованию “новизна” по действующему законодательству.
Для проверки соответствия заявленного объекта требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от выбранного прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию “изобретательский уровень” по действующему законодательству.
Изобретение поясняется чертежами, представленными на фиг.1-2.
На фиг.1 показана арктическая платформа в рабочем состоянии, выполненная по предложенному способу.
На фиг.2 положение модулей арктической платформы в момент прохождения айсберга.
Арктическая платформа включает основание 1 (фиг.1-2), состоящее из двух частей - нижней 2 и верхней 3. На верхней части 3 основания 1 установлена полупогруженная горизонтальная платформа 4 с технологическим оборудованием 5. Нижняя часть 2 основания 1 арктической платформы связана с грунтом с помощью натяжной свайной системы, включающей натяжной механизм 6, натяжную сваю 7, располагаемую внутри корпуса нижней части 2 основания 1, и якорь 8. Якорь 8 устанавливается в зоне расположения устойчивых пород внутри обсадной трубы 9. Нижняя часть 2 и верхняя часть 3 основания 1 снабжены понтонами с балластными емкостями 10, в них выполнена центральная шахта 11, в которой располагаются водоотделяющие колонны 12 технологических коммуникаций. Натяжная свайная система включает натяжные сваи 7, регулирующую гидросистему (не показана) с натяжными механизмами 6, которые располагаются вверху нижней части 2 основания 1. Регулирующая гидросистема обеспечивает выравнивание нагрузки между натяжными сваями 7 как при их установке, так и при воздействии внешних нагрузок. Специальная буровая установка 13 располагается на полупогруженной горизонтальной платформе 4 и используется для бурения и установки обсадных труб 9 под натяжные сваи 7, а также для строительства технологических скважин 14.
В рабочем положении верхняя часть 3 основания связана с нижней частью 2 основания платформы и с горизонтальной платформой 4, на которой расположено буровое и добычное технологическое оборудование 5, с помощью соответствующих фиксирующих соединений 15. Технологические скважины 14 содержат быстроразъемные соединениями 16 с необходимой запорной арматурой для обеспечения их герметизации при демонтаже платформы.
Для подвески обсадных колонн технологических скважин 14 используется донная плита 17, внутри которой располагают также быстроразъемные соединения 16. Нижняя часть 2 основания 1 платформы снабжена дистанционно управляемым сигнальным буем 18 с автоматическим включением, подъемом и, при необходимости, затоплением (фиг. 2).
Платформа снабжена сборным коллектором 19 и трубопроводом 20.
Конструкция нижней части 2 основания платформы 1 позволяет разместить внутри ее корпуса натяжные сваи 7. При этом решается задача исключения воздействия самой платформы с айсбергами 21, а натяжных свай 7 - с подводными льдами - стамугами 22.
Сооружение арктической платформы осуществляют следующим образом.
Транспортировку и установку платформы на предварительно подготовленный и выровненный грунт осуществляют поочередно нижней 2 и верхней частями 3 основания 1 или в предварительно собранном состоянии с использованием балластных емкостей 10, для обеспечения необходимой положительной плавучести. Нижнюю часть основания 2 крепят к грунту с помощью натяжной системы, включающей натяжные сваи 7, натяжной механизм 6 и якорь 8. При этом высоту нижней части 2 основания 1 платформы выбирают из условия прохождения айсбергов 21 с размерами, характерными для данного региона.
На основании 1 устанавливают полупогруженную горизонтальную платформу 4 с буровой установкой 13 и технологическим оборудованием 5.
В рабочем положении (фиг.1) нижнюю часть 2, верхнюю часть 3, основания 1 и полупогруженную горизонтальную платформу 4 связывают с помощью соответствующих фиксирующих соединений 15. Нижнюю 2 и верхнюю часть 3 основания 1 выполняют с центральной шахтой 11 для установки водоотделяющих колонн 12 технологических коммуникаций.
Перед установкой на дно платформы осуществляют ее позиционирование с помощью технологической якорной системы (не показано), затем осуществляют загрузку балластных емкостей 10 с обеспечением плавного уменьшения плавучести платформы в целом и заданного натяжения элементов технологической якорной системы с помощью соответствующих элементов технологической якорной системы с помощью соответствующих приводов до момента установки платформы на грунт.
После установки платформы на грунт осуществляют ее балластировку, затем с помощью буровой установки 13 бурят скважины под обсадные трубы 9 с учетом обязательного прохождения неустойчивых пород, производят установку обсадных труб 9, их крепление, после чего нижнюю часть 2 основания 1 платформы жестко связывают с грунтом с помощью системы натяжных свай 7, якоря 8 которых на заданной глубине устанавливают внутри обсадных труб 9 в зоне устойчивых пород и производят их натяжение и выравнивание нагрузок с помощью натяжных механизмов 6 и соответствующей гидросистемы.
После установки и закрепления платформы осуществляют бурение технологических скважин 14 для добычи полезных ископаемых. Продукция, поступающая из технологических скважин, направляется в сборный коллектор 19, затем на горизонтальную платформу 4, и после необходимой ее подготовки направляют по трубопроводу 20 и транспортируют на береговую базу.
При приближении айсберга 21 или мощного ледового покрова (фиг.2), разъединяют фиксирующие соединения 15, связывающие верхнюю 3 и нижнюю 2 части основания 1 между собой с обеспечением соответствующей герметизации технологических коммуникаций 12, полупогруженную горизонтальную платформу 4 и верхнюю часть 3 основания совместно или поочередно отводят на плаву в сторону от траектории движения айсберга 21.
После прохождения айсберга 21 возвращают горизонтальную платформу 4 с технологическим оборудованием 5 и верхнюю часть 3 основания 1 к месту их установки. Наличие дистанционно управляемого сигнального буя 18 с автоматическим включением, подъемом и, при необходимости, затоплением, облегчает задачу последующего обнаружения и проведения операции монтажа арктической платформы для обеспечения последующего функционирования ее в рабочем режиме.
При завершении эксплуатации арктической платформы осуществляют консервацию технологических скважин 14 в районе донной плиты 17 с помощью цементирования, разъединяют быстроразъемные соединения 16 и отсоединяют якоря 8 натяжных свай 7 от обсадных труб 9, извлекают натяжные сваи 7, затем полупогруженную горизонтальную платформу 4, верхнюю часть 3 и нижнюю часть 2 основания 1 платформы поочередно или совместно поднимают и транспортируют с использованием соответствующих балластных емкостей 10.
Предложенное техническое решение позволяет повысить экономическую эффективность и безопасность работы арктической платформы путем исключения возможности столкновения с айсбергом и мощным ледовым покровом, а также исключить возможность взаимодействия подводных льдов (стамуг) с натяжными сваями, оптимизировать параметры арктической платформы с обеспечением безопасности работы при установке ее на любых грунтах поверхности дна моря путем обеспечения противодействия опрокидывающему моменту и усилиям сдвига платформы от воздействия внешних сил за счет оптимального сочетания веса платформы, балластного груза и усилия натяжных свай.
Предложенный способ сооружения арктической платформы позволяет обеспечить необходимую жесткость и устойчивость конструкции в обычном рабочем режиме морской платформы, позволяет обеспечить возможность бесперебойной работы технологических коммуникаций при отводе верхней части основания и полупогруженной горизонтальной платформы с технологическим оборудованием. Кроме того, обеспечиваются экологические требования путем возможности ее отвода при завершении эксплуатации платформы.
Таким образом, для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждается возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов с получением ожидаемого технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствует требованию “промышленная применимость” по действующему законодательству.
Литература
1. Патент США №5381865, кл. В 63 В 35/44, 1995.
2. Патент РФ (по заявке №2001134702), кл. Е 02 В 17/00, 2001.
Формула изобретения
1. Способ сооружения арктической платформы, при котором на предварительно подготовленный грунт устанавливают основание, на основании устанавливают полупогруженную горизонтальную платформу с технологическим оборудованием, основание выполняют из двух частей, нижнюю часть основания связывают с грунтом с помощью цементируемых свай, верхнюю часть основания и полупогруженную горизонтальную платформу снабжают понтонами с балластными емкостями, в рабочем положении верхнюю часть основания связывают с нижней частью и с полупогруженной горизонтальной платформой с помощью соответствующих фиксирующих соединений, отличающийся тем, что нижнюю часть основания также снабжают балластными емкостями, при этом верхнюю часть основания выполняют с центральной шахтой для установки технологических коммуникаций, транспортировку и установку платформы на дно осуществляют поочередно или в предварительно собранном состоянии с использованием упомянутых балластных емкостей, нижнюю часть основания крепят к грунту с помощью натяжных свай, а высоту нижней части основания платформы выбирают из условия возможности прохождения айсбергов с размерами, характерными для данного региона.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед установкой на дно платформы осуществляют ее позиционирование с помощью технологической якорной системы, затем осуществляют загрузку балластных емкостей с обеспечением плавного уменьшения плавучести платформы в целом и заданного натяжения элементов технологической якорной системы с помощью соответствующих приводов до момента установки платформы на грунт.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что после установки платформы на грунт осуществляют ее балластировку, затем бурят специальные скважины с учетом обязательного прохождения неустойчивых пород, производят установку обсадных труб, после чего нижнюю часть основания морской платформы жестко связывают с грунтом с помощью системы натяжных свай, якоря которых на заданной глубине устанавливают внутри обсадных труб в зоне устойчивых пород грунта и производят их натяжение и выравнивание нагрузок с помощью натяжных механизмов и соответствующей гидросистемы.
4. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что при приближении айсберга или мощного ледового покрова разъединяют фиксирующие элементы, связывающие верхнюю и нижнюю части основания между собой, с обеспечением соответствующей герметизации технологических коммуникаций, полупогруженную горизонтальную платформу и верхнюю часть основания совместно или поочередно отводят наплаву в сторону от траектории движения айсберга.
5. Способ по п.3, отличающийся тем, что при завершении эксплуатации арктической платформы осуществляют герметизацию технологических скважин в районе донной плиты, отсоединяют якоря натяжных свай от обсадных труб, извлекают натяжные сваи, затем полупогруженную горизонтальную платформу, верхнюю часть основания платформы, а также нижнюю часть основания поочередно или совместно поднимают и транспортируют с использованием соответствующих балластных емкостей.
