Способ сооружения морской платформы

Изобретение относится к освоению подводных месторождений полезных ископаемых, преимущественно жидких и газообразных, и к сооружению технологических комплексов, которые обеспечивают проведение преимущественно эксплуатационных работ на шельфе открытого моря. При сооружении морской платформы на грунт последовательно устанавливают полупогруженное основание и горизонтальную платформу с технологическим оборудованием. Корпус полупогруженного основания морской платформы связывают с грунтом с помощью полых цементируемых свай, каждая из которых содержит наружную и внутреннюю обсадные трубы, пространство между которыми заполняют цементным раствором. Длину наружной обсадной трубы выбирают из условия перекрытия неустойчивых пород, длину внутренней обсадной трубы выбирают из условия обеспечения наперед заданной связи с устойчивыми породами. Основание платформы и внутреннюю обсадную трубу жестко связывают с помощью анкерного силового соединения, включающего стержневой элемент, якорь и гидравлический натяжной механизм, причем якорь имеет возможность жесткого соединения с внутренней обсадной трубой на заданной глубине. Корпус полупогруженного основания платформы устанавливают на донную опорную плиту. Наружную обсадную трубу полой цементируемой сваи жестко связывают с донной опорной плитой, которую устанавливают на гравийную подушку, с помощью которой предварительно выравнивают грунт. Корпус основания крепят к донной опорной плите с помощью анкерных силовых соединений с наперед заданным усилием, которое изменяют в процессе эксплуатации в зависимости от изменения внешних условий. Изобретение обеспечивает создание сейсмоледостойких стационарных морских платформ как на устойчивых, так и неустойчивых грунтах. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к освоению подводных месторождений полезных ископаемых, преимущественно жидких и газообразных, к сооружению технологических комплексов при широком диапазоне внешних условий и характеристик грунтов морского дна.

Известно техническое решение, которое направлено на решение задачи возможности эксплуатации морской платформы в арктических широтах, при этом предусматривается выполнение основания морской платформы из двух модулей с возможностью линейного перемещения относительно друг друга, съем с основания и транспортировку несущей платформы на плаву в безопасное место от траектории движения айсберга [1].

Известное техническое решение предусматривает наличие технологических сателлитов, поскольку конструкция морской платформы не предусматривает возможность установки скважин непосредственно на платформе.

Известен способ сооружения морской платформы, при котором на грунт последовательно устанавливают полупогруженное основание, горизонтальную платформу с технологическим оборудованием, причем основание морской платформы связывают с грунтом с помощью полых цементируемых свай, каждая из которых содержит наружную и внутреннюю обсадные трубы, пространство между которыми заполняют цементным раствором, длину внутренней обсадной трубы выбирают из условия перекрытия неустойчивых пород, длину наружной обсадной трубы выбирают из условия обеспечения наперед заданной связи с устойчивыми породами, полупогруженное основание платформы и внутреннюю обсадную трубу жестко связывают с помощью анкерного силового соединения, включающего стержневой элемент, якорь и гидравлический натяжной механизм, причем якорь имеет возможность жесткого соединения с внутренней обсадной трубой на заданной глубине [2-прототип].

Известное техническое решение эффективно можно использовать на достаточно устойчивых грунтах, что касается слабых грунтов, то при использовании анкерных силовых соединений возможен перекос основания платформы ввиду неоднородности характеристик грунта и наличия зазора между наружной обсадной трубой сваи и корпусом основания платформы.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи создания сейсмоледостойких стационарных морских технологических платформ, которые могут устанавливаться как на неустойчивых грунтах, так и устойчивых грунтах с обеспечением экономической эффективности и эксплуатационной безопасности в сейсмически опасных районах, а также за счет исключения взаимодействия морских платформ с мощным ледовым покровом и айсбергами.

Указанный технический результат достигается тем, что реализуется способ сооружения морской платформы, при котором на грунт последовательно устанавливают полупогруженное основание, горизонтальную платформу с технологическим оборудованием, причем полупогруженное основание морской платформы связывают с грунтом с помощью полых цементируемых свай, каждая из которых содержит наружную и внутреннюю обсадные трубы, пространство между которыми заполняют цементным раствором, длину внутренней обсадной трубы выбирают из условия перекрытия неустойчивых пород, длину наружной обсадной трубы выбирают из условия обеспечения наперед заданной связи с устойчивыми породами, основание платформы и внутреннюю обсадную трубу жестко связывают с помощью анкерного силового соединения, включающего стержневой элемент, якорь и гидравлический натяжной механизм, причем якорь имеет возможность жесткого соединения с внутренней обсадной трубой на заданной глубине, при этом полупогруженное основание платформы устанавливают на донную опорную плиту, наружную обсадную трубу цементируемой сваи жестко связывают с донной опорной плитой, донную опорную плиту устанавливают на гравийную подушку, с помощью которой предварительно выравнивают грунт, причем корпус основания крепят к донной опорной плите с помощью анкерного силового соединения с наперед заданным усилием, которое изменяют в процессе эксплуатации в зависимости от изменения внешних условий.

Кроме того, для повышения надежности сооружения морской платформы на неустойчивых грунтах на больших глубинах с исключением взаимодействия с мощным ледовым покровом основание выполняют из двух модулей, корпус нижнего модуля основания выполняют с подводной горизонтальной платформой с устьевыми соединителями и стыковочными элементами для обеспечения возможности соединения с корпусом полупогруженного основания платформы и с соответствующими коммуникациями и крепят корпус нижнего модуля к донной опорной плите с помощью анкерных силовых соединений, при этом гидравлический натяжной механизм устанавливают на подводной горизонтальной платформе.

Для повышения надежности за счет исключения взаимодействия с айсбергами на нижний модуль основания платформы устанавливают промежуточную горизонтальную платформу с возможностью вертикального перемещения по направляющим от соответствующего привода, причем направляющие располагают равномерно по окружности относительно эксплуатационных скважин, которые устанавливают в центральной части основания платформы, при этом полупогруженное основание соединяют с промежуточной горизонтальной и соответствующими коммуникациями с помощью быстроразъемных соединений.

Изобретение поясняется рисунками, представленными на фиг.1-4.

На фиг.1 показан пример выполнения морской технологической платформы для небольших глубин, выполненный по предложенному способу.

На фиг.2 - пример выполнения анкерного силового соединения.

На фиг.3 - пример выполнения морской платформы в районах с мощным ледовым покровом.

На фиг.4 - пример выполнения морской платформы в районах с возможным прохождением айсбергов.

Морская технологическая платформа для небольших глубин - до 50 м (фиг.1) содержит полупогруженное основание 1, на котором установлена горизонтальная платформа 2 с технологическим оборудованием 3. Полупогруженное основание 1 устанавливается на донную опорную плиту 4, которая располагается на гравийной подушке 5 и крепится к грунту с помощью полых цементируемых свай 6. В центральной части основания расположены эксплуатационные скважины 7 с устьевым оборудованием 8.

Полупогруженное основание 1 крепится к донной опорной плите с помощью анкерных силовых соединений, которые включают стержневой элемент 9, одним торцом жестко связанный с якорем 10, установленным внутри полой цементируемой сваи 6, а другим - с гидравлическим натяжным механизмом 11, корпус которого жестко установлен на полупогруженном основании 1.

Гидравлический натяжной механизм 11 (фиг.2) содержит равномерно расположенные по окружности гидроцилиндры, штоки 12 которых через шайбу 13 и конические клинья 14 имеют возможность силового замыкания с боковой поверхностью стержня свободной торцевой части стержневого элемента 9.

Полая цементируемая свая 6 содержит наружную обсадную трубу 15 и внутреннюю обсадную трубу 16, пространство между которыми заполнено цементным раствором 17. Наружная обсадная труба 15 жестко связана с донной опорной плитой 4. Длина наружной обсадной трубы 15 выбирается из условия перекрытия неустойчивых пород, а длину внутренней обсадной трубы 16 выбирают из условия обеспечения наперед заданной связи с устойчивыми породами.

На больших глубинах и при возможности образования мощного ледового покрова основание морской платформы выполняют из двух модулей (фиг.3). Корпус нижнего модуля 18 основания выполнен с подводной горизонтальной платформой 19 с устьевым оборудованием 8, стыковочными элементами и быстроразъемными соединениями (не показано) для обеспечения возможности соединения с корпусом верхнего модуля - полупогруженного основания 1 и с соответствующими коммуникациями. Корпус нижнего модуля 18 основания крепят к донной опорной плите 4 с помощью анкерных силовых соединений, при этом гидравлический натяжной механизм 11 устанавливают на подводной горизонтальной платформе 19.

Для повышения надежности за счет исключения взаимодействия с айсбергами (фиг.4) корпус нижнего модуля 18 основания платформы снабжен промежуточной горизонтальной платформой 20. Промежуточная горизонтальная платформа 20 и корпус нижнего модуля 18 основания платформы снабжены направляющими 21 для относительно вертикального перемещения. Направляющие 21 расположены равномерно по окружности относительно эксплуатационных скважин 7, установленных в центральной части основания платформы, а верхний модуль 1 основания имеет возможность быстроразъемного соединения с промежуточной горизонтальной платформой 20 и соответствующими коммуникациями.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

В месте сооружения морской технологической платформы на грунт последовательно устанавливают полупогруженное основание 1, горизонтальную платформу 2 с технологическим оборудованием 3, причем полупогруженное основание 1 морской платформы, связывают с грунтом с помощью полых цементируемых свай 6, каждая из которых содержит наружную 15 и внутреннюю 16 обсадные трубы, пространство между которыми заполняют цементным раствором 17, длину наружной обсадной трубы 15 выбирают из условия перекрытия неустойчивых пород, а длину внутренней обсадной трубы 16 выбирают из условия обеспечения наперед заданной связи с устойчивыми породами. Полупогруженное основание 1 платформы и внутреннюю обсадную трубу 16 жестко связывают с помощью анкерного силового соединения, включающего стержневой элемент 9, якорь 10 и гидравлический натяжной механизм 11, причем якорь 10 имеет возможность жесткого соединения с внутренней обсадной трубой 16 на заданной глубине. Полупогруженное снование 1 платформы устанавливают на донную опорную плиту 4, наружную обсадную трубу 15 полой цементируемой сваи 6 жестко связывают с донной опорной плитой 4, донную опорную плиту 4 устанавливают на гравийную подушку 5, с помощью которой предварительно выравнивают грунт, причем корпус полупогруженного основания 1 платформы крепят к донной опорной плите 4 с помощью анкерного силового соединения с наперед заданным усилием, которое изменяют в процессе эксплуатации в зависимости от изменения внешних условий.

Кроме того, с целью повышения надежности сооружения морской платформы на неустойчивых грунтах на больших глубинах с исключением взаимодействия с мощным ледовым покровом (фиг.3) основание выполняют из двух модулей, корпус нижнего модуля 18 основания выполняют с подводной горизонтальной платформой 19 с устьевым оборудованием 6, стыковочными элементами и быстроразъемными соединениями для обеспечения возможности соединения с корпусом верхнего модуля - полупогруженного основания 1 и с соответствующими коммуникациями, и крепят корпус нижнего модуля 18 основания к донной опорной плите 4 с помощью анкерных силовых соединений, при этом гидравлический натяжной механизм 11 устанавливают на подводной горизонтальной платформе 19.

При приближении мощного ледового покрова корпус полупогруженного основания 1 отсоединяют от корпуса нижнего модуля 18 основания и отводят на технологическую базу. При этом добычу полезных ископаемых осуществляют в автоматическом режиме. После прохождения ледового покрова морская технологическая платформа устанавливается в исходное положение.

С целью повышения надежности за счет исключения взаимодействия с айсбергами (фиг.4) на нижний модуль основания платформы 18 устанавливают промежуточную горизонтальную платформу 20 с возможностью вертикального перемещения по направляющим 21 от соответствующего привода, причем направляющие 21 располагают равномерно по окружности относительно эксплуатационных скважин 7, которые устанавливают в центральной части основания платформы, при этом корпус полупогруженного основания 1 соединяют с промежуточной горизонтальной платформой и соответствующими коммуникациями с помощью быстроразъемных соединений.

При приближении айсберга производят отсоединение корпуса полупогруженного основания 1 морской платформы от промежуточной горизонтальной платформы 20 и отвод его от траектории движения, а промежуточную горизонтальную платформу 20 по направляющим 21 опускают до заданного уровня. При этом добычу полезных ископаемых осуществляют также в автоматическом режиме. После прохождения айсберга морская технологическая платформа устанавливается в исходное положение.

Предложенное техническое решение позволяет повысить экономическую эффективность сооружения морского технологического комплекса в районах повышенной сейсмичностью, а также путем обеспечения возможности исключения взаимодействия морской платформы с мощным ледовым покровом и айсбергами.

Предложенный способ позволяет обеспечить необходимую жесткость и устойчивость конструкции в обычном рабочем режиме морской платформы и позволяет обеспечить бесперебойную работу технологических коммуникаций при отводе горизонтальной 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.

Источники информации

1. Патент РФ №2215847, кл. Е 02 В 17/00, 2001.

2. Патент РФ №2232227, кл. Е 02 В 17/00, 2003.

1. Способ сооружения морской платформы, при котором на грунт последовательно устанавливают полупогруженное основание, горизонтальную платформу с технологическим оборудованием, причем корпус полупогруженного основания морской платформы связывают с грунтом с помощью полых цементируемых свай, каждая из которых содержит наружную и внутреннюю обсадные трубы, пространство между которыми заполняют цементным раствором, длину наружной обсадной трубы выбирают из условия перекрытия неустойчивых пород, длину внутренней обсадной трубы выбирают из условия обеспечения наперед заданной связи с устойчивыми породами, основание платформы и внутреннюю обсадную трубу жестко связывают с помощью анкерного силового соединения, включающего стержневой элемент, якорь и гидравлический натяжной механизм, причем якорь имеет возможность жесткого соединения с внутренней обсадной трубой на заданной глубине, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности сооружения морских платформ на неустойчивых грунтах, корпус полупогруженного основания платформы устанавливают на донную опорную плиту, наружную обсадную трубу полой цементируемой сваи жестко связывают с донной опорной плитой, донную опорную плиту устанавливают на гравийную подушку, с помощью которой предварительно выравнивают грунт, причем корпус основания крепят к донной опорной плите с помощью анкерных силовых соединений с наперед заданным усилием, которое изменяют в процессе эксплуатации в зависимости от изменения внешних условий.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности сооружения морской платформы на неустойчивых грунтах на больших глубинах с исключением взаимодействия с мощным ледовым покровом, основание выполняют из двух модулей, корпус нижнего модуля основания выполняют с подводной горизонтальной платформой с устьевым оборудованием, стыковочными элементами и быстроразъемными соединениями для обеспечения возможности соединения с корпусом полупогруженного основания платформы и с соответствующими коммуникациями, и крепят корпус нижнего модуля основания к донной опорной плите с помощью анкерных силовых соединений, при этом гидравлический натяжной механизм устанавливают на подводной горизонтальной платформе.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет исключения взаимодействия с айсбергами, на нижний модуль основания платформы устанавливают промежуточную горизонтальную платформу с возможностью вертикального перемещения по направляющим от соответствующего привода, причем направляющие располагают равномерно по окружности относительно эксплуатационных скважин, которые устанавливают в центральной части основания платформы, при этом корпус полупогруженного основания соединяют с промежуточной горизонтальной платформой и соответствующими коммуникациями с помощью быстроразъемных соединений.