Способ установки винтоприсосного свайного якоря



Способ установки винтоприсосного свайного якоря
Способ установки винтоприсосного свайного якоря
Способ установки винтоприсосного свайного якоря

 


Владельцы патента RU 2531694:

Ишмиратов Николай Михайлович (RU)

Изобретение относится к разработке подводных жидких и газообразных залежей и может быть применено для фиксации добычного оборудования на морском дне посредством якорей. Способ включает установку винтоприсосного свайного якоря путем ввинчивания цилиндра в грунт до ограничителя, бурение скважины через устье, опускание в скважину колонны усиленных обсадных труб, заливку внутренней полости колонны бетоном. При этом нижнюю обсадную трубу предварительно снабжают продольными пропилами. Перед заливкой бетона в колонну обсадных труб на расстоянии от дна скважины на 1,5-2,0 м опускают заряд и производят подрыв заряда с образованием в зоне пропилов перевернутого султана и образованием в грунте каверны, при этом бетоном также заполняется каверна. Технический результат заключается в повышении надежности удержания плавучих конструкций относительно морского дна при штормах, столкновении с айсбергами и подвижными ледовыми полями. 3 ил.

 

Изобретение относится к способам разработки подводных, преимущественно, морских жидких и газообразных залежей, в частности к способам фиксации добычного оборудования на морском дне, посредством якорей.

Известен винтоприсосный свайный якорь для плавучих конструкций в море, преимущественно плавучих платформ для добычи нефти и/или газа, включающий полый цилиндр с наружной резьбой и установленным на резьбе ограничителем, узел стыковки якоря со стойкой, узел крепления якорной цепи, а также установленный в верхней части внутри цилиндра по его оси малый цилиндр с наружной резьбой (устье), а также выпускные клапаны. Кроме того, якорь включает сваю из колонны усиленных обсадных труб, выполненная с возможностью крепления к устью. Корпус выполнен с возможностью углубления в морское дно, для чего на торцевой поверхности корпуса выполнены зубья. В отверстии корпуса установлен цилиндр с резьбой на наружной поверхности для ввинчивания в морское дно. Якорь снабжен бетонируемой в скважине обсадной трубой, проходящей через резьбовой цилиндр (см. полезную модель «МОРСКОЙ АВТОНОМНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ, ПОЛУПОГРУЖНАЯ ПЛАВУЧАЯ БУРОВАЯ ПЛАТФОРМА, МОРСКАЯ ДОБЫЧНАЯ СТОЙКА ДЛЯ ОТКАЧКИ НЕФТИ, МОРСКАЯ ЛЕДОСТОЙКАЯ ПЛАВУЧАЯ ПЛАТФОРМА ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ, ЛЕДОСТОЙКИЙ ПЛАВУЧИЙ РЕЗЕРВУАР ДЛЯ СБОРА И ХРАНЕНИЯ НЕФТИ. ЯКОРЬ ДЛЯ ПЛАВУЧИХ КОНСТРУКЦИЙ В МОРЕ» по патенту РФ№86231, заявка: 2008135989/22, 05.09.2008).

В качестве прототипа выбран способ установки такого якоря, заключающийся во ввинчивании цилиндра в грунт до ограничителя, бурении скважины через устье, опускании в скважину колонны усиленных обсадных труб и заливке внутренней полости колонны бетоном.

Указанный способ установки и крепления винтоприсосного якоря не обеспечивает надежного удержания плавучих конструкций при сильных штормах или при столкновении с айсбергом.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности удержания плавучих конструкций относительно морского дна при штормах, столкновении с айсбергами и подвижными ледовыми полями.

Указанная задача решается за счет того, что в способе установки винтоприсосного свайного якоря путем ввинчивания цилиндра в грунт до ограничителя, бурения скважины через устье, опускания в скважину колонны усиленных обсадных труб, заливки внутренней полости колонны бетоном, согласно изобретению, нижнюю обсадную трубу предварительно снабжают продольными пропилами, перед заливкой бетона в колонну обсадных труб на расстоянии от дна скважины на 1,5-2,0 м опускают заряд и производят подрыв заряда с образованием в зоне пропилов перевернутого султана и образованием в грунте каверны, при этом бетоном также заполняется каверна.

Значительное повышение надежности крепления якоря обеспечивается созданием бетонной глыбы, размещенной внутри грунта морского дна, при этом габариты в плане бетонной глыбы значительно превосходят аналогичные габариты остальных частей якоря. При взрыве происходит разрушение нижней обсадной трубы в зоне, где выполнены продольные пропилы, труба разрывается и ее продольные элементы загибаются в стороны в виде перьев султана. Закачиваемый бетон охватывает эти загнутые продольные элементы и при застывании приобретает качество армированного металлом бетонного монолита. Кроме того, взрыв не только обеспечивает создание подземной полости, но значительно уплотняет стенки образовавшейся полости, обеспечивая получения замкнутой полости без щелей, что предотвращает излишний расход бетона.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема крепления плавучей ледостойкой буровой платформы посредством якорей, на фиг.2 - винтоприсосный якорь, на фиг.3 - винтоприсосный якорь со стойкой (сваей).

Буровая вышка 1, установленная на платформе 2, имеющей форму ледокольной юбки. Платформа 2 снабжена понтонами 3 и связана посредством цепей 4 с винтоприсосными якорями.

Якорное устройство конструктивно состоит из двух частей: винтоприсосного якоря и якорной стойки 5. Винтоприсосный якорь представляет собой полый цилиндр 6 из прочной стали, закрытый с одной стороны. На внешней поверхности цилиндра 6 имеется резьба. Диаметр цилиндра 2 м, длина 20 м. По центру, с закрытой стороны, имеется малый цилиндр 7, диаметром 0.5 м, длиной 4 метра. У нее также, на внешней поверхности, имеется резьба. С закрытой стороны имеется узел крепления 8 якорной цепи 4, резьбовой узел стыковки 9 якоря со стойкой 5, выпускные клапана 10. На конце винтоприсосного якоря накручен по резьбе ограничитель 11. Когда на дно опускается стойка 5, ограничитель 11 первым погружается в грунт и затем через него, полый цилиндр 6, ввинчивается в донный грунт.

Якорная свая 5 представляет собой колонну мощных труб, диаметром 0.35 м, длиной 100-150 м. Толщина стенок 0.07 м.

Таким образом, винтоприсосный свайный якорь включает полый цилиндр 6 с наружной резьбой и установленным на резьбе ограничителем 11, узел стыковки 9 якоря со стойкой 5, узел крепления якорной цепи 8, а также установленный в верхней части внутри цилиндра 6 по его оси малый цилиндр 5 с наружной резьбой (устье), а также выпускные клапаны 10, кроме того, имеется свая 12 из колонны усиленных обсадных труб, выполненная с возможностью крепления к малому цилиндру 7 (устью), на нижней части последней обсадной трубы сваи 12 выполнены продольные пропилы (не показаны). Длина пропила соответствует половине длины обсадной трубы.

Винтоприсосный якорь крепится к специальной стойке 5, на плавучей платформе 2. По мере монтажа стойки 5, якорь с помощью специальной механизации, опускается на дно. Как только ограничитель 11 остановится на донном грунте, стойка 5 начинает вращаться, с помощью специального ротора. Масса стойки 5 давит на якорь с определенными усилиями и помогает якорю легче вкрутиться в дно. Как только цилиндр 6 (якорь) полностью вкрутился в донный грунт, вращение прекращается. В процессе вкручивания, жидкость, попавшая в полость, между внешней поверхностью центральной трубы 7 и внутренней поверхностью главной трубы - цилиндра 6 (кольцевой зазор), эвакуируется через выходные клапана 10. При попытке поднять винтоприсосный якорь, установленный на глубине 200 м, гидростатическое давление окажет сопротивление в 600 Тс. Затем, через стойку 5, внутри которой имеется колонна технологических труб, опускается буровой инструмент и через центральный, малый цилиндр бурится скважина диаметром 0.4 м. Центральный малый цилиндр 7 в этом случае играет роль устья.

Скважина 16 бурится на глубину 100-150 м. Затем свая 13 так же, как колонна обсадных труб, опускается в скважину и фиксируется на устье 7. Трубы, из которых состоит свая 13, имеют длину по 10 м. Половина самой нижней трубы имеет продольные распилы по всей длине окружности через каждые 8-10 см. После того как труба опустилась в скважину, в нее опускается заряд определенной мощности. На высоте 1.5 м над дном скважины, по команде с платформы, подрывается. Избыточное давление от взрыва разрывает трубу по распилам, образуя перевернутый «султан» из стальных листьев. Взрыв также формирует в конце скважины объемную полость 13, называемую «каверной». Объем каверны 6-8 м3. По опыту известно, что от избыточного давления, внутренняя поверхность каверны значительно уплотняется. После чего в сваю 12, а значит и в каверну, закачивается, под давлением бетон 12 до тех пор, пока не заполнится вся свая 13. В бетоне 12 каверны оказываются стальные листы 14 разорванной трубы. После затвердевания бетона, они образуют железобетонную глыбу 15, повторяющую объем каверны. Рекомендуется использовать для этих целей тяжелые сорта бетона, например, баритовый. Таким образом, обеспечивается надежное крепление винтоприсосного свайного якоря

Эксплуатационные характеристики винтоприсосного, свайного якоря.

Цепь 4 можно крепить к любому плавучему морскому объекту и винтоприсосный свайный якорь будет его удерживать. Вырвать свайный якорь, с железобетонной глыбой 14 на конце со 100 м глубины, не представляется возможным никакими природными стихиями, включая шторма, подвижные ледовые поля и даже арктические айсберги. Желательно использовать цепь повышенной прочности. Толщина прута звена 150 мм. Получившуюся тяжелую цепь можно облегчить баллонами 15, заполненными специальной облегчающей смесью, например, смесь битого стекла и эпоксидной смолы или другой более современной смесью. Такая цепь выдержит на разрыв более 7000 Тс. Указанная цепь может остановить арктический айсберг массой до 2 млн.т и более. Французские ученые в свое время делали математическую модель буксировки айсберга массой 7 млн.т. По их расчетам, такой айсберг должен был буксировать один буксир! А усилие в 7000 Тс могут создать лишь 20 атомных ледоколов типа «50 лет Победы», самого мощного в мире, имеющего тягу 350 Тс. Они могут совместными усилиями остановить любой, даже антарктический айсберг, что уж говорить о маленьком арктическом айсберге. К тому же скорость дрейфа арктических айсбергов крайне мала, не более нескольких см в сек, из-за отсутствия в Баренцевом море быстрых поверхностных течений. В литературе можно встретить, что скорость дрейфа арктических айсбергов 25 см в сек. Это значит, что скорость суточного дрейфа - 50 миль. Это указана самая большая скорость, которая имеет место только в районе гренландского течения. В остальной же акватории Арктики, включая Баренцево море, суточная скорость айсбергов не превышает нескольких миль. Это значит, несколько сантиметров в сек!

Винтоприсосный свайный якорь предназначен для крепления ледостойких плавучих буровых платформ на арктическом шельфе, а также в любой точке мирового океана на глубинах от 100 м и глубже, которые добывают углеводороды, например, на Штокмановском газоконденсатном месторождении.

Способ установки винтоприсосного свайного якоря путем ввинчивания цилиндра в грунт до ограничителя, бурения скважины через устье, опускания в скважину колонны усиленных обсадных труб, заливки внутренней полости колонны бетоном, отличающийся тем, что нижняя обсадная труба снабжается продольными пропилами, перед заливкой бетона в колонну обсадных труб на расстоянии от дна скважины на 1,5-2,0 м опускают заряд и производят подрыв заряда с образованием в зоне пропилов перевернутого султана и образованием в грунте каверны, при этом бетоном также заполняется каверна.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства, а именно может быть использовано для устройства противофильтрационных завес, а также свайных оснований, рассчитанных на различные комбинации экстремальных нагрузок (фиксация оползневых склонов, горизонтальные сдвиговые нагрузки, сейсмические воздействия и т.п.).

Изобретение относится к строительству, а именно к трамбовочным устройствам для формирования набивных свай в мягких или нестабильных грунтах. Трамбовочное устройство содержит стержень для приведения в движение трамбовочной головки, трамбовочную головку, прикрепленную на конце стержня для трамбовки насыпки наполнителя в полости, сформированной в поверхности грунта, и имеющую в целом плоскую, тупую нижнюю поверхность, экран, диаметр которого обеспечивает соприкосновение нижнего края экрана с верхней поверхностью трамбовочной головки вблизи края этой верхней поверхности и который проходит вверх от трамбовочной головки на предварительно определенную высоту, достаточную для предотвращения обвала и обрушения боковых стенок полости в мягком грунте, где используется трамбовочное устройство, внутрь указанной полости.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для усиления и устройства подземных оснований и фундаментов ответственных зданий и сооружений, возводимых на грунтах с низкой несущей способностью.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для возведения буронабивных свай, в том числе в слабых и водонасыщенных грунтах. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к изготовлению буронабивных свай. .

Изобретение относится к строительству, в частности к свайным фундаментам, и обеспечивает увеличение несущей способности полых свай. .

Изобретение относится к области строительства, а в частности может применяться при устройстве буронабивных свай с уширенной пятой. .

Изобретение относится к строительству, в частности к сооружению опорных свай в грунтовой породе. .

Изобретение относится к способам создания свайных фундаментов для сооружений, к свайным фундаментам и оболочке для создания уширенной подошвы для свайных фундаментов.

Изобретение относится к строительству, в частности к укреплению оснований под фундаменты. .

Изобретение относится к средствам освоения континентального шельфа. Морская плавучая платформа содержит подводный водоизмещающий модуль, поддерживающий надводный модуль посредством жестких опорных колонн со связующими элементами, и натяжные связи, закрепленные на донных якорях.

Изобретение относится к строительству в море платформ, на которых монтируется буровое и нефтедобывающее оборудование. Опорная стойка-якорь морской платформы содержит связанные между собой верхнюю секцию с верхней опорной площадкой, балластные цистерны-секции и нижнюю буровую секцию, в которой установлен гидравлический двигатель, к валу ротора которого присоединен бур, а к статору гидравлического двигателя подсоединены трубопровод подачи и патрубок слива воды.

Раскрыты варианты реализации конструкций гравитационного фундамента, который содержит первую и вторую удлиненные фундаментные секции, разделенные открытой областью и выполненные с обеспечением поддерживания веса в воде указанной конструкции и опирающиеся на дно акватории, и верхнюю секцию, расположенную над указанной открытой областью и выполненную с возможностью прохода по меньшей мере частично над поверхностью воды для поддерживания верхних конструкций.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к морским гравитационным платформам, устанавливаемым преимущественно на мелководье и эксплуатируемым в ледовых условиях.

Изобретение относится к морским гравитационным платформам для освоения месторождений нефти и газа на континентальном шельфе. Морская гравитационная платформа содержит погружное основание, образованное донной и верхней опорными плитами, боковыми стенками и внутренними переборками.

Изобретение относится к ледостойким самоподъемным платформам для освоения замерзающего мелководья на длительный срок. Платформа содержит опорное основание, выполненное в виде донной плиты с развитой поверхностью, прочно соединенной с перпендикулярно установленным ледостойким опорным блоком, несколько выступающим ко дну ниже уровня придонной плоскости плиты, при этом ледостойкий опорный блок выполнен в виде цилиндрической колонны; специальные трубы - водоотделяющие колонны, устанавливаемые в ледостойкий опорный блок, через которые осуществляется процесс бурения эксплуатационных скважин; верхнее строение, выполненное в виде трех сменных плавучих палуб с U-образными по центру вырезами: палубы строительно-монтажного назначения, палубы бурового предназначения и палубы эксплуатационного назначения, при этом U-образные вырезы всех палуб выполнены конгруэнтными поперечному сечению ледостойкого опорного блока; съемные подъемные механизмы, устанавливаемые на внешней стороне по периметру U-образного выреза палубы, обеспечивают стыковку или расстыковку с опорным основанием, а также перемещение и фиксацию палубы на безопасной высоте ледостойкого опорного блока; сваи для закрепления опорного основания, забуриваемые буровой установкой по криволинейной траектории, обеспечивают безопасную эксплуатацию сооружения.

Изобретение относится к строительству, а именно к гидротехническому строительству, и может быть использовано для сопряжения плавучих массивов-гигантов с неподготовленным дном акватории.

Изобретение относится к области судостроения, а более конкретно к плавучим самоподъемным установкам для работы на мелководном шельфе. .
Изобретение относится к средствам безопасной эксплуатации плавсредств и может быть использовано для их аварийного торможения. Способ аварийного торможения состоит в том, что изготовляют дюбель-пушку, которая имеет пристреливаемое кольцо с закрепленным на нем шкивом, на который наброшена петля якорного каната, уложенного в канатный ящик, изготовляют тормозную лебедку якорного каната, шарнирно устанавливают дюбель-пушку на наружной части кормы плавсредства, фиксируют дюбель-пушку в положении, когда ее дульная часть направлена вверх, посредством управляемого электромагнитного зацепа, при необходимости аварийного торможения расфиксируют электромагнитным зацепом верхний конец дюбель-пушки, поворачивают последнюю на шарнирном соединении, чем опускают ее верхний конец под воду, в конце поворота дюбель-пушки воздействуют нижней частью кормы плавсредства на капсюль-детонатор взрывного заряда дюбель-пушки, чем взрывают последний, в результате чего выстреливают дюбель-якорь с одетым на него пристреливаемым кольцом, к которому прикреплен шкив, на который наброшена петля якорного каната, свивают с канатного ящика якорный канат, пристреливают пристреливаемое кольцо с концом якорного каната к дну водоема, для аварийного торможения притормаживают тормозной лебедкой пристрелянный якорный канат, чем останавливают перемещение плавсредства.
Наверх