Металлический цельносварной опорный блок свайной ледостойкой платформы

 

Использование: в гидротехническом строительстве при сооружении стационарных платформ для добычи нефти и газа на шельфе замерзающих морей. Сущность изобретения: опорный блок 1 состоит из цилиндрического оголовка 2 с расширяющейся конической верхней частью 3, на которую опирается верхнее строение 4 ледореза 5, выполненного из верхней 6 и нижней 7 конических секций, сопряженных большими основаниями, и базы 8. Опорный блок 1 закреплен к грунтовому основанию 9 сваями 10 и взаимодействует с торосом 11, обеспечивая его разрушение. 5 з.п. ф-лы, 21 ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано, преимущественно, при сооружении стационарных платформ для добычи нефти и газа на шельфе замерзающих морей.

Основной технический результат изобретения уменьшение горизонтальных смещений опорного блока при действии ледовых нагрузок.

Другой технический результат изобретения снижение трудоемкости изготовления опорного блока за счет устранения операции вальцовки обшивок оголовка, ледореза и базы.

Еще один технический результат изобретения повышение прочности в опорном блоке верхней и нижней секций ледореза.

На фиг.1 показан общий вид металлического цельносварного опорного блока свайной ледостойкой платформы для добычи нефти и газа на шельфе замерзающих морей при относительно небольшой глубине воды; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 деталь I на фиг.3; на фиг.5 - разрез В-В на фиг. 1 на уровне верха днища базы; на фиг.6 разрез Г-Г на фиг.2; на фиг. 7 разрез Д-Д на фиг.2; на фиг.8 разрез Е-Е на фиг.2; на фиг.9 вариант подкрепления ребрами жесткости наружной обшивки верхней секции ледореза; на фиг.10 сечение Ж-Ж на фиг.9; на фиг.11 сечение И-И на фиг.9; на фиг.12 общий вид многогранного металлического цельносварного опорного блока свайной ледостойкой платформы для добычи нефти и газа на шельфе замерзающих морей при относительно большой глубине воды; на фиг.13 разрез К-К на фиг.12; на фиг.14 разрез Л-Л на фиг.12; на фиг.15 разрез М-М на фиг.12 на уровне верха диафрагмы, установленной в базе; на фиг.16 разрез Н-Н на фиг.12 на уровне верха днища базы; на фиг.17 разрез П-П на фиг.13; на фиг.18 разрез Р-Р на фиг.13; на фиг.19 разрез С-С на фиг.13; на фиг.20 показан фрагмент опорного блока с верхней и нижней секциями ледореза, заполненными бетоном; на фиг.21 сечение Т-Т на фиг.20.

Одним из примеров осуществления изобретения является опорный блок платформы для добычи нефти и газа на шельфе замерзающих морей, который может быть установлен при относительно небольшой глубине воды. Его конструкция показана на фиг.1 8. Опорный блок 1 состоит из цилиндрического оголовка 2 с расширяющейся конической верхней частью 3, на которую опирается верхнее строение 4, ледореза 5, выполненного из верхней 6 и нижней 7 конических секций, сопряженных большими основаниями, и базы 8. Опорный блок 1 закреплен к грунтовому основанию 9 сваями 10 и взаимодействует с торосом 11. База 8 состоит из конической оболочки 12 и днища 13 с отверстиями 14 для коммуникаций (буровых скважин, трубопроводов и т.п.). Внутри опорного блока 1 расположены кондукторы 15 для крепления свай 10 с помощью цементации 16 кольцевого зазора между ними. В верхней секции 6 ледореза 5 установлена горизонтальная диафрагма 17. Верх ее расположен в уровне стыка верхней секции 6 с оголовком 2. В нижней секции 7 ледореза 5 установлена горизонтальная диафрагма 18, соответствующая по толщине высоте нижней секции 7. Между диафрагмами 17 и 18 установлены вертикальные контрфорсы 19. Верхняя секция 6 ледореза 5 имеет внутреннюю обшивку 20, соединенную вертикальными 21 и горизонтальными 22 переборками с наружной обшивкой 23 верхней секции 6. Угол α_н наклона образующей наружной обшивки 23 к горизонтальной плоскости меньше угла α_в наклона образующей внутренней обшивки 20 к той же плоскости, стенка 24 контрфорса 19 расположена в одной плоскости с вертикальной переборкой 21 верхней секции 6 ледореза 5 и соединена с внутренней обшивкой 20 верхней секции 6. Нижняя секция 7 ледореза 5 имеет внутреннюю обшивку 25, соединенную вертикальными переборками 26 с наружной обшивкой 27 нижней секции 7. Образующая внутренней обшивки 20 верхней секции 6 ледореза 5, образующая внутренней обшивки 25 нижней секции 7 ледореза 5 и образующая наружной обшивки 28 конической оболочки 12 базы 8 лежит на общей прямой. Между днищем 13 базы 8 и горизонтальной диафрагмой 18 установлены вертикальные переборки 29, разделяющие внутренний объем базы 8 на четыре балластных отсека 30. Оголовок 2 имеет наружную 31 и внутреннюю 32 обшивки, соединенные вертикальными 33 и горизонтальными 34 переборками, и усилен с внутренней стороны для восприятия нагрузок от верхнего строения 4 вертикальными ребрами 35, которые поставлены в продолжение контрфорсов 19 и состыкованы с ними через горизонтальную диафрагму 17. Горизонтальные диафрагмы 17, 18 и днище 13 для повышения их жесткости выполнены с двумя обшивками, верхней 36 и нижней 37, которые соединены вертикальными переборками 38. В горизонтальной диафрагме 17, установленной в верхней секции 6 ледореза 5, по периметру для пропуска свай 10 при забивке выполнены отверстия 39 и 40, из которых впоследствии отверстия 39 используются для расположения трубопроводов и т.п. а отверстия 40 используются для расположения лестниц и лифтов. В средней части диафрагмы 17 выполнены отверстия 14 для буровых скважин. Горизонтальная диафрагма 18, установленная в нижней секции 7 ледореза 5, в средней части имеет отверстия 14 для буровых скважин, а по периферии имеет отверстия 14 для трубопроводов и т.п. и отверстия 41 для расположения лестниц и лифтов. Коническая оболочка 12 базы 8 имеет внутреннюю обшивку 42, которая соединена с наружной обшивкой 28 вертикальными 43 и горизонтальными 44 переборками. Кондукторы 15 для крепления свай 10 встроены в коническую оболочку 12 базы 8 и горизонтальную диафрагму 18, установленную в нижней секции 7 ледореза 5. Сверху на кондукторах 15 для герметизации полости свай 10 установлены съемные крышки 45. Вертикальные переборки 29, установленные в базе 8, для повышения их жесткости выполнены с двумя обшивками 46, соединенными горизонтальными 47 и вертикальными 48 переборками. Для герметизации внутреннего объема опорного блока 1 в отверстия 14 для буровых скважин в горизонтальных диафрагмах 17, 18 и днище 13 базы 8 установлены водоотделяющие колонны 49. Для обеспечения прочности наружной обшивки 23 верхней секции 6 ледореза 5 она подкреплена ребрами жесткости в виде тавра 50 и полосы 51, установленными между вертикальными 21 и горизонтальными 22 переборками. Подобным образом может быть подкреплен каждый элемент опорного блока 1 в зависимости от нагрузки, действующей на подкрепляемый элемент, или условий его устойчивости. Во внутренних обшивках 20, 25, 32 и 42 верхней 6 и нижней 7 секций ледореза 5, оголовка 2, конической оболочки 12 базы 8, в верхних обшивках 36 горизонтальных диафрагм 17, 18 и днища 13, а также в обшивках 46 вертикальных переборок 29 могут быть установлены лазы с герметичными крышками для доступа внутрь этих конструктивных частей опорного блока 1. Кроме этого, в вертикальных переборках 29 могут быть установлены герметичные двери для прохода.

В качестве другого примера осуществления изобретения на фиг.12 19 показан опорный блок платформы для добычи нефти и газа на шельфе замерзающих морей, который может быть установлен при относительно большой глубине воды. Отличительными особенностями такого опорного блока от приведенного выше являются следующие. В базе 8 установлена горизонтальная диафрагма 52. Между днищем 13 и горизонтальной диафрагмой 52, а также между последней и горизонтальной диафрагмой 18 установлены вертикальные переборки 53, которые вместе с диафрагмой 52 разделяют внутренний объем базы 8 на восемь балластных отсеков 54. Оголовок 2, ледорез 5 и база 8 для снижения трудоемкости изготовления опорного блока 1 за счет устранения операции вальцовки обшивок 20, 23, 25, 27, 28, 31, 32 и 42 выполнены многогранными с одинаковым числом граней, равным восьми. Горизонтальная диафрагма 52 конструктивно выполнена аналогично горизонтальным диафрагмам 17, 18 и днищу 13 опорного блока 1 (фиг.1 8). В средней части она имеет отверстия 14 для буровых скважин, а на периферии имеет отверстия 14 для трубопроводов и т.п. Вертикальные переборки 53 конструктивно выполнены аналогично вертикальным переборкам 25 опорного блока 1 (фиг. 1 8). Кондукторы 15 для крепления свай 10 встроены в нижней части оболочки 12 базы 8. В горизонтальных переборках 44 оболочки 12 базы 8, которые расположены выше кондукторов 15, и в горизонтальной диафрагме 18 нижней секции 7 ледореза 5 встроены патрубки 55 для пропуска свай 10. Для герметизации полости свай 10 в верхних их концах выполнены бетонные пробки 56.

В опорном блоке 1 для повышения прочности верхней 6 и нижней 7 секций ледореза 5 пространство между их наружными 23, 27 и внутренними 20, 25 обшивками заполнено бетоном 57.

Горизонтальные диафрагмы 17, 18 обеспечивают сохранение формы опорного блока 1 и распределяют местные ледовые нагрузки, действующие на ледорез 5, на весь опорный блок 1 в целом. Вертикальные контрфорсы 19 подкрепляют верхнюю секцию 6 ледореза 5 на действие ледовых нагрузок и способствуют передаче весовых нагрузок от верхнего строения 4 на базу 8. Выбором значения угла α_н наклона образующей наружной обшивки 23 к горизонтальной плоскости в сторону его уменьшения по сравнению с углом α_в наклона образующей внутренней обшивки 20 к той же плоскости обеспечивается возможность снижения ледовых нагрузок при взаимодействии опорного блока 1 с ровным или наслоенным льдами, которые разрушаются путем изгиба при наползании на верхнюю секцию 6 ледореза 5. Совмещение образующих обшивок 20, 25 и 28 на общей прямой минимизирует поперечный габарит ледореза 5 при условии сохранения габарита технологического пространства внутри опорного блока 1 и позволяет выполнить ледорез 5 с соотношением высот нижней 7 и верхней 6 секций не более 1:3. Вертикальные переборки 29, 53 и горизонтальная диафрагма 52, установленные в базе 8, кроме основной своей функции, разделительных стенок и перекрытий балластных отсеков 30 и 54, придают повышенную жесткость базе 8 и способствуют более равномерному нагружению свай 10.

Указанный выше предел соотношения высот нижней и верхней секций ледореза обеспечивает уменьшение его поперечного габарита и высоты нижней секции в предлагаемом опорном блоке по сравнению с известными решениями при одинаковой общей высоте ледореза. Первый из этих факторов приводит к снижению горизонтальной нагрузки, а второй к снижению подъемной силы, которые возникают при взаимодействии опорного блока с тросом и являются доминирующими над ледовыми нагрузками, возникающими при взаимодействии опорного блока с ровным и наслоенным льдами.

Технический результат при осуществлении изобретения будет получен за счет того, что при действии меньших ледовых нагрузок опорный блок претерпевает меньшие горизонтальные смещения, чем опорный блок в известных решениях. При этом улучшаются эксплуатационные качества платформы для работы оборудования и пребывания персонала.

Формула изобретения

1. Металлический цельносварной опорный блок свайной ледостойкой платформы, содержащий цилиндрический оголовок с расширяющейся верхней частью к месту опирания верхнего строения, ледорез, расположенный под оголовком и состоящий из верхней и нижней конических секций, сопряженных между собой большими основаниями, базу, расположенную под ледорезом и состоящую из конической оболочки с большим основанием внизу и днища с отверстиями для коммуникаций, кондукторы для крепления свай, расположенные внутри опорного блока и расходящиеся вниз вдоль конической оболочки базы, отличающийся тем, что опорный блок снабжен горизонтальными диафрагмами, одна из которых установлена в верхней секции ледореза, а другая диафрагма установлена в нижней секции ледореза, и вертикальными контрфорсами, установленными между упомянутыми диафрагмами, и в опорном блоке верхняя секция ледореза имеет внутреннюю обшивку, соединенную вертикальными переборками с ее наружной обшивкой, при этом угол наклона образующей наружной обшивки к горизонтальной плоскости равен или меньше угла наклона образующей внутренней обшивки к той же плоскости, стенка каждого контрфорса расположена в одной плоскости с вертикальной переборкой верхней секции ледореза и соединена с последней, нижняя секция ледореза наряду с наружной обшивкой имеет внутреннюю обшивку, расположенную между внутренней обшивкой верхней секции ледореза и наружной обшивкой конической оболочки базы.

2. Блок по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен вертикальными переборками, расположенными между днищем базы и горизонтальной дифрагмой, установленной в нижней секции ледореза, и разделяющими внутренний объем базы на балластные отсеки.

3. Блок по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен по крайней мере одной горизонтальной диафрагмой, расположенной в базе и разделяющей внутренний объем базы по высоте на балластные отсеки.

4. Блок по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что он снабжен вертикальными переборками, расположенными по крайней мере в одном балластном отсеке и разделяющими его на большее число балластных отсеков.

5. Блок по пп. 1 4, отличающийся тем, что он выполнен многогранным.

6. Блок по пп. 1 5, отличающийся тем, что пространство между наружной и внутренней обшивками по крайней мере одной из секций ледореза заполнено бетоном.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21