Морская платформа и способ ее сооружения

 

Использование: в платформах, устанавливаемых в открытом море и работающих в тяжелых ледовых условиях. Сущность изобретения: платформа 1 имеет основание 3, на которое опирается защитная конструкция, состоящая из нижней конической части 4 и соединенной с ней верхней цилиндрической части 5. Защитная конструкция выполнена полой и внутри ее расположены сваи 8 отдельно от нее и друг от друга. На сваях 8 установлена площадка 9, расположенная над верхней частью 5 защитной конструкции и не соприкасающаяся с ней, а буровая вышка 11 размещена на площадке 9. Защитную конструкцию вместе с предварительно смонтированными на ней сваями 8 транспортируют в вертикальном положении, опускают на морское дно 2, забивают в дно 2 сваи 8, затем разделяют связи между сваями 8 и между ними и защитной конструкцией, после чего устанавливают площадку 9 сверху на сваи 8. 2 с.п. и 3 з.п ф-лы, 4 ил.

Настоящее изобретение относится к морской конструкции, устанавливаемой в открытом море, и способу ее сооружения, и в, частности, к морской платформе.

В настоящее время единственным основным районом применения морских конструкций для добычи нефти или газа в ледовых условиях является район Аляски Кук Инлет, в котором установлено около пятнадцати обычных свайных конструкций. Практика эксплуатации этих конструкций рассмотрена в докладе ОТС 5929, представленном на 21-ой конференции ОТС в г. Хьюстоне, шт. Техас, США в 1989 г. Однако в районе Кук Инлет ледовые условия относительно мягкие и для расчетов принимается, что толщина льдин равна 1,5 метра. В этом случае вполне приемлемы стандартные свайные конструкции.

Стандартные гравитационные платформы применяются в районе Северного склона Аляски и в море Бьюфорта. Как правило, гравитационные платформы сидят на прочном морском дне, хотя иногда их располагают на морском дне со слабым грунтом. Такого типа платформы опираются непосредственно на морское дно. В случае слабых грунтов может быть предусмотрена дополнительная опора в виде периферийной стенки или юбки, выступающей вниз из плиты платформы в морское дно и заглубляемой в грунт. Практически они играют роль свай. Пример такого типа платформы описан в журнале "Offchore", август 1984 г. стр. 99-100, для сооружения которой на морском дне ее защитную конструкцию транспортируют в вертикальном положении в заданное место и затем устанавливают ее на морское дно.

Из других известных конструкций для ледовых условий можно назвать морскую платформу, которая содержит основание, установленное на морском дне, защитную конструкцию, опирающуюся на основание и состоящее из нижней конической части и соединенной с ней верхней цилиндрической части, площадку и погруженные в морское дно сваи (Авторское свидетельство СССР N 1184905, 1985).

Ни одна из известных конструкций ни свайные конструкции, ни гравитационные платформы, искусственные острова или конструкции с подвижной нижней частью не позволяет эффективно осуществлять постоянное бурение и добычу на глубинах свыше 25 метров в условиях дрейфующих льдов в сейсмически активных районах.

Согласно настоящему изобретению предлагается конструкция, устанавливаемая в открытом море и опирающаяся на морское дно как через сваи, так и непосредственно на дно. Такая конструкция является гибридом гравитационной и свайной конструкций и предназначена для работы в тяжелых внешних условиях, включая воздействие морского льда и сейсмических нагрузок.

В новой морской платформе цилиндрическая часть защитной конструкции частично выступает над поверхностью моря, сваи размещены внутри защитной конструкции отдельно от нее и друг от друга, а площадка расположена сверху на сваях.

При этом защитную конструкцию выполняют с двумя обшивками и, по крайней мере, часть пространства между обшивками заполняют строительным раствором.

Кроме того, согласно настоящему изобретению предлагается способ сооружения такой платформы, в которой предварительно внутри защитной конструкции монтируют сваи и доставляют их совместно с защитной конструкцией на место установки, после чего копром забивают сваи в морское дно внутри защитной конструкции, разделяют связи между сваями и между ними и защитной конструкцией, и устанавливают площадку сверху на сваи.

фиг. 1 схематичный вид сбоку морской платформы согласно изобретению; фиг. 2 поперечное сечение по линии П-П опоры платформы по фиг. 1; фиг. 3 - частичный вид сбоку платформы, иллюстрирующий средства забивки свай; фиг. 4 схематичный вид сбоку платформы, показывающий монтаж площадки, образующей верхнюю часть платформы.

Как показано на фиг. 1 платформа 1 согласно изобретению имеет установленное на морском дне 2 основание 3, на которое опирается защитная конструкция платформы.

Защитная конструкция состоит из нижней конической части 4 и соединенной с ней верхней цилиндрической части 5. Цилиндрическая часть 5 защитной конструкции частично выступает над поверхностью моря 6.

Настоящая платформа предназначена для работы в районах с дрейфующими льдами 7 и внешние поверхности нижней 4 и верхней 5 частей защитной конструкции защищают платформу от воздействия дрейфующего льда.

Защитная конструкция платформы выполнена полой и внутри нее проходят сваи 8, которые, как показано на фиг. 2, конструктивно не связаны между собой и с нижней 4 и верхней 5 частями защитной конструкции и с основанием 3. Сверху на сваи 8 устанавливают площадку 9, которая своей нижней частью 10 соединена со сваями и расположена над верхней частью 5 защитной конструкции платформы и отделена от нее. На площадку 9 монтируют буровую вышку 11.

Вариант платформы согласно изобретению, показанный на фиг. 1 и 2, имеет геометрию типичной гравитационной платформы с одним обтекателем, а именно, большие размеры в плане /для основания 3/, выбираемые из условия оптимального давления основания на грунт с учетом свойств грунта. Другая особенность этой конструкции устойчивая плавучесть предварительно собранной конструкции, что позволяет собрать конструкцию в доке, а затем отбуксировать в предполагаемое место морского бурения и, нагрузив балластом, опустить непосредственно на морское дно с минимальными объемами работ вдали от берегов. Это весьма важная особенность для работы в условиях моря в удаленных районах.

Нижнюю часть платформы, включая основание 3 и части 4, 5 защитной конструкции, можно изготовить из бетона или стали, или используя оба материала.

Бетонная конструкция отличается значительной собственной массой, что повышает ее сопротивление скольжению по песчаному фундаменту и снижает требования к наполнительному материалу для уравновешивания опрокидывающих сил. /Прочностные характеристики бетонной конструкции можно улучшить, если использовать стальную конструкцию с двойной обшивкой, заполняемой раствором после спуска конструкции на воду/.

Стальная конструкция пригодна для более слабых грунтов, так как ее масса меньше бетонной конструкции тех же размеров. Кроме того, конструкция с меньшей массой, по-видимому, конструктивно более эффективна при действии сейсмических воздействий. Стальная конструкция имеет меньшую осадку и более проста в изготовлении. Например, стальную конструкцию можно собрать в любом сухом доке и спустить на воду с места изготовления по более мелкой воде, чем это возможно в случае бетонной конструкции.

Выбор стали или бетона для изготовления конструкции зависит от различных экономических факторов, включая доступность местного наполнительного материала в месте предполагаемой установки платформы.

Важно, что согласно изобретению, сваи 8 расположены внутри защитной конструкции на расстоянии от внешней периферии конструкции /фиг. 1/. Сваи 8 предназначены для поддержки площадки 9 и надводных конструкций /например, конструкций для бурения скважин и добычи нефти или газа/. После установки в рабочих условиях между сваями 8 и основанием 3, а также частями 4, 5 защитной конструкции отсутствуют какие-либо конструктивные связи /фиг. 2/. Нижняя 4 и верхняя 5 части защитной конструкции действуют исключительно как защита от воздействия льдин и не передают нагрузку на сваи 8 площадки 9. В любом случае защитная конструкция, выступающая вверх через ледовую зону, значительно усилена, например, имеет конструкцию с двойной обшивкой, заполняемую строительным раствором и выдерживающую высокие локальные нагрузки от удара льдин.

В варианте конструкции согласно изобретению можно предусмотреть периферийные юбки 12, если конструкция опирается на слабый грунт. Кроме того, юбка 12 может воспринимать часть боковых нагрузок. Далее, можно использовать периферийные сваи вместо юбки, если требуется обеспечить опирание на более глубокие слои грунта. Такие периферийные юбки 12 /или периферийные сваи/ предназначены главным образом для восприятия воздействия окружающей среды и имеют совершенно иное назначение по сравнению со сваями 8 площадки 9.

Сооружение платформы согласно изобретению осуществляется следующим образом.

Основание 3 и части 4, 5 защитной конструкции можно собрать в плавучем доке из стали или бетона или используя оба материала.

После этого основание 3 и части 4, 5 защитной конструкции можно отбуксировать в место разработки предполагаемого месторождения нефти или газа, где их опускают /нагружая балластом/ на морское дно 2.

Операции забивки свай 8 для данной конструкции могут быть выполнены без использования достаточно крупных плавучих кранов. /Большие плавучие краны весьма дорогостоящие и в отдаленных районах малодоступны/. Как показано на фиг. 3, сваи 8 площадки 9 могут быть предварительно смонтированы на частях 4, 5 защитной конструкции. Рама 13, а также копер 14 для забивки свай 8 могут быть предварительно смонтированы на временной рабочей площадке 15 сверху на верхней части 5 защитной конструкции. Сваи 8 забивают в морское дно 2 с помощью копра 14 /периферийные сваи, если они требуются, можно забить, используя относительно более легкий плавучий кран с временной стрелой/.

После того как забиты сваи 8, монтаж площадки 9 с ее нижней частью 10 может быть осуществлен по хорошо известному способу с использованием барж. Для конструкции с одним конусом, показанной на фиг. 4, названный способ включает использование спаренных барж 16, 17 для совмещения защитной конструкции с площадкой 9 и надводными конструкциями, установленными за счет выгрузки балласта. Такой способ монтажа исключает необходимость применения тяжелых плавучих кранов. Два других преимущества заключаются в следующем надводные конструкции и площадка первоначально располагаются на уровне земли, и тем самым обеспечивается определенная гибкость, так как надводные конструкции с площадкой и нижнюю подводную часть платформы можно собрать на разных судостроительных верфях.

После того, как смонтирована площадка, можно начать бурение нефтяных или газовых скважин, используя буровую вышку 11. При этом бурение осуществляется внутри защитной конструкции платформы.

На фиг. 1, 3, 4 изображена гибридная свайная/гравитационная платформа с защитной конструкцией в форме простой конической/цилиндрической башни. Помимо этого можно использовать конструкции с несколькими защитными конструкциями, выполненными согласно настоящему изобретению.

Формула изобретения

1. Морская платформа, содержащая установленное на морском дне основание, защитную конструкцию, опирающуюся на основание и состоящую из нижней конической части и соединенной с ней верхней цилиндрической части, площадку и погруженные в морское дно сваи, отличающаяся тем, что цилиндрическая часть защитной конструкции частично выступает над поверхностью моря, сваи размещены внутри защитной конструкции отдельно от нее и одна от другой, а площадка расположена сверху на сваях.

2. Платформа по п.1, отличающаяся тем, что защитная конструкция выполнена с двумя обшивками.

3. Способ сооружения морской платформы на морском дне, включающий транспортировку защитной конструкции в вертикальном положении и установку ее на морское дно, отличающийся тем, что предварительно внутри защитной конструкции монтируют сваи и доставляют их совместно с защитной конструкцией на место установки, после чего копром забивают сваи в морское дно внутри защитной конструкции, разделяют связи между сваями и между ними и защитной конструкцией и устанавливают площадку сверху на сваи.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что защитную конструкция выполняют с двумя обшивками и по крайней мере часть пространства между обшивками заполняют строительным раствором.

5. Способ по пп.3 и 4, отличающийся тем, что сваи располагают вертикально внутри защитной конструкции согласно их компоновке, а копер для забивки свай размещают на временной рабочей площадке, которую монтируют на защитной конструкции.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3