Морская ледостойкая платформа и способ ее сооружения

 

Изобретение предназначено для использования в морских стационарных платформах, возводимых на мелководной части шельфа. Платформа содержит ледостойкий кессон с донной и верхней плитами, жестко связывающими между собой внутреннюю и наружную с защитными от воздействия льда элементами стенки, установленными с зазором относительно друг друга, и верхнее строение, установленное на верхней опорной плите и выполненное из функциональных блоков, и резервуары для жидкостей и продукции скважин, установленные внутри кессона. При осуществлении способа сооружения платформы ее выполняют с вспомогательным ледоломным козырьком, а верхнюю опорную плиту - с меньшей площадью по сравнению с площадью донной плиты. Ледоломный козырек устанавливают по внешнему контуру верхнего строения и связывают с внешней частью блоков и верхней опорной плитой. Защитные элементы выполняют в виде сегментов цилиндров вращения с коническим профилем в верхней части. Конструкция платформы позволяет снизить ледовые нагрузки и повысить устойчивость платформы. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к конструкциям морских стационарных и переставляемых платформ, а также к способам их сооружения на мелководной части шельфа, в первую очередь на шельфе замерзающих морей.

Известна морская платформа, в полом опорном блоке которой с использованием холодильного оборудования замораживается балластная вода, образуя искусственный "ледяной остров" (см., например, Мишевич В.И. и др. Разведка и эксплуатация морских нефтяных и газовых месторождений. - М.: Недра, 1978 с. 49 - 51).

Недостатком такой конструкции является необходимость насыщения платформы дополнительным холодильным и отопительным оборудованием, нерациональное использование верхних строений платформы, ограниченная глубина применения - до 22 м, нерешенность способов и технических средств последующей эксплуатации куста скважин после снятия платформы.

Известна также конструкция ледостойкой платформы и способ ее монтажа (см. US 4963058, A, 16.10.90). Известный способ монтажа ледостойкой платформы предусматривает отделение ледостойкой обечайкой, открытой сверху и замкнутой по периметру, бассейна вокруг гидротехнического сооружения, установку донной плиты, бурение скважин с их последующим вводом в эксплуатацию.

В части устройства в вышеуказанном патенте США описана конструкция морской ледостойкой платформы, содержащей стационарную замкнутую ледостойкую обечайку, верхнее строение с понтоном и кессон.

Основным недостатком известного способа и устройства можно считать невысокую надежность при отсутствии возможности круглогодичной эксплуатации платформы.

Известна также конструкция ледостойкой платформы и способ ее сооружения (см. US 5186581, 16.02.93).

В части устройства в вышеуказанном патенте US 5186581 описана конструкция морской ледостойкой платформы, содержащей стационарный ледостойкий кессон, выполненный с донной и верхней опорной плитами, жестко связывающими между собой внутреннюю и наружную профилированную с плоскими защитными от воздействия льда элементами стенки, установленными с зазором относительно друг друга, и верхнее строение, установленное на верхней опорной плите и выполненное из технологических функциональных блоков, при этом резервуары для технологических жидкостей и продукции скважин установлены внутри кессона.

В части способа монтажа в вышеуказанном патенте описан способ сооружения морской ледостойкой платформы, предусматривающий выполнение стационарного ледостойкого кессона, с донной и верхней опорной плитами, жестко связывающими между собой внутреннюю и наружную профилированную с плоскими защитными от воздействия льда элементами стенки, установленными с зазором относительно друг друга, и монтаж верхнего строения на верхней опорной плите при его выполнении из технологических функциональных блоков и размещении резервуаров для технологических жидкостей и продукции скважин внутри кессона ниже уровня моря.

При этом ледостойкие элементы выполняют плоскими и двугранными с углом при вершине от 100 до 130 градусов, устанавливают вертикально для снижения тангенциальных нагрузок со стороны ледяных массивов, в том числе и айсбергов.

Основной технической задачей, решаемой в настоящем изобретении, является расширение области применения способа освоения морских месторождений за счет расширения функциональных возможностей устройства, а именно обеспечения круглогодичной эксплуатации платформы на мелководном шельфе замерзающих морей при глубине воды от 10 до 40 метров при одновременном снижении материалоемкости конструкции и повышении эксплуатационной устойчивости конструкции.

В части устройства, указанная техническая задача решается тем, что морская ледостойкая платформа, содержащая ледостойкий кессон, выполненный с донной и верхней опорной плитами, жестко связывающими между собой внутреннюю и наружную профилированную с защитными от воздействия льда элементами стенки, установленными с зазором относительно друг друга, и верхнее строение, установленное на верхней опорной плите и выполненное из технологических функциональных блоков, и резервуары для технологических жидкостей и продукции скважин, установленные внутри кессона, дополнительно снабжена вспомогательным ледоломным козырьком, верхняя опорная плита выполнена с меньшей площадью по сравнению с площадью донной плиты, при этом вспомогательный ледоломный козырек установлен по внешнему контуру верхнего строения и механически связан с внешней частью (наружной стороной) функциональных технологических блоков и верхней опорной плитой, защитные элементы выполнены в виде сегментов цилиндров вращения с коническим профилем в верхней части.

Более того, целесообразно у морской стационарной ледостойкой платформы вспомогательный ледоломный козырек выполнить замкнутым и жестко связанным в рабочем положении с наружной профилированной стенкой с образованием единого ледорезного пояса морской ледостойкой платформы.

А также целесообразно радиус кривизны сегментов защитных элементов выбирать превышающим их ширину не более чем в два раза.

В части способа сооружения морской ледостойкой платформы поставленная техническая задача решается тем, что в способе сооружения морской ледостойкой платформы, предусматривающем выполнение стационарного ледостойкого кессона, с донной и верхней опорной плитами, жестко связывающими между собой внутреннюю и наружную профилированную с плоскими защитными от воздействия льда элементами стенки, установленными с зазором относительно друг друга, и монтаж верхнего строения на верхней опорной плите при его выполнении из технологических функциональных блоков и размещении резервуаров для технологических жидкостей и продукции скважин внутри кессона ниже уровня моря, платформу дополнительно снабжают вспомогательным ледоломным козырьком, верхнюю опорную плиту выполняют с меньшей площадью по сравнению с площадью донной плиты, при этом вспомогательный ледоломный козырек устанавливают по внешнему контуру верхнего строения и механически связывают с внешней частью (наружной стороной) функциональных технологических блоков и верхней опорной плитой, а защитные элементы выполняют в виде сегментов цилиндров вращения с коническим профилем в верхней части.

Более того, у морской ледостойкой платформы вспомогательный ледоломный козырек выполняют замкнутым и жестко связывают в рабочем положении с наружной профилированной стенкой с образованием единого ледорезного пояса морской ледостойкой платформы.

Целесообразно угол наклона наружной стенки выбирать превышающим угол критического изгиба льда.

Кроме того, наружную профилированную стенку с защитными элементами выполняют с конической частью в зоне воздействия льда.

Также разумно дополнительный ледоломный козырек устанавливать на высоте, превышающей высоту положения ненарушенного ледового поля в зоне накопления колотого льда.

Снабжение морской стационарной платформы вспомогательным ледоломным козырьком, установленным по внешнему контуру верхнего строения и механически связанным с внешней частью (наружной стороной) функциональных технологических блоков и верхней опорной плитой позволяет дополнительно снизить ледовые нагрузки и повысить устойчивость платформы.

Выполнение верхней опорной плиты с меньшей площадью по сравнению с площадью донной плиты при одновременном выполнении защитных элементов в виде сегментов цилиндров вращения с коническим профилем в верхней части позволяет существенно перераспределить локальные нагрузки со стороны льда и повысить эффективность его разрушения за счет создания в ледяном массиве дополнительных изгибающих напряжений.

Более того, выполнение вспомогательного ледоломного козырька замкнутым и жестко связанным в рабочем положении с наружной профилированной стенкой с образованием единого ледорезного пояса морской ледостойкой платформы позволяет повысить общую жесткость конструкции, что также приводит к увеличению устойчивости конструкции.

При угле наклона наружной стенки, превышающем угол критического изгиба льда, обеспечивается эффективное разрушение льда при его наползании на верхнюю коническую часть наружной ледостойкой стенки.

При установке дополнительного ледоломного козырька на высоте, превышающей высоту положения ненарушенного ледового поля в зоне накопления колотого льда обеспечивается создание условий для дополнительного разрушения на более мелкие куски предварительно разрушенного льда на верхней, конической части наружной стенки с защитными элементами.

На фиг. 1 показан эскиз опорной части платформы в плане; на фиг. 2 - вертикальный разрез платформы по сечению А-А.

Описание примеров конкретной реализации изобретения.

Морская ледостойкая платформа содержит стационарный ледостойкий кессон 1, выполненный с донной 2 и верхней опорной 3 плитами, жестко связывающими между собой внутреннюю 4 и наружную 5 профилированную с защитными от воздействия льда элементами 6 стенки, установленными с зазором 7 относительно друг друга, и верхнее строение 8, установленное на верхней опорной плите 3 и выполненное из технологических функциональных блоков 9, и резервуары 10 для технологических жидкостей и продукции скважин, установленные внутри кессона 1.

Платформа дополнительно снабжена вспомогательным ледоломным козырьком 11. Верхняя опорная плита 3 выполнена с меньшей площадью по сравнению с площадью донной плиты 2. Вспомогательный ледоломный козырек 11 установлен по внешнему контуру 12 верхнего строения 8 и механически связан с внешней частью (наружной стороной) 13 функциональных технологических блоков 9 и верхней опорной плитой 3, защитные элементы 6 выполнены в виде сегментов цилиндров вращения с коническим профилем 14 в верхней части. Вспомогательный ледоломный козырек 11 выполнен замкнутым и жестко связан в рабочем положении с наружной профилированной стенкой 5 с образованием единого ледорезного пояса морской ледостойкой платформы.

Способ сооружения морской стационарной платформы реализуется следующим образом.

Предварительно в сухом доке изготавливают ледостойкий кессон 1 с донной 2 и верхней опорной 3 плитами, жестко связывающими между собой внутреннюю 4 и наружную 5 профилированную с плоскими защитными от воздействия льда элементами 6 стенки, установленными с зазором относительно друг друга. Верхнюю опорную плиту 3 выполняют с меньшей площадью по сравнению с площадью донной плиты 2. Внутреннюю стенку 4 кессона 1 устанавливают вертикально. Затем на достроечной площадке проводят монтаж верхнего строения 8 с технологическими модулями 9 путем обычной стыковки. Технологические функциональные модули 9 выполняют со вспомогательным ледоломным козырьком 11, установленным по внешнему контуру верхнего строения 8, и механически связывают с внешней частью (наружной стороной) функциональных технологических блоков 9 и верхней опорной плитой 3. Резервуары 10 для технологических жидкостей и продукции скважин размещают внутри кессона 1 ниже уровня моря, что повышает остойчивость платформы в целом. Защитные элементы 6 выполняют в виде сегментов цилиндров вращения с коническим профилем в верхней части 14.

Более того, вспомогательный ледоломный козырек 11 выполняют замкнутым и жестко связывают в рабочем положении с наружной профилированной стенкой 5 с образованием единого ледорезного пояса морской ледостойкой платформы.

При этом с учетом глубины моря в месте установки морской ледостойкой платформы наружную профилированную стенку 5 с защитными элементами 6 выполняют с конической частью 14 в зоне воздействия льда.

Угол наклона наружной стенки 5 выбирают превышающим угол устойчивости льда. Применительно к условиям эксплуатации морской ледостойкой платформы в условиях месторождения при разломе при толщине льда 2 - 3 метра угол устойчивости льда соответствует 55 - 60^o.

Более того, дополнительный ледоломный козырек 11 устанавливают на высоте, превышающей высоту положения ненарушенного ледового поля в зоне накопления колотого льда.

Формула изобретения

1. Морская ледостойкая платформа, содержащая стационарный ледостойкий кессон, выполненный с донной и верхней опорной плитами, жестко связывающими между собой внутреннюю и наружную профилированную с защитными от воздействия льда элементами стенки, установленными с зазором относительно друг друга, и верхнее строение, установленное на верхней опорной плите и выполненное из технологических функциональных блоков, и резервуары для технологических жидкостей и продукция скважин, установленные внутри кессона, отличающаяся тем, что она снабжена вспомогательным ледоломным козырьком, верхняя опорная плита выполнена с меньшей площадью по сравнению с площадью донной плиты, при этом вспомогательный ледоломный козырек установлен по внешнему контуру верхнего строения и механически связан с внешней частью функциональных технологических блоков и верхней опорной плитой, а защитные элементы выполнены в виде сегментов цилиндров вращения с коническим профилем в верхней части.

2. Платформа по п.1, отличающаяся тем, что вспомогательный ледоломный козырек выполнен замкнутым и жестко связан в рабочем положении с наружной профилированной стенкой с образованием единого ледорезного пояса морской ледостойкой платформы.

3. Способ сооружения морской ледостойкой платформы, при котором выполняют стационарный ледостойкий кессон с донной и верхней опорной плитами, жестко связывающими между собой внутреннюю и наружную профилированную с плоскими защитными от воздействия льда элементами стенки, которые устанавливают с зазором относительно друг друга, осуществляют монтаж верхнего строения на верхней опорной плите при его выполнении из технологических функциональных блоков, при этом внутри кессона ниже уровня моря устанавливают резервуары для технологических жидкостей и продукции скважин, отличающийся тем, что платформу выполняют с вспомогательным ледоломным козырьком, верхнюю опорную плиту выполняют с меньшей площадью по сравнению с площадью донной плиты, при этом вспомогательный ледоломный козырек устанавливают по внешнему контуру верхнего строения и механически связывают с внешней частью функциональных технологических блоков и верхней опорной плитой, а защитные элементы выполняют в виде сегментов цилиндров вращения с коническим профилем в верхней части.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что вспомогательный ледоломный козырек выполняют замкнутым и жестко связывают в рабочем положении с наружной профилированной стенкой с образованием единого ледорезного пояса морской ледостойкой платформы.

5. Способ по пп.3 и 4, отличающийся тем, что наружную профилированную стенку с защитными элементами выполняют с конической частью в зоне воздействия льда.

6. Способ по пп.3, 4 или 5, отличающийся тем, что вспомогательный ледоломный козырек устанавливают на высоте, превышающей высоту положения ненарушенного ледового поля в зоне накопления колотого льда.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2