Способ и устройство для защиты морских конструкций
Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям, находящимся в открытом море, в частности к способам и устройствам для защиты морских конструкций от вибраций, вызванных обледенением. Конструкция морской установки содержит корпус, приспособленный для размещения, по меньшей мере, частично вокруг первичной конструкции морской установки, по меньшей мере, один выступ, установленный вокруг внешней поверхности корпуса и имеющий первый конец, предназначенный для ломки льда. Опорную систему, размещенную на корпусе и приспособленную для изоляции корпуса от первичной конструкции таким образом, что корпус способен поглощать, по меньшей мере, часть вызванных обледенением вибраций. Технический результат состоит в обеспечении защиты от вибраций, вызванных обледенением, снижении материалоемкости, снижении волновой нагрузки на защитную конструкцию. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 9 ил.
Настоящее изобретение относится к конструкциям, находящимся в открытом море, в частности, к способам и устройствам для защиты морских конструкций от вибраций, вызванных обледенением.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Стандартная морская конструкция или установка содержит две основных части: основание и надстройку. Надстройка, также называемая верхней частью, закреплена на палубе, зафиксированной на основании (“первичная конструкция”). Первичная конструкция может быть стальной или бетонной. Большинство фиксированных морских установок по добыче нефти и газа имеют основание из стальных труб, хотя определенные установки имеют гравитационное бетонное основание.
Большинство установок сконструированы уникальным образом с учетом особенностей пластовых условий, местоположения, глубины воды, характеристик почвы, ветра, характера волн и текущего состояния моря в том месте, где находятся установки. Например, стальные и бетонные первичные конструкции стационарных установок могут быть построены на глубине, начиная от нескольких метров и заканчивая более 300 метрами.
Разведка и добыча углеводородных морских месторождений в арктических и субарктических регионах являются трудными в связи с наличием льда. Вибрация, вызванная нагрузкой от обледенения, может представлять собой постоянную угрозу первичным конструкциям стационарных установок. Поэтому стационарные установки очень редко строятся в арктических и субарктических водах. Следовательно, существует необходимость решения вышеназванных проблем.
Согласно изобретению создана конструкция морской установки, содержащая корпус, приспособленный для размещения, по меньшей мере, частично вокруг первичной конструкции морской установки, по меньшей мере, один выступ, установленный вокруг внешней поверхности корпуса и имеющий первый конец, предназначенный для ломки льда, и опорную систему, размещенную на корпусе, приспособленном к изоляции корпуса от первичной конструкции таким образом, что корпус способен поглощать, по меньшей мере, часть вызванных обледенением вибраций.
Корпус может состоять из множества корпусов, приспособленных для размещения, по меньшей мере, частично вокруг первичной конструкции.
Корпус может состоять из множества корпусов, приспособленных для окружения первичной конструкции.
Корпус может состоять из множества корпусов, при этом, по меньшей мере, два корпуса приспособлены для, по меньшей мере, частичного размещения вокруг отдельного участка первичной конструкции.
Опорная система может включать в себя, по меньшей мере, один изолятор, размещенный между корпусов и первичной конструкцией.
Опорная система может быть приспособлена для поддержки корпуса независимо от первичной конструкции.
Опорная система может включать в себя, по меньшей мере, одну опору.
Согласно изобретению создан способ поглощения вызванных обледенением вибраций в месте расположения первичной конструкции морской установки, содержащий следующие стадии:
по меньшей мере, частичное размещение защитной конструкции вокруг участка первичной конструкции, при этом защитная конструкция содержит корпус с, по меньшей мере, одним выступом, расположенным на ее внешней поверхности и предназначенным для ломки льда;
поддержку корпуса посредством, по меньшей мере, одной системы, расположенной на корпусе и приспособленной для изоляции корпуса от первичной конструкции таким образом, что корпус способен поглощать, по меньшей мере, часть вызванных обледенением вибраций.
Способ может дополнительно содержать, по меньшей мере, частичную установку множества корпусов вокруг первичной конструкции.
Способ может дополнительно содержать установку множества корпусов вокруг первичной конструкции таким образом, что комбинация множества корпусов окружает первичную конструкцию.
Способ может дополнительно содержать, по меньшей мере, частичную установку множества корпусов вокруг отдельного участка первичной конструкции.
По меньшей мере, одна опорная система содержит, по меньшей мере, один изолятор, расположенный между корпусов и первичной конструкцией.
По меньшей мере, одна опорная система содержит, по меньшей мере, одну опору, поддерживающую корпус независимо от первичной конструкции.
Согласно изобретению создана морская установка, содержащая первичную конструкцию, поддерживающую надстройку, по меньшей мере, один корпус, по меньшей мере, частично размещенный вокруг первичной конструкции и приспособленный для поглощения вызванных обледенением вибраций, и, по меньшей мере, одну опорную систему, приспособленную для изоляции корпуса от первичной конструкции таким образом, что корпус способен поглощать, по меньшей мере, часть вызванных обледенением вибраций.
Корпус может состоять из множества корпусов, приспособленных для размещения, по меньшей мере, частично вокруг первичной конструкции.
Корпус может состоять из множества корпусов, при этом, по меньшей мере, два корпуса приспособлены для, по меньшей мере, частичного размещения вокруг отдельного участка первичной конструкции.
Корпус может состоять из множества корпусов, приспособленных для окружения первичной конструкции.
По меньшей мере, одна опорная система содержит, по меньшей мере, один изолятор, размещенный между корпусов и первичной конструкцией.
По меньшей мере, одна опорная система содержит, по меньшей мере, одну опору, поддерживающую корпус независимо от первичной конструкции.
Согласно изобретению создана защитная система морской установки, содержащая, по меньшей мере, один корпус, приспособленный для, по меньшей мере, частичного размещения вокруг первичной конструкции морской установки, по меньшей мере, один выступ, расположенный вокруг внешней поверхности, по меньшей мере, одного корпуса и имеющий первый конец, предназначенный для ломки льда, по меньшей мере, одну опорную систему, расположенную на каждом корпусе и приспособленную для изоляции каждого корпуса от первичной конструкции таким образом, что, по меньшей мере, один корпус способен поглощать, по меньшей мере, часть вызванных обледенением вибраций.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже приведено подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие только типичные варианты осуществления изобретения и не ограничивающие настоящее изобретение.
Фиг.1 изображает первичную конструкцию морской установки, снабженной защитной системой в соответствии с вариантами осуществления изобретения.
Фиг.2 изображает вид поперечного сечения вдоль линии A-A фиг.1.
Фиг.3 изображает вид сечения корпуса, имеющего расположенные на нем выступы для ломки льдов.
Фиг.4 изображает частичный вид внешней поверхности корпуса в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.5 изображает морскую установку, снабженную многоопорной первичной конструкцией и защитной системой в соответствии с вариантами осуществления изобретения.
Фиг.6 изображает морскую установку, снабженную двухопорной первичной конструкцией и защитной системой в соответствии с вариантами осуществления изобретения.
Фиг.7 схематически изображает защитную систему в соответствии с вариантами осуществления изобретения.
Фиг.8 изображает двухопорную первичную конструкцию морской установки в соответствии с вариантами осуществления изобретения.
Фиг.9 изображает защитную систему, размещенную на первичной конструкции в соответствии с вариантами осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже представлено подробное описание. Каждый прилагаемый пункт патентной формулы указывает на отдельное изобретение, которые во избежание нарушения считаются аналогами, включенными в различные элементы или ограничения, определенные в пунктах патентной формулы. В зависимости от контекста все приведенные ниже ссылки в отношении “изобретения” могут относиться в некоторых случаях только к определенным вариантам осуществления изобретения. В иных случаях будет принято во внимание, что ссылки в отношении “изобретения” будут иметь отношение к варианту изобретения, изложенному в одном или нескольких, но не обязательно во всех, пунктах патентной формулы. Ниже будут очень подробно описаны все изобретения, включая специальные варианты осуществления изобретения, версии и примеры, но изобретения не ограничиваются данными варианты осуществления, которые присутствуют в данном документе с той целью, чтобы обеспечить возможность специалисту в данной области реализовать изобретение и воспользоваться им при сочетании содержащейся в данном документе информации с доступными ему сведениями и технологией.
Предоставлены способы и устройства для защиты морских установок от вибраций, вызванных обледенением. В вариантах осуществления изобретения защитная система может быть расположена, по меньшей мере, частично вокруг первичной конструкции морской установки. Один или несколько выступов могут быть размещены вокруг внешней поверхности защитной системы. Одна или несколько опорных систем могут быть установлены на защитной конструкции. Опорная система может служить опорой защитной конструкции независимо от первичной конструкции. Защитная конструкция сама по себе может поглощать, по меньшей мере, несколько вибрационных волн, вызванных обледенением, которым может быть подвержена на море первичная конструкция в том случае, если не использовалась защитная конструкция.
По меньшей мере, в одном специальном варианте осуществления изобретения защитная система приспособлена для установки, по меньшей мере, частично в районе первичной структуры морской установки. Один или несколько выступов могут быть размещены вокруг внешней поверхности корпуса, при этом передний конец выступов предназначен для разрушения льда. Опорная система может быть установлена на корпусе и приспособлена для изолирования корпуса от первичной конструкции, чтобы корпус мог, по меньшей мере, частично поглощать вызванные обледенением вибрации. Корпус может включать в себя один или множество отдельных корпусов.
На фиг.1 изображена первичная конструкция 15 морской установки, снабженной защитной системой в соответствии с вариантами осуществления изобретения. Первичная конструкция 15 может представлять собой любой тип основания, включая стальное или бетонное основание с единственной или множественными опорами. Первичная конструкция 15 может быть любой формы или размера.
В вариантах осуществления изобретения первичная конструкция 15 может содержать защитную систему 10 с, по меньшей мере, частичным размещением вокруг нее. Защитная система 10 может поглощать, по меньшей мере, часть вибраций, вызванных обледенением посредством пластов и/или перемещением льда 17 в воде. Защитная система 10 может включать в себя корпус 20, один или несколько выступов (“ледовых конусов”) 25, одну или несколько опорных систем 30. Корпус 20 может быть установлен, по меньшей мере, частично вокруг первичной конструкции 15. Опорная система 30 может быть приспособлена для опоры корпуса 20 независимо от первичной конструкции 15.
Корпус 20 может быть приспособлен для поглощения вибраций, вызванных обледенением. В вариантах осуществления изобретения корпус 20 может быть выполнен в виде ограничивающей структуры или щитка вокруг первичной конструкции 15. В вариантах осуществления изобретения корпус 20 может быть, по меньшей мере, частично установлен вокруг первичной конструкции 15 для полной или частичной ее защиты от, по меньшей мере, доли вибраций, вызванных обледенением, которому может быть подвержена первичная конструкция 15 в том случае, если не использовался корпус 20 вокруг первичной конструкции 15. В вариантах осуществления изобретения корпус 20 может полностью окружать первичную конструкцию 15 с целью осуществления полной или частичной ее защиты от вибраций, вызванных обледенением.
В вариантах осуществления изобретения защитная система 10 может включать в себя множество корпусов 20. Каждый корпус 20 защитной системы 10 может быть приспособлен для, по меньшей мере, частичной установки вокруг первичной конструкции 15. В вариантах осуществления изобретения множество корпусов 20 может быть пригодно для, по меньшей мере, частичной установки вокруг первичной конструкции с той целью, чтобы комбинация нескольких корпусов смогла окружить первичную конструкцию. В вариантах осуществления изобретения, по меньшей мере, два корпуса 20 могут быть пригодны для установки вокруг отдельного участка первичной конструкции 15. Два или несколько корпусов 20 защитной системы 10 могут двигаться независимо друг от друга. В вариантах осуществления изобретения один или несколько корпусов 20 могут двигаться независимо от защитной системы 10. В вариантах осуществления изобретения защитная система 10 может содержать два или несколько корпусов 20, каждый из которых способен к автономному движению по отношению к другим корпусам 20 и по отношению к первичной конструкции 15. В вариантах осуществления изобретения каждый корпус 20 может отличаться формой и/или размером от других корпусов. Один или несколько корпусов 20 могут по форме повторять участок первичной конструкции 15 в зависимости от того ее участка, вокруг которого установлен корпус 20.
Корпус 20 может иметь любую толщину, достаточную для поглощения вибраций, вызванных обледенением. Корпус 20 может быть изготовлен из любого материала или сочетания материалов, пригодных для поглощения вибраций, вызванных обледенением. Например, он может быть изготовлен из углеродистой, нержавеющей стали, никеля, алюминия, их смесей и сплавов.
В вариантах осуществления изобретения корпус 20 может включать в себя одну или несколько пассивных или активных систем (не показаны) для того, чтобы корпус 20 мог поглощать или рассеивать вибрации, вызванные обледенением. Например, активная система определяет наличие вибраций в корпусе 20 и создает демпфирующую силу, которая, по меньшей мере, частично может рассеять или противодействовать обнаруженной вибрации. В вариантах осуществления изобретения в корпусе 20 может располагаться внутренняя полость (не показана). В вариантах осуществления изобретения внутренняя полость корпуса 20 может быть, по меньшей мере, частично заполненной материалом, рассеивающим избыточную энергию. Например, корпус 20 может быть, по меньшей мере, частично заполнен пористым или другим поглощающим энергию материалом, способным поглощать или рассеивать вибрации, вызванные обледенением.
В вариантах осуществления изобретения корпус 20 может поддерживаться опорами 32, которые поглощают или рассеивают вибрации, которые направляются через опоры 32 на морское дно. В вариантах осуществления изобретения корпус 20 может быть покрыт вязкоупругим слоем, предназначенным для поглощения вибраций. В вариантах осуществления изобретения корпус 20 может иметь регулируемый амортизатор, предназначенный для поглощения вибраций. В вариантах осуществления изобретения в корпусе 20 может быть установлена, по меньшей мере, одна активная и, по меньшей мере, одна пассивная системы для того, чтобы корпус 20 мог поглощать или рассеивать вибрации, вызванные обледенением. Активная и пассивная системы могут находиться на любом участке корпуса 20. В вариантах осуществления изобретения к корпусу 20 может быть присоединена активная или пассивная система.
В вариантах осуществления изобретения, по меньшей мере, одна активная и, по меньшей мере, одна пассивная системы могут быть размещены на защитной конструкции 10 для того, чтобы она могла поглощать или рассеивать вибрации, вызванные обледенением. В вариантах осуществления изобретения защитная конструкция 10 может располагать, по меньшей мере, одной активной или, по меньшей мере, одной пассивной системой с той целью, чтобы защитная конструкция 10 могла поглощать или рассеивать вибрации, вызванные обледенением.
В вариантах осуществления изобретения защитная конструкция 10 может быть изготовлена на побережье, транспортирована к месту нахождения морской установки и установлена вокруг первичной конструкции 15. Например, защитная конструкция 10 может быть изготовлена на побережье, транспортирована на барже к месту установки и установлена вокруг первичной конструкции 15 при помощи кранов. В вариантах осуществления изобретения защитная конструкция 10 может быть изготовлена в виде одной или нескольких модульных секций на побережье, транспортирована к месту установки, собрана и установлена вокруг первичной конструкции 15. Защитная конструкция 10 может быть установлена в виде одномодульной секции и приварена или же другим образом собрана подводными специалистами. В вариантах осуществления изобретения могут быть использованы судна, обеспечивающие буксировку модульных секций защитной конструкции 10 к месту установки. В вариантах осуществления изобретения могут быть использованы флотационные приспособления для транспортировки модульных секций защитной конструкции 10 к месту установки. В вариантах осуществления изобретения могут быть использованы судна и/или флотационные приспособления, обеспечивающие транспортировку защитной конструкции 10 к месту установки. В вариантах осуществления изобретения могут быть использованы судна и/или флотационные приспособления в ходе осуществления процесса установки защитной конструкции 10. В вариантах осуществления изобретения защитная конструкция 10 может быть изготовлена на месте при помощи известных в данной отрасли способов и приспособлений.
Защитная конструкция 10 может сочетаться с любым видом первичной конструкции 15 морской установки. В вариантах осуществления изобретения в роли первичной конструкции 15 может использоваться стальное основание. В вариантах осуществления изобретения первичная конструкция 15 может представлять собой гравитационное бетонное основание. Первичная конструкция 15 морской установки может иметь один или несколько опорных элементов. Например, первичная конструкция 15 может иметь одну или несколько опор. Морские установки могут включать в себя стационарные или морские буровые установки гравитационного типа, буровые полупогружные баржи, буровые самоподъемные морские основания и эксплуатационные установки.
В вариантах осуществления изобретения, по меньшей мере, часть корпуса 20 может находиться возле водной поверхности 12. В вариантах осуществления изобретения одна часть корпуса 20 может находиться под водной поверхностью 12, еще одна часть корпуса 20 может быть над водной поверхностью 12. Например, 10%, 20%, 30%, 40% или 50% корпуса 20 может быть погружено в воду 12, а остальная часть быть над водой. В вариантах осуществления изобретения 5%, 15%, 25%, 35%, 45% или 55% корпуса 20 могут быть расположены над водой 12, а остальная часть быть под водой. В связи с тем, что высота водной поверхности 12 может меняться, а, следовательно, и уровень льда по отношению к первичной конструкции 15 или защитной конструкции 10, расположение корпуса 20 по отношению к водной поверхности 12 также может варьироваться. Например, высота водной поверхности 12 может меняться в связи с приливами. В вариантах осуществления изобретения корпус 20 может быть любой формы или размера, пригодных для противостояния корпуса колебаниям на высоте водной поверхности (и льда) 12, при этом сохраняя, по меньшей мере, какой-то уровень защиты первичной конструкции 15 от вибраций, вызванных обледенением.
Одна или несколько опорных систем 30 могут размещаться на корпусе 20 и могут быть адаптированы к его опоре независимо от первичной конструкции 15. Опорная система 30 может включать в себя одну или несколько опор 32. Каждая опора 32 может быть прикреплена к морскому дну посредством силы тяжести или другим альтернативным способом. Например, для фиксации поддерживающей опоры 32 к морскому дну можно использовать одно или несколько крепежных устройств 35. Крепежные устройства 35 могут включать в себя специальные каркасы, сваи, свайные направляющие или любые их комбинации. В вариантах осуществления изобретения опоры 32 могут быть любой высоты для того, чтобы хотя бы часть корпуса 20 находилась возле водной поверхности 12.
В вариантах осуществления изобретения корпус 20 может быть приспособлен для разламывания и/или разбивания окружающего льда 17 на небольшие куски для того, чтобы на корпус 20 воздействовал напор меньшей силы. Например, корпус 20 может иметь наклонную поверхность (не показано) для отклонения окружающего льда 17 вперед или назад, что может привести к изгибному напряжению льда 17. В результате изгибного напряжения, оказываемого на лед 17, он может превратиться в маленькие куски.
В вариантах осуществления изобретения корпус 20 может быть приспособлен таким образом, чтобы судна получали доступ к морской установке. Например, корпус 20 может быть пригоден для поднятия или опускания по отношению к водной поверхности 12, чтобы одно или несколько судов (не показаны) подплывали к морской установке. Например, процесс поднятия или опускания, по меньшей мере, части корпуса 20 может осуществляться или облегчаться посредством кранов, лифтов, подъемников и/или вспомогательных судов. В вариантах осуществления изобретения, по меньшей мере, часть корпуса 20 может быть опущена ниже водной поверхности 12 таким образом, что одно или несколько судов могут проходить через опущенный участок корпуса 20. По меньшей мере, часть корпуса 20 может быть пригодна для поднятия над водной поверхностью 12 таким образом, что одно или несколько судов могут пройти через поднятый участок и достичь морской установки. В вариантах осуществления изобретения, по меньшей мере, часть корпуса 20 может быть временно демонтирована таким образом, что одно или несколько судов могут пройти и достичь морской установки.
В вариантах осуществления изобретения корпус 20 может быть приспособлен таким образом, что одно или несколько судов могут пройти через корпус 20 и достичь морской установки. Например, корпус 20 может иметь проход, через который могут проплывать один или несколько судов. В вариантах осуществления изобретения корпус 20 может иметь шарнирно-сочлененную или наклонную панель, дверь или стену, которая передвигается и создает временный проход в корпусе 20 таким образом, что одно или несколько судов могут пройти и достичь морской установки.
В вариантах осуществления изобретения корпус 20 может содержать в себе один или несколько выступов 25. В вариантах осуществления изобретения выступы 25 могут быть предназначены для ломки льда 17. Выступы 25 могут иметь скошенные концы или кромки с наклоном, которые способствуют ломке льда 17 на небольшие куски или части. Выступы 25 могут составлять вытянутый участок корпуса 20. Выступы 25 могут быть приварены или другим образом прикреплены к внешней поверхности корпуса 20. Выступы 25 могут быть любой формы или размера и изготовлены из любого пригодного материла для отражения и разбивания окружающего льда 17. Например, выступы 25 могут быть изготовлены из углеродистой или нержавеющей стали, никеля, алюминия, их соединений и сплавов.
На фиг.2 изображен вид поперечного сечения вдоль линии A-A на фиг.1. Полость или пространство 22 может быть образовано между первичной конструкцией 15 и корпусом 20. Пространство 22 позволяет корпусу 20 вибрировать или двигаться независимо от первичной конструкции 15. В тех случаях, когда полость или пространство заполнены водой, можно применить активную или пассивную систему удаления льда для предотвращения наслаивания льда. Например, можно прибегнуть к системе регенерации отходящего тепла для поддержания температуры воды, находящейся в пространстве 22, при температуре выше 0°С.
В вариантах осуществления изобретения форма корпуса 20 может повторять форму первичной конструкции 15, сохраняя при этом пространство 22, находящееся между ними. Например, корпус 20 может иметь форму, близкую к прямоугольной, трубчатой, кольцеобразной, круглой или конической конфигурации, в зависимости от формы и размера первичной конструкции 15. В вариантах осуществления изобретения корпус 20 может быть любой формы или размера и приспособлен к размещению вокруг, по меньшей мере, части первичной конструкции 15. Пространство 22 может иметь любую форму или размер, которые определяются формой или размером первичной конструкции 15 и корпуса 20. Пространство 22 может позволить корпусу 20 вибрировать при соприкосновении с окружающим льдом, не касаясь при этом первичной конструкции 15. Пространство 22 может позволить корпусу 20 являться амортизатором между вибрациями, вызванными обледенением, и первичной конструкцией 15 таким образом, что какая-то доля вызванных обледенением вибраций поглощается корпусом 20.
В вариантах осуществления изобретения два или более корпусов 20 могут быть предназначены для, по меньшей мере, частичного размещения вокруг первичной конструкции 15, при этом каждый корпус 20 может отличаться формой и/или размером от других корпусов в зависимости от участка первичной конструкции 15, вокруг которой корпус 20 установлен, сохраняя пространство 22, находящееся между ними. Например, первый корпус 20 круглой формы может быть размещен, по меньшей мере, частично вокруг круглого участка первичной конструкции 15, в то время как второй корпус 20 конической формы может быть установлен, по меньшей мере, частично вокруг конического участка первичной конструкции.
В вариантах осуществления изобретения два или более корпусов 20 могут быть сварены или соединены иным способом для установки, по меньшей мере, частичной или полной, вокруг первичной конструкции 15, сохраняя пространство 22, находящееся между ними. Например, можно использовать два корпуса 20 с формой полумесяца. Аналогичным образом можно рядом установить три или более корпусов 20 по периметру или, по меньшей мере, для образования частичной защиты вокруг первичной конструкции 15. У всех корпусов 20 может быть одинаковая длина и/или размер для создания, по меньшей мере, частичного щита вокруг первичной конструкции 15, сохраняя пространство 22, находящееся между ними. У каждого корпуса 20 может быть своя форма, расстояние между секциями и/или размер, отличные от других корпусов 20.
Одна или несколько опорных систем 30 могут быть приспособлены для создания опоры корпуса 20 независимо от первичной конструкции 15 таким образом, чтобы сохранялось пространство 22 между первичной конструкцией 15 и корпусом 20. Одна или несколько опорных систем 30 могут быть изготовлены из любого пригодного материала для предотвращения контакта корпуса 20 с первичной конструкцией 15. Например, одна или несколько опорных систем 30 могут быть изготовлены из углеродистой или нержавеющей стали, никеля, алюминия, их соединений и сплавов.
На фиг.3 изображен вид сечения корпуса, имеющего один или несколько выступов для ломки льда, расположенных на них. В вариантах осуществления изобретения любой выступ 25 для ломки или разбивания льда может быть размещен в любом месте внешней поверхности корпуса 20. Например, выступы 25 можно установить вокруг внешней поверхности корпуса 20 таким образом, что выступы 25 будут расположены вблизи водной поверхности 12. Например, один или несколько выступов 25 могут быть размещены выше водной поверхности 12, а также один или несколько выступов 25 могут быть размещены ниже водной поверхности 12. При расположении выступов 25 вблизи водной поверхности 12 можно способствовать отклонению и/или ломке льда 17, который может соприкасаться с корпусом 20. Например, ледяной покров, контактирующий с корпусом 20, может быть вскрыт одним или несколькими выступами 25, размещенными в разных местах по отношению к водной поверхности 12. Один или несколько выступов 25 могут отклонить ледяной покров в одно или несколько направлений таким образом, что он будет испытывать напряжение при изгибе или при кручении при контакте с одним или несколькими выступами 25, что может привести к вскрытию ледяного покрова. Ломка ледяного покрова, сформировавшегося вокруг корпуса 20, на куски может сократить вибрации, вызванные обледенением, которые оказывали воздействие на корпус 20.
На фиг.4 изображен частичный вид внешней поверхности корпуса в соответствии с вариантами осуществления изобретения. В вариантах осуществления изобретения выступы 25 можно произвольно разместить вокруг корпуса 20. В вариантах осуществления изобретения выступы 25 можно установить вокруг корпуса 20 при использовании различных схем их установки. Например, выступы 25 можно объединить в группы по два или более. Группы можно одинаково распределить вокруг корпуса 20. В вариантах осуществления изобретения выступы 25 можно расположить по синусоиде вокруг корпуса 20. В вариантах осуществления изобретения выступы 25 можно разместить зигзагообразно вокруг корпуса 20. По меньшей мере, в одном варианте осуществления изобретения выступы 25 можно расположить в два или более рядов с равными промежутками между выступами вокруг корпуса 20.
На фиг.5 изображена морская установка, имеющая первичную конструкцию со множеством опор и защитной конструкцией в соответствии с описанными вариантами осуществления изобретения. Морская установка 500 может иметь надстройку 505, на которой находится любое количество оборудования для бурения, выполнения текущих работ и обработки. Указанное оборудование известно специалистам данной отрасли и может включать в себя, например, буровую вышку 530, буровую палубу 540, бурильные колонны 550, один или несколько кранов 560, вертолетную площадку 570, устройства 580 управления рабочих процессов и помещения 590 для работников. Первичная конструкция 15 морской установки 500 может быть выполнена в виде стального корпуса на четырех опорах со стабилизационными колоннами 510 решетчатой конструкции и свайными направляющими 520.
Как показано на фиг.5, корпус 20 может быть приспособлен для размещения вокруг первичной конструкции 15. Корпус 20 может поддерживаться независимо от первичной конструкции 15 одной или несколькими опорами 32. Один или несколько поперечных элементов 39 могут быть установлены между опорами 32 для их укрепления. При размещении поперечных элементов между опорами 32 можно предотвратить контакт защитной системы 10 и первичной конструкции 15.
Корпус 20 может иметь кольцевую форму с достаточно большим внутренним диаметром для обеспечения, по меньшей мере, частичного размещения вокруг первичной конструкции 15. Пространство 22 может позволить корпусу 20 двигаться независимо от первичной конструкции 15 благодаря тому, что вибрации, вызванные обледенением, не передаются первичной конструкции 15. В вариантах осуществления изобретения корпус 20 может иметь кольцевую форму с достаточной толщиной стенок для того, чтобы корпус 20 мог поглощать вызванные обледенением вибрации без контакта с первичной конструкцией 15. В вариантах осуществления изобретения корпус 20 может иметь достаточную толщину для принятия прямых ударов окружающего льда.
Как показано на фиг.5, соединительная система 28 может быть установлена между морской установкой 500 и корпусом 20. В вариантах осуществления изобретения соединительная система 28 может быть размещена между первичной конструкцией 15 и корпусом 20. Соединительная система 28 может образовывать проход для работников и/или устройств, включая оборудование для бурения, добычи и разгрузки между морской установкой 500 и корпусами 20. В вариантах осуществления изобретения соединительная система 28 может быть использована для транспортировки устройств, предназначенных для осуществления работ по бурению, добыче и текущим операциям в открытом море. Соединительная система 28 может быть применена вместо или в сочетании с судном для получения доступа к морской установке 500. В вариантах осуществления изобретения соединительная система 28 может быть использована вместо или в сочетании с судном для получения доступа к первичной конструкции 15.
Соединительная система 28 может состоять из стационарного моста, свободно плавающего моста, сцепного моста и/или разгрузочной палубы. В вариантах осуществления изобретения соединительная система 28 может быть приспособлена к постоянному размещению между морской установкой 500 и корпусом 20. В вариантах осуществления изобретения соединительная система 28 может быть установлена между морской установкой 500 и корпусом 20, если требуется загрузка или выгрузка персонала или устройств между морской установкой 500 и судном. В вариантах осуществления изобретения соединительная система 28 может быть модульной конструкции. Например, соединительная система 28 может прикрепляться к морской установке в виде модульных секций, собранных и размещенных между морской установкой 500 и корпусом 20.
На фиг.6 изображена морская установка, имеющая первичную структуру на двух опорах и защитную конструкцию в соответствии с вариантами осуществления изобретения. Морская установка 600 может иметь надстройку 605, на которой находится любое количество оборудования для бурения, выполнения текущих работ и обработки. Оборудование для бурения, выполнения текущих работ и обработки известно специалистам данной отрасли и может включать в себя, например, буровую вышку 630, кран 640, вертолетную площадку 650, устройства 670 управления рабочих процессов, помещения 660 для работников и систему 680 циркуляции бурового раствора. Первичная конструкция 15 морской установки 600 может быть выполнена в виде гравитационной бетонной надстройки на двух опорах с двумя бетонными колоннами 610, окруженными связанными между собой бетонными цилиндрами 620. Первичная конструкция 15 может крепиться к морскому дну посредством силы тяжести.
В вариантах осуществления изобретения каждый корпус 20 может быть приспособлен для размещения, по меньшей мере, частично вокруг отдельного участка первичной конструкции 15. Как упомянуто выше, каждый корпус 20 может быть приспособлен к установке, по меньшей мере, частично вокруг отдельной опоры 610 первичной конструкции 15. В вариантах осуществления изобретения каждый из трех корпусов 20 может быть приспособлен для размещения, по меньшей мере, частично вокруг каждой из трех опор первичной конструкции 15. В вариантах осуществления изобретения каждый из четырех корпусов 20 может быть приспособлен к размещению, по меньшей мере, частично вокруг каждой из четырех опор первичной конструкции 15.
В вариантах осуществления изобретения каждый корпус 20 поддерживается независимо от опоры 610 одной или несколькими несущими опорами 32. Одна опорная система 30, включающая три опоры 32 и три анкерных устройства 35, может поддерживать любую защитную конструкцию 10 независимо от опоры 610. Анкерное устройство 35 может включать в себя буровой фундамент и две сваи. В вариантах осуществления изобретения анкерное устройство 35 может способствовать поддержанию опоры 32. В вариантах осуществления изобретения анкерное устройство 35 может предотвратить или сократить движение опоры 32.
Корпуса 20 могут иметь трубчатую форму и достаточно большой внутренний диаметр для размещения, по меньшей мере, частично вокруг опоры 610, сохраняя при этом пространство 22 между ними. Пространство 22 может обеспечить перемещение корпусов 20 без контакта с опорой 610 вследствие вибраций, вызванных обледенением. Пространство 22 может обеспечить перемещение корпусов 20 без передачи вибраций опоре 610 вследствие вызванных обледенением колебаний. В вариантах осуществления изобретения корпуса 20 могут иметь трубчатую форму с достаточно большой толщиной стенок, позволяющей корпусу 20 поглощать вибрации, вызванные обледенением, без контакта с опорой 610.
На фиг.7 представлен схематический вид защитной конструкции в соответствии с вариантами осуществления изобретения. Два или более корпусов 20 могут быть размещены вертикально по отношению друг к другу. В вариантах осуществления изобретения два или более корпусов 20 могут быть установлены вертикально по отношению друг к другу таким образом, чтобы было вертикальное пространство между двумя или несколькими корпусами 20. В вариантах осуществления изобретения вертикальное пространство между корпусами 20 может снизить волновую нагрузку на защитную конструкцию 10. Гашение волновой нагрузки на объект может относиться к функции того участка, на который воздействует сила (колебание). При наличии большего вертикального пространства между корпусами 20 можно сократить совокупную площадь поверхности корпусов 20 и обеспечить прохождение волн между корпусами 20, снижая при этом волновую нагрузку на защитную конструкцию 10.
В вариантах осуществления изобретения защитная конструкция 10 может включать в себя один или несколько промежуточных элементов 37, расположенных между двумя любыми корпусами 20. В вариантах осуществления изобретения промежуточные элементы 37 могут быть приспособлены к гашению вибраций, вызванных обледенением, вместо первичной конструкции 15. Конфигурация одного или нескольких промежуточных элементов 37 может быть таковой, чтобы предотвратить прохождение через них льда 17. В вариантах осуществления изобретения один или несколько промежуточных элементов 37, размещенных между любыми двумя корпусами 20, могут уменьшить размер кусков льда 17, проходящих сквозь них, сокращая тем самым давление льда на первичную конструкцию 15. Данная конфигурация защитной конструкции 10 может принести экономическую выгоду, т.к. можно использовать меньше материала для изготовления корпусов 20, в то время как защитная конструкция 10 все еще может обеспечивать защиту первичной конструкции 15 от вибраций, вызванных обледенением.
Промежуточные элементы 37 могут иметь форму, отличную от других. В вариантах осуществления изобретения промежуточные элементы 37 могут иметь любую форму и/или размер. В вариантах осуществления изобретения промежуточные элементы 37 могут иметь любую форму и/или размер, обеспечивающие предотвращение прохождения льда 17. Промежуточные элементы 37 могут быть изготовлены из любого пригодного материала, быть любой формы или размера с той целью, чтобы промежуточные элементы 37 могли поглощать вибрации, вызванные обледенением.
На фиг.8 представлена первичная конструкция 15 морской установки 800, установленная на двух опорах, в соответствии с описанными выше вариантами осуществления изобретения. Морская установка 800 может иметь надстройку 805, на которой находится любое количество оборудования для бурения, выполнения текущих работ и обработки. Оборудование для бурения, выполнения текущих работ и обработки известно специалистам данной отрасли и может включать в себя, например, буровую вышку 830, кран 840, вертолетную площадку 850, устройства 870 управления рабочих процессов, помещения 860 для работников и систему 880 циркуляции бурового раствора. Первичная конструкция 15 морской установки 800 может быть выполнена в виде гравитационной бетонной надстройки на двух опорах с двумя бетонными колоннами 810, окруженными связанными между собой бетонными цилиндрами 820. Первичная конструкция 15 может крепиться к морскому дну посредством силы тяжести.
В вариантах осуществления изобретения защитная конструкция 10 с двумя или несколькими корпусами 20 может быть расположена, по меньшей мере, частично вокруг любой опоры многоопорной первичной конструкции 15. Любой корпус 20 может быть предназначен для установки, по меньшей мере, частично вокруг отдельной опоры 810 первичной конструкции 15. Любая защитная конструкция 10 может содержать в себе два корпуса 20. В вариантах осуществления изобретения каждый корпус 20 защитной конструкции 10 может быть предназначен для установки, по меньшей мере, частично вокруг отдельного участка первичной конструкции 15. В вариантах осуществления изобретения защитная конструкция 10 может иметь два или более корпусов 20, которые установлены вертикально по отношению друг к другу. В вариантах осуществления изобретения защитная конструкция 10 может иметь один или несколько корпусов 20, размещенных вертикально по отношению друг к другу и между которыми образовано вертикальное пространство. В вариантах осуществления изобретения один или несколько промежуточных элементов 37 могут быть установлены между любыми двумя корпусами 20 защитной конструкции 10.
В вариантах осуществления изобретения любая из трех или более защитных конструкций 10, каждая из которых имеет два или более корпусов 20, может быть расположена, по меньшей мере, частично вокруг любой из трех опор первичной конструкции 15. В вариантах осуществления изобретения любая из четырех или более защитных конструкций 10, имеющих два или более корпусов 20, может быть расположена, по меньшей мере, частично вокруг любой из четырех опор первичной конструкции 15.
Корпуса 20 могут иметь трубчатую форму и достаточно большой внутренний диаметр для размещения, по меньшей мере, частично вокруг опоры 810, сохраняя при этом пространство 22 между ними. Пространство 22 может позволить секции 20 перемещаться без контакта с опорой 810 вследствие вибраций, вызванных обледенением. В вариантах осуществления изобретения корпус 20 может иметь трубчатую форму с достаточно высоким показателем высоты, что предотвращает контакт льда с опорой 810.
На фиг.9 представлена защитная конструкция, установленная на первичной конструкции в соответствии с вариантами осуществления изобретения. В вариантах осуществления изобретения защитная конструкция 10 может содержать в себе одну или несколько вибрационных опор 38. Вибрационные опоры 38 могут быть предназначены для поглощения или гашения вибраций, вызванных обледенением. В вариантах осуществления изобретения первичная конструкция 15 может поддерживать корпус 20 посредством одной или нескольких вибрационных опор 38. Например, вибрационные опоры 38 могут быть такими изоляторами, как, например, изоляторы из проволочного каната или другие. Изоляторами из проволочного каната могут быть сборные кабельные изоляционные конструкции спиральной формы, обеспечивающие изоляцию от многоосной нагрузки и вибрации. Одна или более моделей, представленных на рынке изоляторов, включают в себя изоляторы, предлагаемые фирмой «Enidine Incorporated».
В вариантах осуществления изобретения вибрационные опоры 38 могут быть расположены вокруг первичной конструкции 15. Вибрационные опоры 38 могут быть установлены между первичной конструкцией 15 и корпусом 20. Две или более вибрационных опор 38 могут быть расположены в одном и том же месте между первичной конструкцией 15 и корпусом 20. Например, две или более вибрационных опор 38 могут быть соединены группами, которые устанавливаются в одном месте между первичной конструкцией 15 и корпусом 20. Вибрационные опоры 38 могут совместно функционировать в одном или нескольких местах вокруг первичной конструкции 15 с целью изоляции первичной конструкции 15 от корпуса 20.
В вариантах осуществления изобретения корпус 20 может поддерживаться одним или несколькими выступами 41. Выступы 41 могут находиться на первичной конструкции 15 таким образом, что корпус 20 поддерживается одним или несколькими выступами 41. В вариантах осуществления изобретения корпус 20 может быть изолирован от первичной конструкции 15 одним или более амортизаторами и/или изоляторами 39, расположенными между выступами 41 и корпусами 20. В вариантах осуществления изобретения изоляторы 39 похожи или идентичны вибрационным опорам 38.
В вариантах осуществления изобретения одна или несколько вибрационных опор 38 могут быть установлены между первичной конструкцией 15 и корпусом 20 в пространстве 22. В вариантах осуществления изобретения вибрационные опоры 38 могут быть приспособлены к поглощению вибраций, оказывающих воздействие на корпус 20 при различных погодных условиях, включая вызванные обледенением вибрации. В вариантах осуществления изобретения вибрационные опоры 38 могут иметь достаточный коэффициент демпфирующей силы для затухания вызванных обледенением вибраций. Вибрационные опоры 38 могут поддерживать корпус 20 на первичной конструкции 15, при этом, по меньшей мере, одна из вибрационных опор 38 может иметь цилиндрическо-поршневую конфигурацию, приспособленную для гашения вибраций, передаваемых корпусу 20 при различных погодных условиях, включая вызванные обледенением вибрации.
Определенные варианты осуществления изобретения изложены с учетом верхних и нижних пределов, выраженных в показателях. Следует принять во внимание, что, пока отсутствует иная информация, можно учитывать диапазоны, начиная от любого нижнего предела и заканчивая любым верхним пределом. Определенные нижние, верхние пределы и диапазоны представлены в одном или нескольких пунктах патентной формулы. Все числовые показатели могут быть “около” или “приблизительно” по отношению к указанным значениям и учитывать экспериментальные погрешности и вариации, которые характерны специалистам, располагающим стандартным набором знаний в данной области.
В описании определены различные термины. В том случае, если указанному в формуле изобретения термину не дано определение, должно содержаться широкое определение в материалах, относящихся к предмету заявки, которые указывают на данный термин в, по меньшей мере, одной напечатанной публикации или выданном патенте. Кроме того, все патенты, процедуры испытаний и другие документы, приведенные в данном заявлении, и их признаки полностью включены путем ссылки в той степени, в которой данное открытие не противоречит заявлению и всем правовым положениям, разрешающим данное включение.
В связи с тем, что все вышеприведенное относится к вариантам осуществления настоящего изобретения, другие и последующие варианты осуществления изобретения неотделимы от его основной части, а объем формулы изобретения определяется нижеизложенными пунктами патентной формулы.
1. Конструкция морской установки, содержащая корпус, приспособленный для размещения, по меньшей мере, частично вокруг первичной конструкции морской установки, по меньшей мере, один выступ, установленный вокруг внешней поверхности корпуса и имеющий первый конец, предназначенный для ломки льда, и опорную систему, размещенную на корпусе и приспособленную для изоляции корпуса от первичной конструкции таким образом, что корпус способен поглощать, по меньшей мере, часть вызванных обледенением вибраций.
2. Конструкция по п.1, в которой корпус состоит из множества корпусов, приспособленных для размещения, по меньшей мере, частично вокруг первичной конструкции.
3. Конструкция по п.1, в которой корпус состоит из множества корпусов, приспособленных для окружения первичной конструкции.
4. Конструкция по п.1, в которой корпус состоит из множества корпусов, при этом, по меньшей мере, два корпуса приспособлены для, по меньшей мере, частичного размещения вокруг отдельного участка первичной конструкции.
5. Конструкция по п.1, в которой опорная система содержит, по меньшей мере, один изолятор, размещенный между корпусов и первичной конструкцией.
6. Конструкция по п.1, в которой опорная система приспособлена для поддержки корпуса независимо от первичной конструкции.
7. Конструкция по п.1, в которой опорная система содержит, по меньшей мере, одну опору.
8. Конструкция по п.1, в которой корпус приспособлен подниматься над поверхностью воды и опускаться ниже поверхности воды.
9. Конструкция по п.1, в которой корпус содержит множество выступов, расположенных вокруг внешней поверхности корпуса группами по два или более выступов, при этом образуя множество групп, равномерно распределенных по корпусу.
10. Конструкция по п.1, в которой нижний конец корпуса расположен над морским дном.
11. Конструкция по п.1, которая содержит, по меньшей мере, одну вибрационную опору, расположенную между первичной конструкцией и корпусом, и первичная конструкция поддерживает корпус и, по меньшей мере, одну вибрационную опору.
12. Конструкция по п.1, в которой корпус содержит множество выступов, беспорядочно размещенных вокруг корпуса, расположенных по синусоиде вокруг корпуса, зигзагообразно вокруг корпуса или, по меньшей мере, двумя рядами с равными промежутками между выступами вокруг корпуса.
13. Способ поглощения вызванных обледенением вибраций в месте расположения первичной конструкции морской установки, содержащий следующие стадии:
по меньшей мере, частичное размещение защитной конструкции вокруг участка первичной конструкции, при этом защитная конструкция содержит корпус с, по меньшей мере, одним выступом, расположенным вокруг его внешней поверхности и предназначенным для ломки льда;
поддержка корпуса посредством, по меньшей мере, одной опорной системы, расположенной на корпусе и приспособленной для изоляции корпуса от первичной конструкции таким образом, что корпус способен поглощать, по меньшей мере, часть вызванных обледенением вибраций.
14. Способ по п.13, дополнительно содержащий, по меньшей мере, частичную установку множества корпусов вокруг первичной конструкции.
15. Способ по п.13, дополнительно содержащий установку множества корпусов вокруг первичной конструкции таким образом, что комбинация множества корпусов окружает первичную конструкцию.
16. Способ по п.13, дополнительно содержащий, по меньшей мере, частичную установку множества корпусов вокруг отдельного участка первичной конструкции.
17. Способ по п.13, в котором, по меньшей мере, одна опорная система содержит, по меньшей мере, один изолятор, расположенный между корпусов и первичной конструкцией.
18. Способ по п.13, в котором, по меньшей мере, одна опорная система содержит, по меньшей мере, одну опору, поддерживающую корпус независимо от первичной конструкции.
19. Морская установка, содержащая первичную конструкцию, поддерживающую надстройку, по меньшей мере, один корпус, по меньшей мере, частично размещенный вокруг первичной конструкции, приспособленный для поглощения вызванных обледенением вибраций и содержащий, по меньшей мере, один выступ, расположенный вокруг его внешней поверхности и имеющий первый конец, предназначенный для ломки льда, и, по меньшей мере, одну опорную систему, приспособленную для изоляции корпуса от первичной конструкции таким образом, что корпус способен поглощать, по меньшей мере, часть вызванных обледенением вибраций.
20. Морская установка по п.19, в которой корпус состоит из множества корпусов, приспособленных для размещения, по меньшей мере, частично вокруг первичной конструкции.
21. Морская установка по п.19, в которой корпус состоит из множества корпусов, при этом, по меньшей мере, два корпуса приспособлены для, по меньшей мере, частичного размещения вокруг отдельного участка первичной конструкции.
22. Морская установка по п.19, в которой корпус состоит из множества корпусов, приспособленных для окружения первичной конструкции.
23. Морская установка по п.19, в которой, по меньшей мере, одна опорная система содержит, по меньшей мере, один изолятор, размещенный между корпусов и первичной конструкцией.
24. Морская установка по п.19, в которой, по меньшей мере, одна опорная система содержит, по меньшей мере, одну опору, поддерживающую корпус независимо от первичной конструкции.
25. Защитная система морской установки, содержащая, по меньшей мере, один корпус, приспособленный для, по меньшей мере, частичного размещения вокруг первичной конструкции морской установки, по меньшей мере, один выступ, расположенный вокруг внешней поверхности, по меньшей мере, одного корпуса и имеющий первый конец, предназначенный для ломки льда, по меньшей мере, одну опорную систему, расположенную на каждом корпусе и приспособленную для изоляции каждого корпуса от первичной конструкции таким образом, что, по меньшей мере, один корпус способен поглощать, по меньшей мере, часть вызванных обледенением вибраций.
