Технические науки / 4.Транспорт

Ст.преп. Балашов М.Г., студ. Лопатнева А.Ю.

Севастопольский национальный технический университет, Украина

ОСНОВАНИЯ ДЛЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ ПЛАТФОРМ НА КОНТИНЕНТАЛЬНОМ ШЕЛЬФЕ

Введение. Развитие промышленной добычи нефти и газа на континентальном шельфе влечет создание крупных гидротехнических сооружений и искусственных островов. На начальном этапе разведки месторождений достаточно использовать буровые суда и полупогружные буровые платформы (ППБУ), а в местах с ограниченной глубиной воды можно использовать самоподъемные буровые платформы (СПБУ). После завершения изысканий возникает необходимость в обустройстве скважины для долговременного использования. За рубежом в Северном море и некоторых других регионах устанавливают погружные буровые платформы, которые позволяют осуществлять бурение и в дальнейшем использование этой скважины, а также временное хранение сырья в имеемых цистернах. В северных регионах где возможно временное или круглогодичное наличие льдов постановка ППБУ или СПБУ сопряжена с риском и на таких участках целесообразно возводить искусственные острова различных типов.

Постановка задачи. Дать описание существующих типов искусственных островов и гидротехнических сооружений, применяемых при эксплуатации нефтегазовых месторождений.

Материалы исследования. В число описываемых сооружений вошли следующие: искусственные острова, гравитационные платформы, стационарные платформы со сквозным опорным блоком; платформы на погруженном понтоне или башмаках; платформы со сквозным опорным блоком в виде мачты с оттяжками; ледостойкие платформы со сквозным опорным блоком на свайном основании; гравитационные ледостойкие платформы [1].

Искусственные острова. Эти сооружения не имеют непосредственной сухопутной связи с берегом и возводятся на не значительных глубинах и на любом расстоянии от берега. Тело сооружения составляют местные материалы (песок, гравий, камень, лёд), которые отсыпают непосредственно на морское дно. Не редко такие острова имеют бетонные укрепляющие конструкции по периметру.

Рисунок 1 – Искусственные острова с ограждением в виде понтона-моноблока

Гравитационные платформы.

· для глубины до 70м. Опорные основания представляют собой массив-гигант из предварительно напряженного железобетона, разбитый ортогональными стенками на квадратные ячейки, по внешнему контуру стенкам массива придана цилиндрическая форма.

· для глубин 70 – 200м. Основными элементами форм этого типа являются фундаментальный блок, образуемый из цилиндрических ячеек; две, три или четыре опорные колонны в виде оболочек вращения и верхнее строение, собираемое из баков на палубе или составляющее с нею одно целое (рисунок 2а).

· для глубин 200 – 350м. Предусмотрены наклонные опорные колонны-подкосы. По низу наклонные колонны связываются железобетонными поясами коробчатого строения, разделёнными по длине диафрагмами. Опорная база сооружения образуется этими поясами и цилиндрическими ячейками, присоединяемыми к основанию колонн (рисунок 2б).

Рисунок 2 – Железобетонные гравитационные основания

Стационарные платформы со сквозным опорным блоком.

· платформы с опорным моноблоком на свайном основании. Различают: со связями, забитыми через колонны блока; со сваями, забитыми через колонны, и окаймляющими; только с окаймляющими связями, сгруппированными вокруг опорных колонн; со связями, закреплёнными в низком ростверке.

Рисунок 3 – Стационарные платформы с опорным моноблоком

Платформы на погруженном понтоне или башмаках. Понтон имеет ячеистую структуру, он непосредственно опирается на морское дно.

Рисунок 4 – Комбинированные опорные блоки буровых платформ

Платформы со сквозным опорным блоком в виде мачты с оттяжками. Опорный блок (ствол подводной мачты) выполняется в виде фермы из стальных труб, поперечное сечение его образует квадрат. Ствол удерживается в вертикальном положении с помощью оттяжек-тросов, прикрепленных к лежащим на дне гирляндам массивов и анкеров-свай.

Ледостойкие платформы со сквозным опорным блоком на свайном основании. Они отличаются от обычных платформ отсутствием раскосов в районе ватерлинии и наличием ледозащитного кожуха на опорных колоннах. Опорный блок выполнен из четырёх колонн, соединённых раскосами и горизонтальными трубчатыми связями только в подводной части ниже зоны, подверженной воздействию льда. Большое число колонн и слишком тесное расположение их в опорном блоке приводят к задержке битого льда и образованию тороса непосредственно под палубой. Поэтому конструкция блока должна быть по возможности более проницаемой для ледовых полей.

Гравитационные ледостойкие платформы. Имеют развитую опорную базу, обычно круглую в плане. Цилиндрическая форма опорной колонны удобна с точки зрения производства работ, снижает материалоемкость сооружения, имеет небольшую площадь, по которой смерзание с ледяным покровом, не способствует изгибу ледяного покрова, и разрушение льда происходит при достижении им по контакту с опорой предела прочности на сжатие. Коническая форма опоры способствует снижению горизонтальной составляющей давления ледового поля на сооружение.

а – металлическая на свайном основании, б – гравитационная из железобетона

Рисунок 5 – Ледостойкие погружные платформы

Заключение. Дано описание и приведены конструктивные типы искусственных островов и гидротехнических сооружений применяемых для обустройства и эксплуатации нефтегазовых месторождений на континентальном шельфе. В дальнейшем планируется рассмотреть вопрос воздействии ледовых полей на ледостойкие погружные платформы, проанализировать возникающие нагрузки, влияние угла наклона стенок основания на ледостойкость.

Литература:

1. Морские гидротехнические сооружения на континентальном шельфе:Учеб./Г.В. Симаков, К.Н. Шхинек, В.А. Смелов и др. – Л.: Судостроение, 1989. – с.328, ил.