СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ЛЕДЯНОЙ ПЛАТФОРМЫ НА СУШЕ Российский патент 1997 года по МПК E02B17/00 E02B15/02 

Изобретение относится к области строительства оснований временных сооружений и касается способов возведения ледяной платформы для размещения на ней буровых и нефтегазопромысловых комплексов.

Известны способы устройства ледяной платформы на шельфе арктический морей, включающие намораживание льда на участке естественного ледяного покрова требуемых размеров. Под действием веса намороженного льда этот участок погружается на дно, образуя ледяной массив платформу, на которой размещают буровой комплекс (Хрусталев Л.Н. и Городецкий С.Э. Искусственные ледогрунтовые и ледовые острова для бурения скважин на шельфе арктических морей. М. Стройиздат, 1990, с. 249 252; Савельев Б.А. и Латалин Д.А. Искусственные ледяные платформы. Итоги науки и техники. Океанология, том 7, М. ВИНИТИ, 1986, с. 6 10).

Известен также способ создания ледяной платформы на суше, при котором на участке требуемых размеров, огороженном защитным бортом из снега и досок, уплотняют или убирают снежный покров, а затем намораживают лед (Алексеев В. Р. Наледи. Новосибирск, Наука, 1987, с. 220 223).

Этот способ наиболее близок к предлагаемому и принят за прототип. Недостаток прототипа заключается в том, что он не обеспечивает полную экологическую защиту поверхности грунта. В течение зимы, когда происходит бурение скважины, на платформе накапливаются различные отходы производства - буровой шлам, химические добавки, нефть, мазут, масла и т.п. которые летом после оттаивания платформы переносятся на поверхность тундры, губительно действуя на существующий здесь растительный и животный мир.

Кроме того, при необходимости возведения платформы в начале зимы имеющегося снега может не хватить для создания защитного борта нужной высоты, а делать борт из досок дорого.

В предлагаемом изобретении эти недостатки устраняются тем, что в способе возведения ледяной платформы на суше, при котором участок требуемых размеров огораживают защитным бортом, уплотняют или убирают на нем снег, покрывают гибким водопроницаемым прочным на разрыв материалом, на котором затем замораживают лед, а после окончания работ на платформе и ее оттаивания материал со всем и осажденными на нем продуктами загрязнения убирают.

Защитный борт наращивают с помощью ледяных труб, которые создают намораживанием льда на воздухоопорных трубах, образуемых нагнетанием в гибкие воздухонепроницаемые рукава холодного атмосферного воздуха вентилятором.

Кроме того, для увеличения прочности ледяной платформы в процессе намораживания тела платформы на поверхности льда выполняют ледяные трубы, для чего через все пространство платформы укладывают гибкие воздухопроницаемые рукава, через которые прогоняют холодный атмосферный воздух.

Новыми признаками предлагаемого изобретения являются:
1. Покрытие поверхности перед намораживанием льда водопроницаемым прочным на разрыв материалом и уборка его после оттаивания ледяной платформы и окончания буровых работ;
2. Выполнение защитного борта из ледяных труб, создаваемых намораживанием льда на воздухоопорных трубах, образуемых нагнетанием в гибкие воздухонепроницаемые рукава воздуха;
3. Пропуск ледяных труб через платформу и прогонка по ним холодного атмосферного воздуха.

Указанные признаки и их сочетание в других известных решениях не обнаружены, поэтому можно считать, что они соответствуют условию изобретательского уровня.

На чертеже показан общий вид платформы, создаваемой предлагаемым способом.

Ледяная платформа включает в себя ледяное тело 1, созданное намораживанием на выровненной поверхности грунта 2 и снега 3, подкладку из гибкого, водопроницаемого, прочного на разрыв материала 4 (одну или несколько), защитные валики из снега 5 и ледяные трубы 6.

Способ осуществляют следующим образом.

На выровненную и уплотненную с помощью, например, бульдозера поверхность грунта 2 и снега 3 укладывают гибкий водопроницаемый прочный на разрыв материал 4 (например, дорнит или другой нетканый материал). Кромки материала загружают защитными валиками из снега 5. После этого начинают наращивать ледяное тело 1 путем замораживания тонких слоев воды, подаваемой в пространство, ограниченное валиками, или разбрызгиванием над ним воды.

Одновременно делают ледяные трубы 6. Одна из них совместно с валиками 5 составит в дальнейшем защитный борт, другие послужат в качестве каналов для пропуска по ним холодного воздуха. С этой целью на валике 5 (вдоль него) и на поверхности льда (через бвсе пространство платформы) укладывают гибкие рукава, например, полиэтиленовые и с помощью вентиляторов прогоняют по ним холодный воздух. Под давлением воздуха рукава принимают форму воздухоопорных труб. На них набрызгивают воду, которая под действием отрицательной температуры замерзает. В результате образуются ледяные трубы, элементы которой показаны.

После этого продолжается наращивание ледяного тела до требуемой толщины (в большинстве случаев, если исходить из требуемой механической прочности, достаточно 1,5 2,0 м).

Дорнит имеет высокую прочность на разрыв и обладает хорошими теплоизоляционными свойствами. Поэтому при необходимости продлевания срока службы платформы (путем увеличения ее прочности и уменьшения темпа оттаивания) более одного зимнего периода целесообразно уложить еще одну прокладку из дорнита. Срок службы платформы продлевает также армирование льда опилками, древесной стружкой и т.п.

В весенний период, когда температура воздуха днем поднимается выше 0^oC и начинается оттаивание льда, через ледяные трубы 6 в ночное время для аккумуляции холода и уменьшения интенсивности дневного оттаивания продувают, например, с помощью вентиляторов холодный воздух.

При сохранении платформы на летний период на ее поверхность в конце зимы укладывают слой теплоизоляции (пенопласт, опилки, шлак и т.п.).

Созданные предлагаемым способом платформы наиболее целесообразно использовать для размещения буровых комплексов при разведочном бурении, продолжительность работ при котором, включая сроки создания платформы (порядка месяца), не намного превышает продолжительность холодного периода года. При использовании эффективных средств теплоизоляции, а при необходимости и охлаждения платформы, летом с помощью специальных холодильных машин (турбодетандерных, аммиачных и т.д.) с пропуском хладоносителя через платформу по ледяным трубам 6 возможно сохранение платформы в течение нескольких лет для размещения оборудования для добычи нефти, газа и других полезных ископаемых.

После окончания работ по бурению скважин и добыче нефти и газа и оттаивания платформы вода испаряется, стекает и впитывается в грунт через водопроницаемые подкладки 4. При этом все отходы производственной деятельности откладываются на подкладки 4 и убираются вместе с ней. После очистки возможно вторичное использование этих подкладок.

Преимущество предлагаемого решения перед прототипом заключается в обеспечении экологической чистоты при производстве разведки и добыче нефти и газа, а также повышении прочности и продолжительности срока службы ледяных платформ за счет армирования льда прокладками из прочного на разрыв материала, обладающего хорошими теплоизоляционными свойствами, и устройства экономичных ледяных труб в платформе для пропуска холодного воздуха и других хладоносителей.

При многолетнем использовании платформы устройство ледяных труб в теле платформы особенно полезно по следующим соображениям. В этом случае теплоизоляция платформы сверху является обязательной. Но постоянная теплоизоляция препятствует не только летнему оттаиванию платформы, но и ее зимнему промерзанию. Наличие ледяных труб в теле платформы и использование их для пуска хладоносителя как раз и позволит компенсировать недостаточное из-за наличия теплоизоляции охлаждение платформы сверху.

Использование: при строительстве оснований временных сооружений, в частности при возведении на суше ледяных платформ для буровых и нефтепромысловых комплексов. Сущность изобретения: при возведении ледяной платформы на суше участок требуемых размеров огораживают защитным бортом, уплотняют или убирают на нем снег, а поверхность участка покрывают гибким, водопроницаемым, прочным на разрыв материалом, на котором затем намораживают лед. После окончания работ на платформе и ее оттаивания материал вместе с накопившимися на платформе отходами производственной деятельности убирают. Одновременно с наращиванием ледяного тела платформы создают ледяные трубы намораживанием воды на стенках гибких рукавов при прохождении по ним холодного воздуха. Ледяные трубы используют для наращивания защитного борта и в качестве образуемых в ледяном теле платформы каналов, для пропуска хладоносителя, при необходимости упрочнения и увеличения срока службы платформы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ возведения ледяной платформы на суше, при котором участок требуемых размеров огораживают защитным бортом, уплотняют или убирают на нем снег, а затем намораживают на нем лед, отличающийся тем, что поверхность участка после уплотнения или уборки снега покрывают гибким, водопроницаемым, прочным на разрыв материалом, на котором затем намораживают лед, а после окончания работ на платформе и ее оттаивания материал убирают. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что защитный борт наращивают с помощью ледяных труб, которые создают намораживанием льда на воздухоопорных трубах, образуемых путем нагнетания в гибкие воздухонепроницаемые рукава холодного атмосферного воздуха вентилятором. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе намораживания тела платформы на поверхности льда выполняют ледяные трубы, для чего через все пространство платформы укладывают гибкие воздухонепроницаемые рукава, через которые прогоняют холодный атмосферный воздух.