МОРСКОЕ ПОДВОДНО-НАДВОДНОЕ СООРУЖЕНИЕ Российский патент 2001 года по МПК E02B17/00 

Изобретение относится к морским сооружениям и может найти применение для бурения и эксплуатации скважин при освоении нефтяных и газовых месторождений шельфа Северных морей.

Известно морское стационарное сооружение, содержащее платформу и защитный блок замкнутого контура, выполненного из полых труб, соединенных жесткими диафрагмами с образованием двухслойной цилиндрической оболочки, высотой от дна акватории до платформы, имеющей водонепроницаемое днище с балластом (А.с. 1341336, E 02 B 17/00). Чтобы противостоять льдам это громоздкое сооружение должно иметь громадную массу, порядка 100 тыс. тонн при необходимом обеспечении жесткости элементов, работающих на сжатие.

Известно устройство, обеспечивающее увеличение предельной глубины погружения глубоководного аппарата путем разгрузки его обшивки от гидростатического забортного давления. Устройство - мультипликатор давления, состоит из силового и отдельного нажимного поршней, передающего давление гидропластом (А.с. 1309469, B 63 B 3/13, 1978). Это давление передается только на локальные участки обшивки и требует наличия жестких перегородок.

Цели изобретения: Многократное уменьшение массы сооружения, мобильный монтаж и демонтаж составных частей, изготовленных в заводских условиях.

Для этого сооружение составлено из разъемных частей: подводной в виде опорного блока с водонепроницаемым днищем и платформы с поплавком. Опорный блок с днищем, куполом имеет внутренний цилиндр и наружную оболочку, объем между которыми заполнен водой высокого давления. Давление создается мультипликатором давления, действующим автоматически от гидростатического давления морской воды. Платформа имеет поплавок и шлюзовую камеру. Опорный блок и платформа до момента опасной ледовой обстановки разъединяются.

Как опорный блок, так и установленное в нем производственное оборудование изготавливается в заводских условиях и доставляется на место установки раздельно с платформой. Платформа изготавливается и транспортируется отдельно. Для выполнения работа они соединяются, а на время ледовой обстановки разъединяются.

На фиг. 1 показано сооружение на месте установки в продольном разрезе. На фиг. 2 - поперечный разрез опорного блока. На фиг. 3 - схема уравновешивания сил давления на элементы опорного блока при обеспечении атмосферного давления внутри сооружения. На фиг. 4 - продольный разрез мультипликатора давления. На фиг. 5 - отделенная платформенная секция. На фиг. 6 - оставшаяся платформа.

Сооружение состоит из двух основных частей: опорного блока, закрепленного на дне акватории моря, и платформы, устанавливаемой на опорном блоке.

Опорный блок, находящийся под большим гидростатическим давлением морской воды, имеет днище, купол, цилиндр 1 и наружную оболочку 2, объем 3 между которыми заполнен водой. Цилиндр и оболочка связаны между собой растяжками 4, выполненными, например, в виде вертикальных, приваренных дуговых стальных полос. Во внутреннем объеме 5 цилиндра имеются дисковые перегородки 6, обеспечивающие жесткость конструкции. Внутренний объем 5 сооружения сообщен с платформой стволом 7 с отверстием 8, закрытым пробкой 9. Днище имеет технологическое отверстие 10, закрытое пробкой 11, и имеет конусную опору 12, залитую бетоном в гидроизоляционном поясе 13.

В объеме 5 выполнены перегородки 14 для монтажа верхнего привода 15 буровой установки, свечей 16 бурильных труб и другого оборудования. К наружной оболочке 17, к диску 18 с уплотнениями 19 присоединен поплавок 20 с центральным стволом 21, платформой 22, на которой установлены буровые насосы, другое оборудование, емкость глинистого раствора и др.

От насосов отходит труба 23 и присоединенный к ней шланг 24 бурового раствора, подведенный к верхнему приводу 15 буровой установки.

Сбоку ствола сооружения расположены мультипликаторы 25, повышающие давление воды во всех взаимно сообщенных межоболочковых объемах 3.

В цилиндре 26 мультипликатора установлен поршень 27 с плунжером 28 и гидропластом 29, вытесняемым в стакан 30.

Вода, вытесняемая в пространство между наружной оболочкой 2 и цилиндром 1, отделена от гидропласта мембраной 31 и обратным клапаном 32, установленном в подводе 33, приваренном к оболочке 2.

Транспортировка секций сооружения, имеющих положительную плавучесть, производится раздельно буксировкой. Над местом установки на дно акватории донную секцию (фиг. 6) герметично прикрепляют к поплавку платформенной секции (фиг. 5), а межоболочковый объем 3 заполняют водой.

Медленное опускание сооружения на подготовленный забетонированный участок дна акватории осуществляется частичным заполнением водой объема поплавка 20.

При этом по мере опускания мультипликаторами 25 автоматически повышается давление воды P₂ согласно соотношению (в МПа):
(P₂-10^-2H)•(R₂-R₁) = (P₂-P₁)•R₁,
где H - глубина погружения в м;
R₂ - радиус наружной оболочки;
R₁ - радиус внутренней оболочки;
P₁ - атмосферное давление.

К примеру при глубине погружения H = 100 м, R₁ = 5 м, R₂ = 12,5 м давление P₂ = 3 МПа. Уменьшение сил растяжения оболочек 1 и 2 достигается при выполнении оболочек в виде дуг с радиусами изгиба r порядка метра, приваренных к растяжкам 4. Окончательная установка сооружения на дно акватории осуществляется заполнением поплавка 20 водой и заливкой опоры бетонным гидроизоляционным поясом. После выполнения заданного объема буровых работ, выполняемых управляемыми манипуляторами, на время опасной ледовой обстановки платформа отсоединяется и транспортируется в безопасное место.

Подводно-надводное сооружение с элементами, работающими на растяжение, полезным объемом 2000 м³ может иметь массу порядка 1000-2000 тонн.

Изобретение предназначено для использования в бурении и эксплуатации скважин при освоении морских и газовых месторождений в суровых климатических условиях. Сооружение состоит из подводной донной секции и надводной платформенной секции, снабженной поплавком. Секции изготавливаются в заводских условиях, раздельно транспортируются для установки на место. На время выполнения работ они соединяются, а на время ледовой обстановки разъединяются, а надводная платформенная секция отводится в безопасное место. Донная секция в виде опорного блока, составленная из цилиндра с внутренней полостью, находящейся при атмосферном давлении, купола и днища, имеет наружную оболочку. Объем между оболочкой и цилиндром заполнен водой высокого давления. Сооружение имеет поперечные элементы связи оболочки с центральным опорным элементом в виде радиальных растяжек. Давление создается мультипликатором давления, выполненным из поршня с плунжером, герметично установленных в общем цилиндре, действующим автоматически от гидростатического давления морской воды и передающим давление воде через гидропласт, герметичную мембрану и обратный клапан. В донной секции установлено производственное оборудование, а на секции платформы - вспомогательные узлы и расходные материалы. Изобретение позволяет осуществить мобильный монтаж и демонтаж составных частей сооружения, изготовленных в заводских условиях. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Морское подводно-надводное сооружение, содержащее платформу, опорный блок замкнутого контура, выполненный в виде цилиндрической оболочки с водонепроницаемым днищем, содержащей центральный опорный элемент, поперечные элементы связи оболочки с центральным элементом, балласт, при этом оболочка выполнена двухслойной, отличающееся тем, что платформа, снабженная поплавком, и опорный блок выполнены с возможностью разъема, а опорный блок имеет купол, днище, наружную оболочку, при этом центральный опорный элемент выполнен в виде цилиндра с внутренней полостью, находящейся при атмосферном давлении, поперечные элементы связи выполнены в виде радиальных растяжек, причем внутренняя полость оболочки купола и днища образуют единую емкость для воды, подаваемой мультипликатором давления. 2. Морское подводно-надводное сооружение по п.1, отличающееся тем, что мультипликатор давления выполнен из поршня с плунжером, герметично установленных в общем цилиндре, передающих давление воде через гидропласт, герметичную мембрану и обратный клапан. 3. Морское подводно-надводное сооружение по п.1, отличающееся тем, что в донной секции сооружения установлено производственное оборудование, а на секции платформы вспомогательные узлы и расходные материалы.