ПЛАВУЧАЯ ПОЛУПОГРУЖНАЯ ЛЕДОСТОЙКАЯ ПЛАТФОРМА А.С.КУЗЬМИНА Российский патент 2001 года по МПК B63B35/44 E02B17/00 

Изобретение относится к технике для бурения и добычи нефти и газа на море в северных и арктических условиях и может быть использовано в качестве удерживаемого на поверхности моря над устьем скважины плавучего носителя технологического оборудования для бурения и добычи нефти и газа.

Известна противоледовая полупогружная платформа с якорной системой, у которой стабилизирующие колонны и кожух водоотделяющей колонны в верхней части имеют конические ледоломы, образующие с поверхностью моря небольшой угол (1).

Недостатком данной платформы является недостаточная несущая способность якорной системы из-за неравномерности натяжения якорных цепей или тросов, а также из-за ограниченной прочности каждой цепи или троса. Кроме того якорные цепи или тросы имеют большую длину, так например, длина вытравленной цепи или троса обычно в 4-6 раз превышает глубину в месте установки и достигает 1600 метров (2). При этом цепи имеют большой вес и малый потребный угол их наклона к горизонтальной плоскости, при котором не будет смещения плавучей платформы относительно устья скважины под действием льда и морского течения, из-за чего в значительной степени уменьшается допускаемая для установки плавучей платформы глубина моря.

Известна плавучая полупогружная ледостойкая платформа, у которой кожух водоотделяющей колонны и стабилизирующие колонны оснащены коническими ледоломами, а у последних они выполнены подвижными и соединены с якорными цепями, которые натягиваются при воздействии льда на конические ледоломы, при этом угол между образующей конуса конических ледоломов и вертикалью равен или больше угла наклона якорной цепи к горизонтальной плоскости (3).

Недостатком этой плавучей платформы является недостаточная несущая способность якорной системы ввиду ограниченного числа якорных цепей или тросов, а также малый потребный угол наклона якорных цепей к горизонтальной плоскости, необходимый для предотвращения смещения плавучей платформы относительно устья скважины, и вследствие этого относительно малая допустимая глубина моря для установки плавучих платформ этой конструкции.

Задача изобретения - увеличение несущей способности якорной системы плавучей платформы, использование силы давления льда на платформу для стабилизации ее положения относительно устья скважины с одновременным увеличением потребного угла наклона якорных цепей к горизонтальной плоскости и соответствующим увеличением допустимой для установки плавучих платформ глубины моря.

Поставленная задача решается тем, что верхние концы якорных цепей соединены с обоймами нижних блоков соответствующих траверс, концы рамы которых и обоймы верхних блоков связаны с соответствующими нижними концами двух цепей уздечек, при этом верхние концы одних цепей уздечек закреплены на одной половине нижнего понтона, а верхние концы вторых их цепей закреплены на второй половине нижнего понтона, причем все блоки выполнены подвижными и охвачены уравнительным тросом или цепью, концы которых закреплены на концах рамы траверс, снабженных направляющими для обойм блоков, при этом при смещении центра нижнего понтона относительно устья скважины в направлении течения на море угол наклона к горизонтальной плоскости равнодействующей всех сил, приложенных к плавучей платформе, равен углу наклона к горизонтальной плоскости якорных цепей, расположенных со стороны надвигающегося льда.

В случае установки плавучей платформы в зоне морей с большими приливами на каждой стабилизирующей колонне размещается по одному подвижному коническому ледолому с механизмами для их подъема или же закреплено неподвижно несколько конических ледоломов.

Сопоставительный анализ показал наличие следующих новых отличительных признаков, характеризующих уровень изобретения:
верхние концы якорных цепей соединены с обоймами нижних блоков соответствующих траверс, концы рамы которых и обоймы верхних блоков связаны с соответствующими нижними концами двух цепей уздечек, причем все блоки выполнены подвижными и охвачены уравнительным тросом или цепью, концы которых закреплены на концах рамы траверс, снабженных направляющими для обойм блоков, что позволяет использовать для удержания плавучей платформы большое количество якорных цепей, которые будут иметь одинаковое натяжение и относительно небольшое сечение и малый вес, при этом рама траверс не подвергается действию изгибающих моментов от силы натяжения якорных цепей, вследствие чего, имеет малый вес при большой длине;
верхние концы одних цепей уздечек закреплены на одной половине нижнего понтона, а верхние концы вторых их цепей закреплены на второй половине нижнего понтона, а при смещении центра нижнего понтона относительно устья скважины в направлении течения на море угол наклона к горизонтальной плоскости равнодействующей всех сил, приложенных к плавучей платформе, равен углу наклона к горизонтальной плоскости якорных цепей, расположенных со стороны надвигающегося льда, что позволяет в ледовых условиях обеспечить возможность воспринятия всех сил, действующих на плавучую платформу при незначительном перемещении по течению последней, в основном только якорными цепями, расположенными со стороны надвигающегося льда, и является одним из необходимых условий для увеличения вертикальной составляющей при практически неизменной горизонтальной составляющей усилия, действующего на эти цепи, и вследствие этого увеличения потребного угла наклона этих якорных цепей к горизонтальной плоскости, при котором не будет дальнейшего смещения плавучей платформы относительно устья скважины, при этом уменьшится потребная длина и вес якорных цепей, увеличится допускаемая для установки плавучих платформ глубина моря, причем будет обеспечена стабилизация плавучей платформы относительно устья скважины под действием давления льда только при помощи якорной системы в точке на поверхности моря, смещенной по течению на расстояние, допускаемое упругой деформацией водоотделяющей колонны и расположенных внутри нее технологических труб;
на каждой стабилизирующей колонне закреплено неподвижно несколько конических ледоломов, что позволяет обойтись без подъемных механизмов для подъема и опускания последних при установке плавучей платформы в зоне приливных морей.

Указанные новые отличительные признаки и достигаемый при этом технический результат позволяют считать предложенную плавучую полупогружную ледостойкую платформу соответствующей изобретательскому уровню.

На фиг. 1 показан нижний понтон с якорной системой плавучей платформы, на фиг. 2 показан нижний понтон с верхнем строением, установленным на одной стабилизирующей колонне, оснащенной коническим ледоломом, на фиг. 3 изображен нижний понтон с верхним строением, установленным на нескольких стабилизирующих колоннах, оснащенных коническими ледоломами, на фиг. 4 показан нижний понтон с верхним строением, установленным на одной стабилизирующей колонне, оснащенной подвижным коническим ледоломом с механизмами для его подъема, на фиг. 5 изображен нижний понтон с верхним строением, установленным на нескольких стабилизирующих колоннах, оснащенных коническими ледоломами с механизмами для их подъема, на фиг. 6 показан нижний понтон с верхним строением, установленным на одной стабилизирующей колонне, оснащенной несколькими неподвижными ледоломами, на фиг. 7 изображен нижний понтон с верхним строением, установленным на нескольких стабилизирующих колоннах, каждая из которых оснащена несколькими неподвижными коническими ледоломами.

Плавучая полупогружная ледостойкая платформа содержит нижний понтон 1, имеющий одну или несколько стабилизирующих колон 2, несущих верхнее строение 3 и оснащенных одним или несколькими коническими ледоломами 4, и который удерживается якорными цепями 5, нижние концы которых закреплены на якорях 6, а верхние концы соединены с обоймами 7 нижних блоков 8 траверсы, все блоки которой размещены в направляющих 9 и охватываются уравнительным тросом или цепью 10, концы которой закреплены на концах рамы 11 траверсы, в свою очередь посредством тросов или цепей 12 вместе с обоймами 13 верхних блоков 14 траверсы, соединенными с нижними концами цепей 15 и 16 уздечек платформы, имеющей в частных вариантах исполнения механизмы 17 для подъема конических ледоломов.

Плавучая полупогружная ледостойкая платформа в ледовых условиях работает следующим образом. При отсутствии течения на море все якорные цепи 5 натянутся под действием архимедовой силы, действующей на плавучую платформу, и центр нижнего понтона 1 будет располагаться над устьем скважины. При появлении течения на море льдины будут упираться в конические ледоломы 4 и перемещать плавучую платформу на некоторое расстояние по течению, при котором угол наклона к горизонтальной плоскости равнодействующей всех сил, приложенных к плавучей платформе, станет приблизительно равен или больше угла наклона к горизонтальной плоскости части якорных цепей 5, расположенных со стороны надвигающегося льда и натяжение которых будет уравниваться соответствующей траверсой, при этом остальные якорные цепи 5, расположенные по другим направлениям, провиснут, будучи натянуты в основном силой собственного веса, и дальнейшее перемещение плавучей платформы по течению в данном направлении становится невозможным. При установке плавучей платформы в зоне приливных морей последняя оснащается механизмами 17 для подъема конических ледоломов, которые поднимают и опускают конические ледоломы 4 в соответствии с высотой приливов и отливов или же устанавливаются неподвижно несколько конических ледоломов 4, общая высота которых соответствует максимальной высоте приливов и отливов, при этом в процесс разрушения надвигающегося льда попеременно включаются разные конические ледоломы 4, образующая конуса которых при данной высоте прилива контактирует со льдом, плавающим на поверхности моря.

Источники информации
1. Журнал "Нефть, газ и нефтехимия" N 2, 1984, стр. 52, 53.

2. "Морские гидротехнические сооружения на континентальном шельфе" Г.В. Симаков, К.Н.Шхинек и др., Л. "Судостроение", 1989, стр.139.

3. Патент Российской Федерации N 2055773 - "Плавучая полупогружная ледостойкая платформа", 10.03.1996.

Изобретение относится к области бурения и добычи нефти и газа на море в северных и арктических условиях. Платформа содержит нижний понтон с установленными стабилизирующими колоннами, которые оснащены коническими ледоломами. Нижний понтон закреплен расходящимися якорными цепями, нижние концы которых присоединены к якорям, расположенным на дне моря. Верхние концы якорных цепей соединены с обоймами нижних блоков соответствующих траверс, концы рамы которых и обоймы верхних блоков связаны с соответствующими нижними концами двух цепей уздечек. Верхние концы одних цепей уздечек закреплены на одной половине нижнего понтона, а верхние концы вторых их цепей закреплены на второй половине нижнего понтона. Блоки выполнены подвижными и охвачены уравнительным тросом или цепью, концы которых закреплены на концах рамы траверс, снабженных направляющими для обойм блоков. При смещении центра нижнего понтона относительно устья скважины в направлении течения на море, угол наклона к горизонтальной плоскости равнодействующей всех сил, приложенных к плавучей платформе, равен углу наклона к горизонтальной плоскости якорных цепей, расположенных со стороны надвигающегося льда. Изобретение направлено на увеличение несущей способности якорной системы платформы. 2 з. п.ф-лы, 7 ил.

1. Плавучая полупогружная ледостойкая платформа, содержащая нижний понтон с установленными на нем одной или несколькими стабилизирующими колоннами, несущими верхнее строение и оснащенными коническими ледоломами, нижний понтон закреплен расходящимися якорными цепями, нижние концы которых присоединены к якорям, расположенным на дне моря, отличающаяся тем, что верхние концы якорных цепей соединены с обоймами нижних блоков соответствующих траверс, концы рамы которых и обоймы верхних блоков связаны с соответствующими нижними концами двух цепей уздечек, при этом верхние концы одних цепей уздечек закреплены на одной половине нижнего понтона, а верхние концы вторых их цепей закреплены на второй половине нижнего понтона, причем все блоки выполнены подвижными и охвачены уравнительным тросом или цепью, концы которых закреплены на концах рамы траверс, снабженных направляющими для обойм блоков, при этом при смещении центра нижнего понтона относительно устья скважины в направлении течения на море, угол наклона к горизонтальной плоскости равнодействующей всех сил, приложенных к плавучей платформе, равен углу наклона к горизонтальной плоскости якорных цепей, расположенных со стороны надвигающегося льда. 2. Плавучая полупогружная ледостойкая платформа по п.1, отличающаяся тем, что конические ледоломы снабжены механизмами для их подъема. 3. Плавучая полупогружная ледостойкая платформа по п.1, отличающаяся тем, что на каждой стабилизирующей колонне закреплено неподвижно несколько конических ледоломов.