ИСКУССТВЕННЫЙ АРХИПЕЛАГ Российский патент 2003 года по МПК E02B17/00 E21B15/02 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и предназначено для освоения и обустройства морского шельфа для добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, совмещенных с восстановлением биоресурсов моря и улучшением ландшафта и экологии окружающей среды.

Известен искусственный остров, включающий опору, установленную на возвышающийся над дном слой намытого грунта и укрепленную сваями (Патент РФ 2107773, кл. E 02 B 17/00, 1998).

Недостатком известного искусственного острова является невозможность избежать загрязнения окружающей акватории углеводородами при его использовании для добычи и/или переработки углеводородного сырья, особенно при аварийных ситуациях. Это связано с тем, что опора искусственного острова не включает в себя элементы, обеспечивающие оценку экологического состояния окружающей среды, и не обеспечивает достаточной защиты окружающей среды от вредных выбросов производства. Решение проблемы экологически безопасного производства, смонтированного на таком искусственном острове, только технологическими приемами, то есть путем повышения надежности устройств добычи, транспорта, переработки и т.д., невозможно.

Наиболее близким аналогом является искусственный архипелаг, включающий центральный остров и по меньшей мере один периферийный остров, известный из описания патента (Патент РФ 2159320, кл. Е 21 В 15/02, E 02 B 17/00, 2000).

Центральный остров известного искусственного архипелага снабжен образующей внутреннюю бухту кольцевой опорой, на которой смонтирован купол, отделяющий производство и бытовой комплекс центрального острова от окружающей среды. Указанная кольцевая опора связана с открытым морем по меньшей мере одним судоходным каналом, который представляет собой проход в кольцевой опоре, перекрываемый затвором, например, шандорного типа. Кольцевая опора возвышается над уровнем моря, выполнена из намывного грунта и укреплена крупнообломочными породами и сваями: опорными и/или плавающими. С внешней части к кольцевой опоре присоединены перегородки, возвышающиеся над уровнем моря и расходящиеся лучами от кольцевой опоры. Перегородки выполнены из затопленных железобетонных понтонов, установленных на дно акватории. Рядом с центральным островом расположен по меньшей мере один периферийный остров, выполненный из железобетонных затопленных понтонов.

Известное техническое решение достаточно надежно защищает окружающую среду от вредных аварийных выбросов производства, расположенного внутри кольцевой опоры центрального острова. Однако при малых утечках вредных веществ, которые трудно выявить на ранних стадиях их появления, но последствия воздействия которых на окружающую среду могут быть значительными, эффективность защитной способности известного технического решения, включая контроль экологической обстановки внутри кольцевой опоры, недостаточна.

Задачей предлагаемого технического решения искусственного архипелага является повышение защитной способности опоры его центрального острова, обеспечение экологической безопасности окружающего морского шельфа за счет сокращения возможности попадания вредных веществ в окружающую среду и обеспечение постоянного и эффективного контроля экологической обстановки вокруг производственного и бытового комплекса.

Технический результат заключается в повышении качества контроля экологической обстановки вокруг производственного и бытового комплекса, защитной способности кольцевой опоры центрального острова и обеспечение благоприятной среды обитания на искусственном архипелаге и прилегающей к нему акватории.

Сущностью изобретения является создание искусственного архипелага, который включает периферийные острова и центральный остров, расположенный на кольцевой опоре с проходами, перекрываемыми затворами, и перегородках, расходящихся лучами от кольцевой опоры, причем центральный остров дополнительно снабжен замкнутым внешним барьером с проходами, перекрываемыми затворами, и ограниченными перегородками судоходными каналами между проходами кольцевой опоры и внешнего барьера, причем перегородки делят пространство между кольцевой опорой и внешним барьером на бассейны, в которых содержат рыбу, а периферийные острова расположены цепью вдоль внешнего барьера и окружены цепью искусственных рифов.

Кроме того, кольцевая опора центрального острова выполнена из грунта и укреплена крупнообломочными породами и сваями, а также по внутреннему периметру дополнительно снабжена железобетонной стеной; перегородки и внешний барьер центрального острова выполнены из затопленных железобетонных понтонов, или из затопленных железобетонных понтонов, засыпанных грунтом, или из грунта, укрепленного крупнообломочными породами и сваями, причем грунт перегородок и внешнего барьера центрального острова дополнительно укреплен железобетонной стеной или решеткой; затворы проходов кольцевой опоры и внешнего барьера центрального острова выполнены шандорного типа; по меньшей мере часть перегородки центрального острова выполнена с возможностью обмена водой между судоходным каналом и по меньшей мере одним соседним бассейном: в виде решетки или сетки; судоходный канал центрального острова снабжен дополнительным затвором для его перекрытия; по меньшей мере один бассейн центрального острова дополнительно снабжен по меньшей мере одним искусственным островом и по меньшей мере один бассейн центрального острова дополнительно содержит посадки лотоса; в дне по меньшей мере одного бассейна центрального острова дополнительно выполнено по меньшей мере одно протяженное углубление глубиной 5-6 метров ниже уровня дна; периферийные острова имеют форму, вытянутую вдоль внешнего барьера центрального острова, и выполнены из затопленных железобетонных понтонов, или из затопленных железобетонных понтонов, засыпанных грунтом, или из грунта, укрепленного крупнообломочными породами и сваями, причем грунт периферийных островов дополнительно укреплен железобетонной стеной или решеткой, а искусственный риф выполнен из железобетона в виде конуса, имеет надводную часть и снабжен развитой подводной поверхностью.

Изобретение иллюстрируется схемой, представленной на чертеже, где: 1 - акватория искусственного архипелага; 2 - перегородка центрального острова; 3 - кольцевая опора центрального острова; 4 - проход кольцевой опоры; 5 - замкнутый внешний барьер центрального острова; 6 - проход внешнего барьера; 7 - бассейн; 8 - искусственный остров бассейна; 9 - судоходный канал; 10 - решетка или сетка; 11 - шандорный затвор, 12 - дополнительный затвор; 13 - производственное оборудование; 14 - периферийный остров; 15 - искусственный риф.

После проведения нивелировки дна акватории 1 искусственного архипелага формируют перегородки 2 центрального острова, верхнюю часть которых располагают выше максимально возможного уровня воды или льда: дневного или сезонного. Перегородки выполняют из затопленных железобетонных понтонов, преимущественно прямоугольной формы. Указанные понтоны расставляют в виде расходящихся от единого центра лучей. Доставку железобетонных понтонов ведут буксировкой водным путем, а установку - затоплением путем заполнения внутренних отсеков грунтом со дна акватории 1. Железобетонные понтоны после установки могут быть дополнительно зафиксированы с помощью свай: опорных или плавающих. Дополнительно железобетонные понтоны могут быть обвалованы и засыпаны сверху грунтом со дна акватории или с материка. Перегородки также могут быть полностью изготовлены из грунта со дна акватории, который по периметру укрепляют крупнообломочными породами с материка и сваями: опорными или плавающими. Дополнительно грунт перегородок может быть укреплен железобетонной стеной или решеткой. Качество конструкций и монтажа должно исключить возможность замутнения воды из-за попадания в нее грунта из тела перегородок центрального острова.

После создания перегородок формируют кольцевую опору 3 центрального острова, внешний периметр которой ограничен концом перегородок 2.

Образующую внутреннюю бухту кольцевую опору 3 выполняют из грунта со дна, который располагают кольцом выше уровня воды. После завершения формирования кольца грунта его укрепляют крупнообломочными породами путем их насыпки на внешнюю сторону кольца, за исключением планируемых мест расположения проходов 4 кольцевой опоры. Внутренний периметр кольца грунта укрепляют стеной из железобетонных плит и опорными сваями. После этого по внешнему периметру кольца грунта, включая места соединения с перегородками 2, забивают плавающие сваи и жестко связывают их с перегородками.

Внешний замкнутый барьер 5 соединяет другие внешние концы перегородок 2. Технология его формирования аналогична технологии формирования перегородок 2, то есть как из затопленных железобетонный понтонов, так и из грунта, с последующим укреплением крупнообломочными породами и сваями.

Во внешнем барьере 5 также формируют проходы 6 внешнего барьера, преимущественно в местах напротив проходов 4 кольцевой опоры. Делением перегородками пространства между кольцевой опорой 3 и внешним барьером 5 образуют бассейны 7, которые могут быть выполнены как изолированными друг от друга, так и с возможностью свободного обмена водой между собой. Обмен водой можно обеспечить выполнением по меньшей мере части перегородки в виде решетки или сетки с требуемой величиной ячейки.

В бассейне может быть дополнительно выполнено по меньшей мере одно протяженное углубление типа канавы глубиной 5-6 метров ниже уровня дна. Вынутый грунт может быть использован как для формирования кольцевой опоры, перегородки и внешнего барьера, так и для создания в бассейне по меньшей мере одного искусственного острова 8. Указанный искусственный остров 8 бассейна по периметру укрепляют крупнообломочными породами и/или железобетонными стенами или решетками.

После этого формируют судоходные каналы 9 путем выемки со дна грунта и установки перегородок 2, отделяющих судоходные каналы от бассейна 7. Часть перегородки 2, отделяющей судоходные каналы 9 от бассейна 7, выполняют с возможностью свободного обмена водой между каналами и бассейном. Для обеспечения указанной возможности по меньшей мере часть перегородки 2 судоходного канала выполняют из решетки или сетки 10. Проходы кольцевой опоры 4 и внешнего барьера 6 снабжают затворами 11 для их перекрытия, преимущественно шандорного типа. Судоходные каналы 9 также, преимущественно в средней части, снабжают дополнительным затвором 12, способным выполнять также роль шлюза при необходимости поддержания разницы уровней воды в акватории 1 и бассейнах 7, а также в бухте внутри кольцевой опоры. В результате судоходные каналы 9 становятся доступными для проводки плавающих средств, обеспечивающих транспортировку, монтаж, демонтаж и эксплуатацию производственного оборудования 13 внутри кольцевой опоры 3 центрального острова.

Для постоянного экологического контроля состояние среды вокруг кольцевой опоры 3 в бассейнах 7 содержат рыбу, чувствительную к загрязнению воды, в первую очередь нефтью и нефтепродуктами, и служащую индикатором экологического состояния центрального острова.

Возможность воздействия на рыбу воды из внутренней бухты, в которую могут быть внесены загрязнения в результате небольших утечек, обеспечивают в первую очередь свободным обменом воды между внутренней бухтой кольцевой опоры 3 и бассейнами 7 через судоходные каналы 9 и их водопроницаемые перегородки, снабженные решеткой или сеткой 10. Бассейны 7 одновременно могут использоваться в качестве элементов рыборазводней станции-питомника, а также как морской дендропарк для спортивной рыбной ловли. Поэтому в бассейнах могут содержаться как взрослые особи, так и молодь рыб, наиболее чувствительная к качеству воды. Мор рыбы в каком-либо бассейне свидетельствует об ухудшении экологического состояния центрального острова и указывает место попадания вредных веществ в воду. Рыбу для содержания в бассейне выбирают из группы, включающей осетра, стерлядь, кутум, жерех, большеглазого пузанка, бражниковскую сельдь, черноспинку, кумжу, каспийского лосося, каспийского усача, белорыбицу.

Защитная способность указанной выше конструкции центрального острова и обеспечение экологической безопасности окружающего морского шельфа усиливается при создании вдоль внешнего замкнутого барьера 5 цепи периферийных островов 14, окруженных цепью искусственных рифов 15. Формирование периферийного острова ведут аналогично формированию перегородок 2, то есть как из затопленных железобетонных понтонов, так и из грунта, с последующим укреплением крупнообломочными породами и сваями.

Искусственные рифы 15 представляют собой выполненные из железобетона конусообразные надводные возвышения, имеющие достаточно развитую подводную поверхность, создающую благоприятную среду обитания морской фауне и флоре. При этом конусная конструкция искусственного рифа 15 устойчива к длительному воздействию волн и интенсивным подвижкам льда при их эксплуатации в замерзающих акваториях. Дно между периферийными островами и искусственными рифами отсыпают галькой.

Цепь периферийных островов 14, имеющих вытянутую вдоль внешнего замкнутого барьера 5 форму, в сочетании с цепью искусственных рифов 15 служит препятствием для распространения вредных веществ производства центрального острова при аварийных ситуациях, связанных с их выбросом в окружающую среду.

На периферийных островах, выполненных в живописном ландшафтном виде, возможно содержать технологическое оборудование по ликвидации аварийных ситуаций и их последствий, а также жилищные, гостиннично-туристические, административные и тому подобные комплексы.

Такое выполнение искусственного архипелага, включающего искусственные острова для освоения и обустройства мелководного морского шельфа позволит обеспечить экологическую безопасность добычи и глубокую переработку углеводородного сырья при постоянном эффективном контроле окружающей экологической обстановки, в сочетании с возможностью восстановления биоресурсов моря. Предложенное техническое решение может быть использовано при создании цепи искусственных сооружений островного типа, выполненных в стиле ландшафта горных вулканических островов, покрытых растительностью, для размещения на них нефтегазодобывающих и перерабатывающих производств при одновременном восстановлении морских биоресурсов.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и предназначено для освоения и обустройства морского шельфа. Искусственный архипелаг включает центральный остров и периферийные острова. Центральный остров расположен на кольцевой опоре с проходами, перекрываемыми затворами, и перегородках, расходящихся лучами от кольцевой опоры, снабжен замкнутым внешним барьером с проходами, перекрываемыми затворами, а также ограниченными перегородками судоходными каналами между проходами кольцевой опоры и внешнего барьера. Перегородки делят пространство между кольцевой опорой и внешним барьером на бассейны, в которых содержат рыбу. Периферийные острова расположены цепью вдоль внешнего барьера и окружены цепью искусственных рифов. Кроме того, часть перегородки судоходных каналов центрального острова выполнена в виде решетки или сетки с возможностью обмена водой между судоходными каналами и по меньшей мере одним соседним бассейном. Периферийные острова имеют форму, вытянутую вдоль внешнего барьера центрального острова, а искусственный риф выполнен в виде конуса, имеет надводную часть и снабжен развитой подводной поверхностью. Изобретение позволяет обеспечить экологическую безопасность добычи углеводородного сырья при обеспечении эффективного контроля окружающей экологической обстановки. 18 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Искусственный архипелаг, включающий периферийные острова и центральный остров, расположенный на кольцевой опоре с проходами, перекрываемыми затворами, и перегородках, расходящихся лучами от кольцевой опоры, отличающийся тем, что центральный остров дополнительно снабжен замкнутым внешним барьером с проходами, перекрываемыми затворами, и ограниченными перегородками судоходными каналами между проходами кольцевой опоры и внешнего барьера, причем перегородки делят пространство между кольцевой опорой и внешним барьером на бассейны, в которых содержат рыбу, а периферийные острова расположены цепью вдоль внешнего барьера и окружены цепью искусственных рифов.2. Искусственный архипелаг по п.1, отличающийся тем, что кольцевая опора центрального острова выполнена из грунта и укреплена крупнообломочными породами и сваями.3. Искусственный архипелаг по п.2, отличающийся тем, что кольцевая опора центрального острова по внутреннему периметру дополнительно снабжена железобетонной стеной.4. Искусственный архипелаг по п.1, отличающийся тем, что перегородки и внешний барьер центрального острова выполнены из затопленных железобетонных понтонов.5. Искусственный архипелаг по п.1, отличающийся тем, что перегородки и внешний барьер центрального острова выполнены из затопленных железобетонных понтонов, засыпанных грунтом.6. Искусственный архипелаг по п.1, отличающийся тем, что внешний барьер центрального острова выполнен из грунта, укрепленного крупнообломочными породами и сваями.7. Искусственный архипелаг по любому из пп.5 и 6, отличающийся тем, что грунт перегородок и внешнего барьера центрального острова дополнительно укреплен железобетонной стеной или решеткой.8. Искусственный архипелаг по п.1, отличающийся тем, что затворы проходов кольцевой опоры и внешнего барьера центрального острова выполнены шандорного типа.9. Искусственный архипелаг по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере часть перегородки центрального острова выполнена с возможностью обмена водой между судоходным каналом и по меньшей мере одним соседним бассейном.10. Искусственный архипелаг по п.9, отличающийся тем, что по меньшей мере часть перегородки центрального острова между судоходным каналом и соседним бассейном выполнена в виде решетки или сетки.11. Искусственный архипелаг по п.1, отличающийся тем, что судоходный канал центрального острова снабжен дополнительным затвором для его перекрытия.12. Искусственный архипелаг по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один бассейн центрального острова дополнительно снабжен по меньшей мере одним искусственным островом.13. Искусственный архипелаг по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один бассейн центрального острова дополнительно содержит посадки лотоса.14. Искусственный архипелаг по п.1, отличающийся тем, что в дне по меньшей мере одного бассейна центрального острова дополнительно выполнено по меньшей мере одно протяженное углубление глубиной 5-6 м ниже уровня дна.15. Искусственный архипелаг по п.1, отличающийся тем, что периферийные острова имеют форму, вытянутую вдоль внешнего барьера центрального острова, и выполнены из затопленных железобетонных понтонов.16. Искусственный архипелаг по п.15, отличающийся тем, что периферийные острова выполнены из затопленных железобетонных понтонов, засыпанных грунтом.17. Искусственный архипелаг по п.1, отличающийся тем, что периферийные острова выполнены из грунта, укрепленного крупнообломочными породами и сваями.18. Искусственный архипелаг по любому из пп.16 и 17, отличающийся тем, что грунт периферийных островов дополнительно укреплен железобетонной стеной или решеткой.19. Искусственный архипелаг по п.1, отличающийся тем, что искусственный риф выполнен из железобетона в виде конуса, имеет надводную часть и снабжен развитой подводной поверхностью.