Ледостойкий буровой комплекс для освоения континентального шельфа и способ формирования ледостойкого бурового комплекса для освоения континентального шельфа Российский патент 2020 года по МПК E02B17/00 

Заявляемая группа изобретений относится к гидротехническим сооружениям, а более конкретно к конструкциям ледостойкого бурового комплекса для освоения континентального шельфа и способам его формирования.

Известен ледостойкий комплекс для освоения мелководного континентального шельфа (см. а.с. SU №1822892, МПК Е02В 17/00 от 1990 г.), содержащий ледостойкое опорное основание, состоящее из водоизмещающих секций, и верхнее строение, смонтированное на опорном основании с возможностью вертикального перемещения по опорным колоннам. При этом верхнее строение комплекса представляет собой автономную самоподъемную плавучую буровую установку (СПБУ), имеющую корпус, опорные колонны с механизмом подъема и буровую вышку, а секции опорного основания выполнены в виде сегментов, образующих при стыковке колодцы, расположенные вокруг опорных колонн, причем диаметр колодцев больше диаметра башмаков опорных колонн.

Также из указанного выше а.с. SU №1822892, МПК Е02В 17/00 от 1990 г. известен способ формирования ледостойкого бурового комплекса для освоения мелководного континентального шельфа. Указанный известный способ формирования ледостойкого бурового комплекса включает в себя транспортировку водоизмещающих частей (секций) ледостойкого опорного основания, их стыковку и установку на грунт посредством балластировки, установку на основание верхнего строения с возможностью вертикального перемещения по опорным колоннам. Он характеризуется тем, что предварительно на точке бурения в безледовый период устанавливают верхнее строение комплекса, представляющее собой автономную самоподъемную плавучую буровую установку, имеющую корпус, опорные колонны с механизмом подъема и буровую вышку, Поднимают корпус и подводят под него водоизмещающие секции ледостойкого опорного основания, затем стыкуют секции между собой с образованием вокруг опорных колонн колодцев, диаметр которых больше диаметра башмаков опорных колонн, балластируют основание до установки на грунт, после чего опускают корпус самоподъемной установки по опорным колоннам до посадки его на ледостойкое опорное основание Недостатком указанных известных комплекса и способа формирования является недостаточная безопасность и сложность стыковки секций ледостойкого основания при повышении риска столкновения (навала) стыкуемых секций опорного основания с опорными колоннами СПБУ. При этом диаметр образованного сегментами опорного основания должен быть достаточно большим, а именно таким, чтобы, закрывать все опоры, что приводит к увеличению ледовых нагрузок, действующих на комплекс и, как следствие, ведет к увеличению металлоемкости. Также недостатком при такой конструкции комплекса является то, что перераспределения нагрузки от корпуса СПБУ на опорное основание не происходит по сравнению с эксплуатацией в безледовый период, и количество принимаемых грузов для работы в ненавигационный период не может быть увеличено.

Известен также ледостойкий буровой комплекс для освоения мелководного континентального шельфа, содержащий водоизмещающее ледостойкое опорное основание и верхнее строение, смонтированное на опорном основании с возможностью вертикального перемещения по опорным колоннам, выполненное в виде автономной самоподъемной плавучей буровой установки, имеющей корпус, опорные колонны с механизмом подъема и кантилевер с буровой вышкой, причем опорное основание содержит опорную и ледоломную части.; а также способ формирования упомянутого ледостойкого комплекса, заключающийся в транспортировке ледостойкого опорного основания и установке его на дно моря посредством балластировки, а также установке на опорное основание верхнего строения с возможностью вертикального перемещения по опорным колоннам, (см. патент RU №2477350, МПК Е02В 17/00 от 2011 г. - прототип заявляемых ледостойкого комплекса и способа его формирования). В связи с тем, что ледостойкое опорное основании является разъемным, элементы соединения его частей очевидно должны быть механическими. При восприятии ледовых нагрузок в элементах соединения будут возникать значительные усилия, соответственно, механические узлы соединения должны представлять собой уникальные устройства значительной массы и размеров.

К недостаткам указанных известных комплекса и способа его формирования по прототипу относится значительная сложность и недостаточная надежность вследствие выполнения ледостойкого опорного основания составным, наличия риска разъединения ледоломной и опорной частей при возникновении ледовых нагрузок высокого уровня, значительных размеров опорного основания во всех направлениях в районе действия ледовых нагрузок, а также сложность процесса наведения его ледоломной части на опорную часть, недостаточная автономность, вследствие размещения дополнительных запасов и отходов только на СПБУ и невозможность проведения процесса бурения через блок-кондукторы.

Техническим результатом заявляемых способа формирования ледостойкого бурового комплекса для освоения континентального шельфа и ледостойкого комплекса, сформированного по упомянутому способу является повышение надежности при восприятии внешних нагрузок, увеличение автономности комплекса при повышении технологичности конструкции комплекса и способа его формирования, а также расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения бурения через ледостойкий блок-кондуктор.

Указанный технический результат достигается в ледостойком буровом комплексе для освоения континентального шельфа содержащем водоизмещающее ледостойкое опорное основание и верхнее строение, смонтированное на опорном основании с возможностью вертикального перемещения по опорным колоннам, выполненное в виде автономной самоподъемной плавучей буровой установки, имеющей корпус, опорные колонны с механизмом подъема и кантилевер с буровой вышкой, причем опорное основание содержит опорную и ледоломную части, тем, что ледостойкий комплекс содержит ледостойкий блок-кондуктор, а ледостойкое опорное основание выполнено цельным, и включает в себя опорную, ледоломную и верхнюю части, причем последняя установлена на ледоломной части и предназначена для опирания верхнего строения т.е. самоподъемной плавучей буровой установки, при этом ширина понтона опорной части ледостойкого опорного основания не превышает расстояния между опорными колоннами упомянутой самоподъемной плавучей буровой установки.

Указанный технический результат достигается в ледостойком буровом комплексе для освоения континентального шельфа также тем, что упомянутая верхняя часть ледостойкого опорного основания снабжена площадками для размещения запасов и отходов.

Указанный технический результат достигается в ледостойком буровом комплексе для освоения континентального шельфа также тем, что длина понтона опорной части ледостойкого опорного основания превышает ширину корпуса упомянутой самоподъемной плавучей буровой установки.

Указанный технический результат достигается также в способе формирования ледостойкого бурового комплекса для освоения континентального шельфа, содержащего водоизмещающее ледостойкое опорное основание, включающее в себя ледоломную и опорную части, и верхнее строение, смонтированное на опорном основании с возможностью вертикального перемещения по опорным колоннам, выполненное в виде автономной самоподъемной плавучей буровой установки, имеющей корпус, опорные колонны с механизмом подъема и кантилевер с буровой вышкой, заключающемся в транспортировке ледостойкого опорного основания и установке его на дно моря посредством балластировки, а также установке на опорное основание верхнего строения с возможностью вертикального перемещения по опорным колоннам, тем, что предварительно изготавливают ледостойкое опорное основание, которое выполняют цельным, имеющим опорную, ледоломную и верхнюю части, при этом ширину понтона опорной части опорного основания выполняют не превышающей расстояния между опорными колоннами упомянутой самоподъемной плавучей буровой установки, затем первоначально на точке формирования комплекса производят рытье котлована для размещения ледостойкого блок-кондуктора и ледостойкого опорного основания, после чего на точке формирования комплекса в котловане устанавливают ледостойкий блок-кондуктор, затем к ледостойкому блок-кондуктору подводят упомянутую самоподъемную плавучую буровую установку, производят ее позиционирование и поднимают корпус последней на опорных колоннах, после этого подготовленное упомянутое ледостойкое опорное основание транспортируют к месту формирования комплекса над вырытым котлованом, подводят опорное основание под корпус упомянутой самоподъемной плавучей буровой установки, позиционируют, заглубляют в грунт для уменьшения действия ледовых нагрузок и закрепляют на дне посредством, например, свай, затем опускают корпус самоподъемной плавучей буровой установки на верхнюю часть опорного основания, выдвигают кантилевер с возможностью опирания на ледостойкий блок-кондуктор, после чего опорные колонны установки поднимают из воды, тем самым выводят их из зоны действия ледовых и волновых нагрузок, и производят бурение.

Указанный технический результат достигается также в способе формирования ледостойкого бурового комплекса для освоения континентального шельфа, содержащего водоизмещающее ледостойкое опорное основание, включающее в себя ледоломную и опорную части, и верхнее строение, смонтированное на опорном основании с возможностью вертикального перемещения по опорным колоннам, выполненное в виде автономной самоподъемной плавучей буровой установки, имеющей корпус, опорные колонны с механизмом подъема и кантилевер с буровой вышкой, заключающемся в транспортировке ледостойкого опорного основания и установке его на дно моря посредством балластировки, а также установке на опорное основание верхнего строения с возможностью вертикального перемещения по опорным колоннам, тем, что предварительно изготавливают ледостойкое опорное основание, которое выполняют цельным, имеющим опорную, ледоломную и верхнюю части, при этом ширину понтона опорной части опорного основания выполняют не превышающей расстояния между опорными колоннами упомянутой самоподъемной плавучей буровой установки, затем на точке формирования комплекса устанавливают ледостойкий блок-кондуктор, после чего к ледостойкому блок-кондуктору подводят упомянутую самоподъемную плавучую буровую установку, производят ее позиционирование и поднимают корпус последней на опорных колоннах, после этого подготовленное упомянутое ледостойкое опорное основание транспортируют к месту формирования комплекса, подводят опорное основание под корпус упомянутой самоподъемной плавучей буровой установки, позиционируют, заглубляют в грунт для уменьшения действия ледовых нагрузок и закрепляют на дне посредством, например, свай, затем опускают корпус самоподъемной плавучей буровой установки на верхнюю часть опорного основания, выдвигают кантилевер с возможностью опирания на ледостойкий блок-кондуктор, после чего опорные колонны установки поднимают из воды, тем самым выводят их из зоны действия ледовых и волновых нагрузок, и производят бурение.

На фиг. 1 изображен заявляемый ледостойкий комплекс в сборе, вид сбоку;

на фиг.2 - изображено то же, вид сверху;

на фиг.3 - изображен подвод ледостойкого опорного основания между опорами СПБУ.

Заявляемый ледостойкий буровой комплекс для освоения континентального шельфа, содержит водоизмещающее ледостойкое опорное основание 1 и верхнее строение 2, смонтированное на опорном основании 1 с возможностью вертикального перемещения по опорным колоннам 3, выполненное в виде автономной самоподъемной плавучей буровой установки (СПБУ), имеющей корпус 4, опорные колонны 3 с механизмом подъема 5 и кантилевер 6 с буровой вышкой 7. Для повышения надежности при восприятии внешних нагрузок и увеличения автономности конструкции комплекса, ледостойкое опорное основание 1 выполнено цельным, и включает в себя опорную 8, ледоломную 9 и верхнюю 10 части. Верхняя часть 10 основания 1 установлена на его ледоломной части 9 и предназначена для опирания верхнего строения 2 т.е. самоподъемной плавучей буровой установки (СПБУ).

Для увеличения автономности верхняя часть 10 ледостойкого опорного основания 1 снабжена площадками 11 для размещения запасов и отходов.

Опорная часть 8 ледостойкого опорного основания 1 выполнена с гнездами 12 для закрепления на дне свай 13. При этом ширина b понтона опорной части 8 основания 1 выполнена не превышающей расстояния b₁ между опорными колоннами 3 СПБУ, а для обеспечения операций со сваями 13 длина L понтона опорной части 8 основания 1 превышает ширину L₁ корпуса 4 СПБУ

Для обеспечения процесса бурения с выдвинутым кантилевером 6 комплекс снабжен ледостойким блок-кондуктором 14.

Для установки комплекса на точке может быть предусмотрен котлован 15.

Для повышения надежности закрепления на грунте опорная часть 8 основания 1 может быть выполнена с юбкой (не показано).

Размер и форма ледоломной части 9 опорного основания 1 определяется потребностью уменьшения ледовых и волновых нагрузок при обеспечении механической безопасности комплекса. При этом факторами, влияющими на форму и размеры ледостойкого опорного основания 1 и его частей 8, 9 и 10 являются глубина воды, толщина льда и несущая способность грунтов. Соответственно, ледоломная часть 9 опорного основания 1 может быть выполнена цилиндрической, в форме усеченного конуса и т.д. (не показаны).

Для обеспечения транспортировки опорного основания 1, автономной самоподъемной плавучей буровой установки 2 и блок-кондуктора 14 предусмотрены суда-буксировщики (не показаны).

Заявляемый способ формирования ледостойкого бурового комплекса для освоения континентального шельфа, содержащего водоизмещающее ледостойкое опорное основание 1 и верхнее строение 2, смонтированное на опорном основании 1 с возможностью вертикального перемещения по опорным колоннам 3, выполненное в виде автономной самоподъемной плавучей буровой установки (СПБУ), имеющей корпус 4, опорные колонны 3 с механизмом подъема 5 и кантилевер 6 с буровой вышкой 7 осуществляется следующим образом:

Предварительно на сборочной площадке (не показано) изготавливают ледостойкое опорное основание 1, которое выполняют цельным, имеющим опорную 8, ледоломную 9 и верхнюю 10 части. При этом ширину b понтона опорной части 8 основания 1 выполняют не превышающей расстояния b₁ между опорными колоннами 3 СПБУ, а длину L понтона опорной части 8 основания 1 превышающей ширину L₁ корпуса 4 СПБУ для обеспечения операций со сваями 13. Затем первоначально на точке формирования комплекса производят рытье котлована 15 для размещения ледостойкого опорного основания 1 и блок-кондуктора 14. После чего к точке формирования комплекса подводят ледостойкий блок-кондуктор 14 и устанавливают его в котловане 15 посредством буксировщиков (не показаны). Затем к точке формирования комплекса также посредством буксировщиков подводят упомянутую самоподъемную плавучую буровую установку (СПБУ) 2, производят ее позиционирование и поднимают корпус 4 последней на опорных колоннах 3. После этого подготовленное упомянутое ледостойкое опорное основание 1 транспортируют также посредством буксировщиков (не показаны) к месту формирования комплекса над вырытым котлованом 15, подводят опорное основание 1 под корпус 4 упомянутой (СПБУ) 2, позиционируют его, заглубляют в грунт для уменьшения действия ледовых нагрузок и закрепляют на дне посредством свай 13.

Затем опускают корпус 4 самоподъемной плавучей буровой установки (СПБУ) 2 на верхнюю часть 10 опорного основания 1, выдвигают кантилевер 6 с возможностью опирания на ледостойкий блок-кондуктор 14, после чего опорные колонны 3 установки 2 поднимают из воды, тем самым выводят их из зоны действия ледовых и волновых нагрузок, и производят бурение.

Технико-экономические преимущества заявляемой группы изобретений заключаются в повышении надежности при восприятии внешних нагрузок и увеличении автономности конструкции комплекса при повышении технологичности способа его формирования.

Заявляемая группа изобретений относится к гидротехническим сооружениям, а более конкретно к конструкциям ледостойкого бурового комплекса для освоения континентального шельфа и способам их формирования. Новым в заявляемом ледостойком комплексе для освоения континентального шельфа является то, что ледостойкий комплекс содержит ледостойкий блок-кондуктор, а ледостойкое опорное основание выполнено цельным и включает в себя верхнюю часть, установленную на ледоломной части и предназначенную для опирания верхнего строения, т.е. самоподъемной плавучей буровой установки, при этом ширина понтона опорной части опорного основания не превышает расстояния между опорными колоннами упомянутой самоподъемной плавучей буровой установки. Новым в заявляемом способе формирования ледостойкого комплекса для освоения континентального шельфа является то, что предварительно изготавливают ледостойкое опорное основание, которое выполняют цельным, имеющим опорную, ледоломную и верхнюю части, при этом ширину понтона опорной части опорного основания выполняют не превышающей расстояния между опорными колоннами упомянутой самоподъемной плавучей буровой установки. Затем первоначально по первому варианту способа на точке формирования комплекса производят рытье котлована для размещения ледостойкого блок-кондуктора и ледостойкого опорного основания, после чего на точке формирования комплекса в котловане устанавливают ледостойкий блок-кондуктор. По второму варианту способа рытье котлована для размещения ледостойкого блок-кондуктора и ледостойкого опорного основания не предусмотрено и на точке формирования комплекса устанавливают ледостойкий блок-кондуктор. Затем к ледостойкому блок-кондуктору подводят упомянутую самоподъемную плавучую буровую установку, производят ее позиционирование и поднимают корпус последней на опорных колоннах. После этого подготовленное упомянутое ледостойкое опорное основание транспортируют к месту формирования комплекса, при этом по первому варианту над вырытым котлованом, по второму варианту рытье котлована не производилось, подводят опорное основание под корпус упомянутой самоподъемной плавучей буровой установки, позиционируют, заглубляют в грунт для уменьшения действия ледовых нагрузок и закрепляют на дне посредством, например, свай. Затем опускают корпус самоподъемной плавучей буровой установки на верхнюю часть опорного основания, выдвигают кантилевер с возможностью опирания на ледостойкий блок-кондуктор, после чего опорные колонны установки поднимают из воды, тем самым выводят их из зоны действия ледовых и волновых нагрузок, и производят бурение. Техническим результатом заявленной группы изобретений является повышение надежности при восприятии внешних нагрузок, увеличение автономности конструкции комплекса при повышении технологичности способа его формирования, а также расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения бурения через ледостойкий блок-кондуктор. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ледостойкий буровой комплекс для освоения континентального шельфа, содержащий водоизмещающее ледостойкое опорное основание и верхнее строение, смонтированное на опорном основании с возможностью вертикального перемещения по опорным колоннам, выполненное в виде автономной самоподъемной плавучей буровой установки, имеющей корпус, опорные колонны с механизмом подъема и кантилевер с буровой вышкой, причем опорное основание содержит опорную и ледоломную части, отличающийся тем, что ледостойкий комплекс содержит ледостойкий блок-кондуктор, а ледостойкое опорное основание выполнено цельным и включает в себя опорную, ледоломную и верхнюю часть, установленную на ледоломной части и предназначенную для опирания верхнего строения, т.е. самоподъемной плавучей буровой установки, при этом ширина понтона опорной части опорного основания не превышает расстояния между опорными колоннами упомянутой самоподъемной плавучей буровой установки.

2. Ледостойкий буровой комплекс для освоения континентального шельфа по п. 1, отличающийся тем, что упомянутая верхняя часть ледостойкого опорного основания снабжена площадками для размещения запасов и отходов.

3. Ледостойкий буровой комплекс для освоения континентального шельфа по п. 1, отличающийся тем, что длина понтона опорной части ледостойкого опорного основания превышает ширину корпуса упомянутой самоподъемной плавучей буровой установки.

4. Способ формирования ледостойкого бурового комплекса для освоения континентального шельфа, содержащего водоизмещающее ледостойкое опорное основание, включающее в себя ледоломную и опорную части, и верхнее строение, смонтированное на опорном основании с возможностью вертикального перемещения по опорным колоннам, выполненное в виде автономной самоподъемной плавучей буровой установки, имеющей корпус, опорные колонны с механизмом подъема и кантилевер с буровой вышкой, заключающийся в транспортировке ледостойкого опорного основания и установке его на дно моря посредством балластировки, а также установке на опорное основание верхнего строения с возможностью вертикального перемещения по опорным колоннам, отличающийся тем, что предварительно изготавливают ледостойкое опорное основание, которое выполняют цельным, имеющим опорную, ледоломную и верхнюю части, при этом ширину понтона опорной части опорного основания выполняют не превышающей расстояния между опорными колоннами упомянутой самоподъемной плавучей буровой установки, затем первоначально на точке формирования комплекса производят рытье котлована для размещения ледостойкого блок-кондуктора и ледостойкого опорного основания, после чего на точке формирования комплекса в котловане устанавливают ледостойкий блок-кондуктор, затем к ледостойкому блок-кондуктору подводят упомянутую самоподъемную плавучую буровую установку, производят ее позиционирование и поднимают корпус последней на опорных колоннах, после этого подготовленное упомянутое ледостойкое опорное основание транспортируют к месту формирования комплекса над вырытым котлованом, подводят опорное основание под корпус упомянутой самоподъемной плавучей буровой установки, позиционируют, заглубляют в грунт для уменьшения действия ледовых нагрузок и закрепляют на дне посредством, например, свай, затем опускают корпус самоподъемной плавучей буровой установки на верхнюю часть опорного основания, выдвигают кантилевер с возможностью опирания на ледостойкий блок-кондуктор, после чего опорные колонны установки поднимают из воды, тем самым выводят их из зоны действия ледовых и волновых нагрузок, и производят бурение.

5. Способ формирования ледостойкого бурового комплекса для освоения континентального шельфа, содержащего водоизмещающее ледостойкое опорное основание, включающее в себя ледоломную и опорную части, и верхнее строение, смонтированное на опорном основании с возможностью вертикального перемещения по опорным колоннам, выполненное в виде автономной самоподъемной плавучей буровой установки, имеющей корпус, опорные колонны с механизмом подъема и кантилевер с буровой вышкой, заключающийся в транспортировке ледостойкого опорного основания и установке его на дно моря посредством балластировки, а также установке на опорное основание верхнего строения с возможностью вертикального перемещения по опорным колоннам, отличающийся тем, что предварительно изготавливают ледостойкое опорное основание, которое выполняют цельным, имеющим опорную, ледоломную и верхнюю части, при этом ширину понтона опорной части опорного основания выполняют не превышающей расстояния между опорными колоннами упомянутой самоподъемной плавучей буровой установки, затем на точке формирования комплекса устанавливают ледостойкий блок-кондуктор, после чего к ледостойкому блок-кондуктору подводят упомянутую самоподъемную плавучую буровую установку, производят ее позиционирование и поднимают корпус последней на опорных колоннах, после этого подготовленное упомянутое ледостойкое опорное основание транспортируют к месту формирования комплекса, подводят опорное основание под корпус упомянутой самоподъемной плавучей буровой установки, позиционируют, заглубляют в грунт для уменьшения действия ледовых нагрузок и закрепляют на дне посредством, например, свай, затем опускают корпус самоподъемной плавучей буровой установки на верхнюю часть опорного основания, выдвигают кантилевер с возможностью опирания на ледостойкий блок-кондуктор, после чего опорные колонны установки поднимают из воды, тем самым выводят их из зоны действия ледовых и волновых нагрузок, и производят бурение.