Усовершенствованный ледостойкий опорный блок морской буровой платформы Российский патент 2022 года по МПК E02B17/00 

Изобретение относится к строительству морских - сооружений разведки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, преимущественно на мелководном континентальном шельфе, дно которого имеет большой слой илистых отложений.

При монтаже платформ для бурения на таком шельфе возникают сложные технические проблемы, связанные с установкой его на илистое дно.

Известен ледостойкий опорный блок морской буровой платформы (патент РФ №2249079, опубл. 27.03.2005), содержащий соединенные с ростверком опорные колонны и подводный ростверк, выполненный в виде двухъярусной фермы, образованной вертикальными свайными обоймами и горизонтальными связями, выполненными в виде плавучих емкостей, из труб круглого сечения. Принят за прототип.

Недостаткам известной конструкции является то, что круглое сечение горизонтальных связей нижнего яруса фермы обеспечивает уменьшенную площадью опирания, что в свою очередь за счет удельного давления ростверка па илистое дно провоцирует дальнейшее погружение ростверка в илистое дно при введении и заглублении крепежных свай, исключая тем самым свободный доступ к коммуникациям бурильной платформы, расположенным в межъярусном пространстве.

Технической задачей усовершенствованного лсдостойкого опорного блока морской буровой платформы является создание ледостойкого опорного блока полностью отвечающим условиям установки на глубоком илистом слое дна со свободным доступом к коммуникациям бурильной платформы, проведенным в межъярусном пространстве.

Техническим результатом изобретения является упрощение монтажа платформы со свободным доступом к коммуникациям платформы и обеспечение закрепления опорного блока в строго вертикальном положении на имеющем большие илистые отложения ровном или наклонном дне моря.

Указанный технический результат достигается тем, что усовершенствованный ледостойкий опорный блок морской буровой платформы содержит подводный ростверк, выполненный в виде двухъярусной фермы, образованной вертикальными свайными обоймами и горизонтальными связями, а также соединенные с ростверком опорные колонны, где горизонтальные связи ростверка выполнены в виде плавучих емкостей, при этом особенность связей нижнего яруса фермы, разделенных водонепроницаемыми перегородками на отсеки, снабженными средствами балластировки, заключается в том, что они выполняются из труб квадратного сечения.

Приведенные выше существенные признаки изобретения необходимы и достаточны для осуществления изобретения и достижения технического результата во всех случаях, подпадающих под правовую защиту.

Изобретение по объекту - способ также характеризуется тем, что балластировку отсеков плавучих емкостей и заглубление крепежных свай производят попарно в диагональных плоскостях относительно центра нижнего яруса ростверка.

Эти признаки являются частным случаем исполнения изобретения и отнесены к факультативным признакам.

Причинно-следственная связь существенных признаков и достигаемого технического результата состоит в следующем.

Выполнение горизонтальных связей ростверка в виде плавучих емкостей позволило использовать прочностные элементы конструкции в качестве плавсредств и за счет этого избавиться от применения постоянных или временных понтонов для буксировки опорного блока к месту бурения скважин.

Разделение плавучих емкостей водонепроницаемыми перегородками на отсеки, снабженные средствами контролируемой балластировки, позволило обеспечить плавное опускание ростверка при вертикальном расположении опорных колонн в верхнюю зону илистой части дна акватории, а при необходимости производить выравнивание дифферента и крена и достигать нулевой плавучести на заданной глубине погружения в илистой части грунта и удерживать блок в этом положении во время заглубления крепежных свай и закрепления их на свайных обоймах.

Расположение балластируемых отсеков по периметру нижнего яруса фермы позволило придать устойчивость опорному блоку при буксировке и погружении на расчетную глубину без дифферента и крена в строго вертикальном положении опорных колонн даже при среднем волнении моря.

Балластировка плавучих емкостей до их погружения на 0,5 высоты нижнего яруса ростверка в илистую часть дна акватории позволила создать условия для монтажных и контрольно-профилактических работ и осмотров технологических коммуникаций, расположенных между ярусами ростверка буровой платформы. Применение труб квадратного сечения в качестве связей нижнего яруса фермы дает возможность увеличить площадь опирания и минимизировать удельное давление ростверка на илистое дно, и исключить дальнейшее погружение в илистое дно при введении и заглублении крепежных свай.

Введение крепежных свай в обоймы ростверка, зависшего в верхней зоне илистой части дна, и их заглубление через илистую в твердую часть морского дня позволило обеспечить надежное закрепление буровой платформы при воздействии горизонтальных нагрузок.

Балластировка отсеков плавучих емкостей и заглубление крепежных сваи попарно в диагональных плоскостях, проходящих через центр нижнего яруса ростверка, исключает появление дифферента и крена опорного блока во время его закрепления на дне моря.

На фиг. 1 показан ледостойкий опорный блок, вид сбоку; фиг. 2 - то же, вид сверху; фиг. 3 - место I на фиг. 1, показана крышка средних обойм; фиг. 4 - место II на фиг. 1, показан отсек внешнего продольного звена нижнего яруса ростверка, вид с частичным разрезом; фиг. 5 - сечение а-а на фиг. 4, показана перегородка внешнего отсека продольного звена; фиг. 6 - показан отсек дополнительной емкости, вид сбоку с частичным разрезом; фиг. 7 - то же, вид по стрелке “А” на фиг. 6; фиг. 8 - сечение б-б на фиг. 6, показана перегородка отсека дополнительной емкости; фиг. 9 - схема балластировки отсеков плавучих емкостей и заглубления крепежных свай; фиг. 10 - схема заглубления крепежных свай; фиг. 11 - показана буксировка опорного блока в зону бурения скважин, фиг. 12 - показана установка опорного блока в зоне бурения скважин и закрепление его на дне акватории.

Ледостойкий опорный блок (фиг. 1 и 2) содержит ростверк 1 и закрепленные на нем опорные колонны 2. Ростверк 1 представляет собой пространственную ферму из нижнего 3 и верхнего 4 ярусов, образованных герметичным сварным соединением продольных 5 и поперечных 6 отрезков труб, в узлах соединений которых выполнены вертикальные обоймы 7 для установки и соединения с обоймами 7 крепежных свай 8 (фиг. 12). Расположенные по центру ярусов 3 и 4 обоймы 7, являющиеся плавучими емкостями, закрыты сверху съемными крышками 9. Балластировку этих емкостей проводят путем съема указанных крышек. Расположенные на внешних сторонах нижнего яруса 3 ростверка 1 продольные 5 и поперечные 6 отрезки (фиг. 4) разделены водонепроницаемыми перегородками 10 на герметичные отсеки 11, каждый из которых снабжен краном 12 подачи балластной воды и вентилем 13 отвода воздуха. В одном из примеров с выполнения опорного блока (фиг. 6 и 7) на продольных внешних отрезках труб нижнего 3 яруса перегородками 15 с образованными сверху них отверстиями 16 на сообщающиеся отсеки 17, крайний и средний из которых снабжены кранами 18 подачи балластной воды, а каждая пара крайних отсеков соединена с воздухоотводящими трубами 19, свободные концы которых выведены на уровень верхнего яруса 4 ростверка 1 для подключения гибких шлангов с запорными вентилями (не показаны) для отвода из отсеков воздуха.

Опорные колонны 2 прикреплены к ярусам 3 и 4 ростверка 1 горизонтальными трубами 20 (фиг. 1 и 2) и дополнительно раскосами к верхнему 4 ярусу, которые являются силовыми элементами, воспринимающими волновую и ледовую нагрузку на опорный блок. Каждая колонна 2 имеет защитный кожух 22.

Опорный блок изготавливают и собирают в сухом доке акватории порта и после заполнения дока водой балластируют срединные обоймы 7, которые одновременно являются плавучими емкостями, путем открывания крышек 9 по схеме 1₁-4₁ (фиг. 9) для выравнивания осадки опорного блока по транспортную ватерлинию и буксируют его в проектном положении судном с малой осадкой по акватории континентального шельфа в зону месторождения газа или нефти. Затем попарно в диагональных плоскостях Н₁-Н₁₅ относительно центра нижнего яруса ростверка водолазы последовательно открывают краны 12 по схеме 5₁-30₁ и регулируют поступление воды в отсеки 11 и 16 скоростью отвода воздуха через вентили 13 и воздушные трубы 18 до погружения опорного блока в илистый слой на 0,5 высоты нижнего 3 яруса ростверка 1 и создают ему нулевую плавучесть с опорой на верхнюю зону илистых отложений. При необходимости, регулируя балластировку соответствующих отсеков 11 и 16, проводят выравнивание дифферента и крена и вводят в обоймы 7 крепежные сваи 8 и заглубляют их через илистую в твердую часть дна моря попарно в диагональных плоскостях Н′₁-Н′₁₂ относительно центра нижнего яруса ростверка по схеме 1′₁-20′₁, после чего крепежные сваи соединяют сваркой или бетонированием с обоймами 7. В таком положении закрепленного на дне моря опорного блока трубопровод 23 транспортировки газа или нефти и другие технологические коммуникации буровой платформы находятся над илистым слоем между ярусами ростверка 1 и доступны для профилактических осмотров и ремонта. Опорный блок таким образом подготовлен к монтажу площадок верхних строений, силового и технологического оборудования буровой платформы.

Применение заявляемого изобретения позволяет ускорить и упростить монтаж морской буровой платформы на мелководном с большой глубиной илистых отложений дне континентального шельфа.

Изобретение относится к строительству стационарных морских буровых платформ, устанавливаемых на мелководном с большой глубиной илистых отложений дне континентального шельфа. Блок содержит подводный ростверк, выполненный в виде двухъярусной фермы, образованной вертикальными свайными обоймами и горизонтальными связями, а также соединенные с ростверком опорные колонны. Горизонтальные связи фермы выполнены в виде плавучих емкостей, при этом связи нижнего яруса фермы выполнены из труб квадратного сечения. Связи, расположенные по периметру нижнего яруса фермы, разделены водонепроницаемыми перегородками на отсеки, снабженные средствами балластировки. Способ установки опорного блока на дне континентального шельфа включает буксировку, балластировку плавучих емкостей и закрепление опорного блока на дне акватории. Опорный блок буксируют в зону бурения скважин в проектном положении, отсеки плавучих емкостей балластируют до погружения нижнего яруса ростверка на 0,5 его высоты в илистую часть дна акватории, выравнивают дифферент и крен и вводят в обоймы ростверка крепежные сваи с последующим их заглублением в твердую часть дна и закреплением в обоймах. Балластировка отсеков плавучих емкостей и заглубление крепежных свай может производиться попарно в диагональных плоскостях относительно центра нижнего яруса ростверка. Изобретение позволяет упростить монтаж платформы и повысить надежность ее закрепления на мелководном с большой глубиной илистых отложений ровном или наклонном дне континентального шельфа. 12 ил.

Усовершенствованный ледостойкий опорный блок морской буровой платформы, содержащий соединенные с ростверком опорные колонны и подводный ростверк, выполненный в виде двухъярусной фермы, образованной вертикальными свайными обоймами и горизонтальными связями, выполненными в виде плавучих емкостей, при этом связи, расположенные по периметру нижнего яруса фермы, разделены водонепроницаемыми перегородками на отсеки, снабженные средствами балластировки, отличающийся тем, что связи нижнего яруса фермы выполнены из труб квадратного сечения.