Гидротехническое сооружение для добычи углеводородов на континентальном шельфе в приполярных глубоководных акваториях и способ его возведения Советский патент 1993 года по МПК E02B17/00 

Изобретение относится к строительст- ,ву, в частности к возведению гидротехнических сооружений для добычи углеводородов на континентальном шельфе в приполярных глубоководных акваториях, и способам их возведения.

Цель изобретения - повышение эффективности работы сооружения безопасности персонала и охраны среды. ;

На фмг.1 изображено гидротехническое сооружение, общий вид; на фиг.2 - вид сверху фиг.1; на фиг. З - разрез по А-А фиг.;1; на фйг.4 - разрез по Б-Б фиг.1; на .фи г.Б - вертикальный разрез по базовой структуре;

- на фиг.б - горизонтальный разрез по Д-Д фиг.5; на фиг.7 - этап возведения после ус. тановки базовой структуры с опорами; на фиг-8 - этап возведения в х одеЧотяженил тяг, заанкеренных в грунте, общий вид; на

фйг,9 -этап возведения в ходе натяжения. тяг, заанкеренных в грунте, деталь крепления; на фиг.10 - одно из состояний сооружения, при эксплуатации - пропуск айсберга, трасса движения которого проходит по соо- руЖени,ю, . ...

Гидротехническое сооружение включа1 ет установленные на,грунте дна 1 в воде 2; базовую структуру 3, энергоустановку с понтоном 4, плавающую платформу 5, гибкую трубу лифт 7, жёсткие опоры-25, тяги 27, заанкеренные в грунте, трубчатые тяги 37. Сооружение содержит также кольцевые элементы 8„ радиальные пдитные элементы 9, горизонта/1 внуеплитнЦе элементы 1;0, ребра кессона 11, полости кессона заполнены раствором 12. Сооружение содержит буровые станки 6, хранилище 13 жидкой фазы, оборудование 14 для добычи продукта, помещение 15 для оборудования добычи.. В грунте, 1 выполненыскважмны 16, Сооружение содержит хранилище-17 га.зовой фазы, помещение 18-для оборудования подготовки продукта, оборудование 19,-сбора продукта с.ателлитных (периферийных) скважин,

оборудование 20-транспорта жидкой фазы, оборудование 21 транспорта газа, трубопровод 22 жидкой фазы, газопровод 23, гнездо 24 для жесткой опоры, тягу 26 для соединения опоры с-баэой, понтон 28, палубу 29 понтона, реакторное отделение 30. Сооружение содержит паро генераторную. 31, машзал 32, электроцехЗЗ,хранилище 34 отходов, фланцевую плиту 35, есть зазор 36. Сооружение имеет вертикальные кайалы 38, тяга 27 имеет нижний анкер. 29 и верхний анкер 40. Сооружение имеет выдвижную плиту 41, опорную плиту 42, штифт 43, под него выполнено гнездо 44, имеются уплотнения 45. В кольце выполнена полость 46, Сооружение снабжено гибкой оболочкой 47,

под нее нагнетают сжатый воздух 48, При возведении и эксплуатации сооружения используют буксир.49. В воде 2 проходить айсберг 50. В сооружении выполнен

герметичный зазор 51. Сооружение снабжено административно-бытовым помещением .52, складом 53, мастерскими 54, оборудованием 55 для добычи продукта.

Работает сооружение следующим образом.

Базовая структура Зс помощью тяг 27 и

раствора 12 надежно соединена с грунтом

1, ее опоры 25 с помощью гнезд 24, тяг 26 и

27 жестко соединены с базовой структурой

3 и поддерживают на себе энергетическую

установку 4. К последней с помощью фланцевой плиты 35 и закрепленных в ней натя нутых трубчатых тяг 37 гибко укреплена плавающая платформа 5. Благодаря натя- жёнию тяг 37, -смещения платформы 5 при воздействии волн, ветра и отдельных, льдин не превышают пределов, допустимых для функционирования буровых стан- ков 6 и другого оборудования. Практически

во всех, помещениях и полостях сооружения

.поддерживается Атмосферное давление, т.е.

помещения являются атмосферическими.

Выработка электроэнергии для всех производственных процессов осуществляется на

энергоустановке 4 с помощью реакторного

отделения 30, парогенераторной 31, в эпок.троцехе.ЗЗ, в помещении 3.4 хранят отходы

При необходимости в. замене, реакторного

отделения, например после исчерпания рес.урс а, его,отделяют по кольцевому шву (не

-показан) и устанавливают свежий, Реакторноё отделение 30 обладает собственной

плавучестью. Для инспекционного или в

свя.зи с ремонтными работами посещений

персоналом подводных помещений служит гибкая труба-лифт 7. .:

- При: бурении скважин в качестве водоотделяющих колонн используют трубчатые тяги 37, жесткие опоры 25, а также специальные трубы, спускаемые с платформы 5 к направляющим каналам, расположенным в

базо вой структуре 3 (не показаны), и пропускаемые через каналы в фланцевой плите 35

и энергоустановке 4. ,

: При прогнозировании прохождения

трассы айсберга 50 или мощного ледяного

поля через сооружение (фиг. 10) производят

размыкание буримых скважин 16н и трубы- лифта 7 по быстродействующим съемно- стыковочным соединениям (не показаны) в

пределах фланцево й 35, заполняют

водой зазоры 51 между фланцевой плитой

35, Энергоустановкой 4 и уплотнениями 45,

отсоединяют фланцевую плиту 35 от энергоустановки 4, балластируя платформу 5, переводят анкеры тяг 37 на верхний уровень, дебалластируя платформу 5, снимают фланцевую плиту 35. с энергоустановки 4, (сото- рая расположена ниже максимальной глубины погружения айсберга 50, и с помощью буксиру 49 (фиг.7) отводят платформу 5 в сторону от трассы айсберга 50.

После прохождения айсберга 50 0 порядке, обратном указанному, восстанав/гива-. ют рабочее положение платформы 5 и продолжают бурение скважин 16. После окончания бурения скважин и перехода промысла на автоматизированный режим добычи продукта, платформу 5 отсоединяют и используют на другом промысле, а также эпизодически или периодически - на данном сооружении, например, для ремонта скважин 16, замеры реактора 30.

Сооружение возводят следующим обраЗОМ. / . ; - - ... .; -. ..Л

Сначала в доке (не показано) изготовляют нижнюю часть базовой структуры 3, заполняют док водой и выводят эту часть на более глубокую защищенную акваторию, где на плаву достраивают и Осн;ащаг6т всем, оборудованием. Также в доке изготовляют

; жесткие опоры 25, которые на плаву доставляют к базовой структуре 3 и устанавливают в ее гнезда 24. В часть каналов в опорах 25 пропускают тяги 26, заделывают их нижние анкеры в базовой структуре 3 и произв6.Дят натяжение тяг 26 домкратами обычным путем С закреплением в верхней части опоры 25. Каналы тяг не цементируют.;При выполнении этих операций базовая структура 3 забалластирована и :находится: на дне на глубине, достаточной для тоги, чтобы верхние части опор 25 были над водой, Далее базу 3 с опорами 25 дебалластйруют, букси руют и предварительно устанавливают балластировкой на точку использования, ... : В доКе изготовляют и осйащ ают оборудованием энергоустановку :4, обладающую собственной плавучестью благодаря пон- тону 28, на котором, она смонтирована. Также в доках изготовляют и оснащают оборудованием плавающую платформу 5 и фланцевую, плиту 35, обладающую собственной плавучестью. На защищенной аква- тории .с достаточными глубинами к платформе 5 прикрепляют трубчатые тяги 37, а кним -.фланцевую плиту 35- Затем затопляют на нужную глубину энергоуста-, ковку. 4 и прикрепляют к ней фланцевую плиту 35, откачивая воду из зазора 51. Далее буксируют платформу 5 с энергоустановкой 4 к месту использования и устанавливают на опорах 25 (фиг.8). При отсутствии защищён

ных акваторий достаточной глубины энергоустановку 4 доставляют и устанавливают на опорах 25 независимо от платформы 5 (фиг.7), используя буксиры и крановые суда.

Далее с платформы 5 производят бурение скважин для тяг 27 и выполняют анкеры 39. Затем пропускают тяги 27 в каналы 38 опор 25, закрепляют в анкерах 39 и производят наряжение тяг 27 в следующем порядке

(фиг.8 и 9). Первоначально анкер 40 тяги 2 находятся непосредственно на опорной плите 42 энергоустановки 4, На плите 42 имеется выдвижная плита 41,толщина которой равна вытяжке тяг 7, В анкер 40 и в

гнездо 44 фланче&

штифт 43. Натяжение тяг 27 осус ествляют

дёбалластировкой пяатформы 5 и подкачкой воздуха 48 под оболочку 47, после чего устанавливают плиту 41 под анкер 4р. После

натяжения всех тяг 27 штифты 43 вворачивают глубоко в гнезда 44, выворачивая из анкеров 40. Таким образом энергоустановка. 4, а вместе с ней опоры 25 и база 3 оказывается надежно прижатой к грунту 1. Далее

верхние анкера трубчатых тяг 37 в платформе 5 переводят на эксплуатационнгый верхний .уровень, балластируют платформу 5,

после совкещенмя. вёрхйих с нижними уплотнений 45 производят откачку воды из

зазора результате чего фланцевая опора 35 прижимается к энергоустановке 4, т.е. понтЬну28. ..-.

Затем производят натяжение тяг 37 де- баллаетировкой платформы 5. Так как все

каналы 38 для всех тяг остаются полыми,

при необходимости пр.оизволят демонтаж всего сооружения в порядке, обратном опи- санному. ;: . : . .: . :

40

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Гидротехническое сооружение для добычи углеводородов на континентальнрм шельфе в приполярных глубоководны:. аква-: ториях, включающее плавающу о платформу с буровыми станками, энергоустановку, жесткие и гибкие опоры, подводную бэзо- вую структуру, со чержагцую: оборудование для добычи, переработки, хранениям транс- порта продукта, о т ли чающее с я тем, что, с целью повышения эффективности работы сооружения, безопасности персонала и охраны окружающей среды, базовая структура снабжена заделанными в ее вер- хнюю часть жесткими опорами, на которых вТолщево,цы расположена опорная плита с знергоустановкой, выполненной в виде понтона и размещенных на нем реакторного отделения с ерпутствующим оборудовани- ем, а плавающая платформа расположена

ад базовой структурой и связана с ней поредством гибких трубчатых тяг.

2. Сооружение по п.1, отл и ч а. ют,-ее- я тем, что оно снабжено опорным кессоном, на котором установлена базовая структура, образованная кольцевыми, радиальными горизонтальными элементами в виде плит, при этом нижняя часть базовой структуры, расположенная над опорным кессоном, выполнена с хранилищем жидкой фазы продукта, с помещениями, в которых поддерживается атмосферное давление, с размещенным: а них оборудованием для добычи продукта, лревенторами, мани- фольдами и другим технологичёским.обору- дов.анием, над которыми размещено

хранилище .для газообразной фазы продукта и выполнены гнезда для размещения жёсткихопор, а также помещение, в котором поддерживается атмосферное давление, для оборудования Подготовки и транспорта

продукта..; -.... ,С .. -.к. ::/.-:./-./-,- ... -.

3. Сооружение по п,1, отл и ч а ю щее- с я тем| что оно снабжено фланцевой плитой, при этом нижние крнцы гибких трубчатых тяг плавающей Платформы закреплены на фланцевой плите, а фланцевая плита выполнена с вырезами для размещения реакторного отделения .энергоустановки м с герметичными зазорами, заполненными воздухом при атмосферном давлении для закрепления ее на палубе понтона.

4.Сооружение по п.1,отли ча ю щее- й-я тем, что оно снабжено выдвижными плитами, базовая структура соединена с дйом с п омбщью тяг с верхними анкерами, быполненныйи в виде полых цилиндров с .внутренней резьбой, при этом цилиндры связаны с выдвижной плитой, расположенной на опорной плите.

5. Сооружение по п.1, о тли ч а ю ще е- с я тем, что плаваю.щая платформа выполнена в виде горизонтальной кольцевой

структуры с полостью, которая Сверху перекрыта .гибкой оболочкой для поддержания

избыточного давления воздуха.

6. Сооружение по п.1, отличаю щее- с я тем, что между плавающей платформой . и энергоустановкой вертикально установлена гибкая труба-лифт, выполненная с;воз- можностШ поддержания внутреннего. атмосферного давления.

7. Сооружение по п.1, о т л и ч а ю ще е- ся тем, что, с целью облегчения и ускорения замены или ремонта реакторного отделения, понтон энергоУстамовШ выполнен с кольцевым шво м, в котором установлены замки, а реакторное отделение снабжено отдельной балластно-дебалластировочной системой.

8. Способ возведения гидротехнического сооружения для добычи углеводородов на континентальном шельфе в приполярных глубоководных акваториях, включающий

. изготовление наплавных блоков в доке, буксировку, балластировку, установку базовой структуры с жесткими опорами на дно, ан- кер овку опор в грунте с помощью тяг и закрепление к базовой .структуре плавающей

платформы, о т ли чаю Щ и и тем, что тяги, заделанные в анкерах в грунте, пропускают в каналах жестких опор, натягивают их с помощью фланцевой плиты путем де-. .балластировку плавающей платформы, закрепляют верхние анкеры тяг и балластируют плавающую платформу.

9. Способ по п.8, о т л и ч и to щ и и с я

тем, что закрепление верхнего анкера каждой тяги осуществляют с помощью сереомотора, которым вворачивают штифт, при этом нижняя часть штифта с наружной резьбой предварительно устанавливают в полость верхнего цилиндрического анкера с. внутренней нарезкой, а верхнюю часть штифта

предварительно закрепляют в срответству- ющем гнезде фланцевой плиты, а после закрепления верхних анкеров тяг плавающую платформу балластируют и затем вворачивают штифты. . : . . . -. ;

10. Способ по п,8, от л и чаю щи и с я тем, что тяги дополнительно натягивают путем, использования кратковременного по- йьгшения давления воздуха под гибкой оболочкой, которой сверху перекрыта, поЛость плавающей платформы, выполненной в виде горизонтальной кольцевой структуры. .. / ;.-. . .....-. -.; . .:../ .. , . 11, Способ по п.8, от л и ч а ю/щ и йс я тем, что, с целью облегчения процесса нзтяжеийя тяг, верхние анкеры трубчатых тяг

закрепляют в верхней части фланцевой пли, ТЫ.; ; . . ;, ; : .,-. .

12. Способ по п.Ю, о т л и ч а ю щ и и с я тем, .что между плавающей платформой и

фланцевой плитой натягивают трубчатые тя-- . ги, для чего верхние анкеры трубчатых тяг закрепляют на плавающей платформе, а фланцевую плиту размещают на палубе верхней части базовой структуры, совмещая

при этом уплотнения, выполненные на нижней части фланцевой плиты и на палубе, с образованием герметичных зазоров, откачивают из зазоров воду, оставляя в зазоре лишь воздух при атмосферном дайлении,

дебалластируют плавучую платформу и затем повышают давление воздуха под гибкой оболочкой, перекрывающей , сверху полость плавучей платформы, еыполнен- йрй в в иде горизонтальной кольцевой структуры.

13. Способ по п.8, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью облегчения демонтажа гидросооружения и удаления с места части сооружения для перебазирования или для

использования по другому назначению, из вертикальных каналов тяг в жестких опорах удаляют тяги и освобождают базовую структуруот анкеровки в грунте.

Изобретение относится к строительству, в частности к возведению гидрютехниче- ских сооружений для добычи углеводородов на континентальном; шельфе в приполярных глубоководных акваториях и способам их возведения. Цель: повышение эффективности работы сооружения, безопасности пер- сонала и охраны окружающей среды. Сущность изобретения: базовая структура снабжена заделанными в нее жесткими опорами, на которых в толще воды расположена опорная плита с энергоустановкой, выполненной в виде притона и размещенных на нем реакторного отделения с сопутствующим оборудованием, а плавающая платформа расположена над базовой структурой и связана с ней посредством гибких трубчатых тяг, Гидравлическое сооружение снабжено опорным кессоном, на котором установлена базовая структура. Последняя образована кольцевыми, радиальными и горизонтальными элементами в виде плит. В нижней части базовой структуры над опорным кессоном выполнено хранилище жидкой фазы, помещения, в которых поддерживается атмосферное давление, размещенное в них оборудование для добы- ч и продукта, превенторы, манифольды и другое технологическое оборудование, хранилище для газообразной фазы продукта, выполнены гнезда для размещения жестких опор, помещение, в котором п йддёржмёает- ся атмосферное давление, для оборудования подготовки и транспорта продукта. Сооружение снабжено фланцевой плитой. Нижние концы гибких трубчатых тяг плавающей платформы закреплены на фланцевой трубе. Фланцевая плита выполнена с вырезами для размещения реакторного отделения энергоустановки и с герметичными зазорами, заполненными воздухом при атмосферном давлении для закрепления ее на палубе понтона. Сооружение снабжено выдвижными плитами, базовая структура соединена с дном с.помощью тяг с верхними анкерами, выполненными в виде полых цилиндров с внутренней резьбой. Цилиндры связаны с выдвижной плитой, расположенной на опорной плите. Плавающая платформа выполнена в виде горизонтальной кольцев эй структуры с полостью. Последняя сверху перекрыта гибкой оболочкой для поддержания избыточного давления воздуха. Между плавающей платформой и энергоустановкой вертикально установлена гибкая труба-лифт. Она выполнена с возможностью поддержания внутреннего атмосферного давления. Для облегчения и ускорения замены или ремонта реакторного отделений, понтон энергоустановки выполнен с кольцевым швом. В последнем установлены замки. Реакторное отделение снабжено отдельной балластно-дебаллйсыро- вочной системой. Предложен и способ возведения описанного гидротехнического сооружения. 2 с.п. и 11 з,п. ф-лы, 10 ил. (Л С 00 ю СП ю СП

4б

4

Фиг. i

Ь и U

9221281

ЈЈ

Я

t3 фи&4 19 18I ,° 20:.. .8/.

25

г/s, 7

т -if/./ / / / f / / /-./.-/ / / // / /-/ / / / /.л/ / // / ///

0

Щв

35

/ /. /

/ ////.///// у / И 7 // // ////

27

Редактор

35- . Фиг.Ю/

Составитель К. Абаджян

Техред М.МоргенталКорректор М, Петрова

2g

25

и

А Ъ