Файл: Ледовый режим акватории как определяющий фактор конструктивных особенностей технологического комплекса на море.docx

Ледовый режим акватории как определяющий фактор конструктивных особенностей технологического комплекса на море

Оглавление

Введение

Актуальность. Освоение морских месторождений нефти и газа потребовало создания уникальных сооружений — морских стационарных платформ. Зафиксироваться на одной точке посередине открытого моря — это очень сложная задача. И за последние десятилетия разработаны интереснейшие решения, без преувеличения примеры инженерного гения.

Цель данной работы рассмотреть ледовый режим акватории как определяющий фактор конструктивных особенностей технологического комплекса на море.

1.История выхода в море

История выхода нефтяников в море началась в Баку, на Каспийском море, и близ Санта-Барбары, штат Калифорния, на Тихом океане. Как российские, так и американские нефтяники пытались строить своего рода пирсы, которые уходили в море на несколько сот метров, чтобы начать бурение уже открытых на суше месторождений. Но настоящий прорыв произошел в конце 1940-х годов, когда опять же близ Баку и теперь уже в Мексиканском заливе начались работы в открытом море. Американцы гордятся достижением компании Kerr-McGee, которая в 1947 году пробурила первую промышленную скважину «вне видимости суши», то есть на расстоянии примерно 17 км от берега. Глубина моря была маленькая — всего 6 метров.

Однако знаменитая Книга рекордов Гиннесса первой в мире нефтедобывающей платформой считает знаменитые «Нефтяные камни» (Neft Daslari — азерб.) близ Баку. Сейчас это грандиозный комплекс платформ, который продолжает функционировать с 1949 года. Он состоит из 200 отдельных платформ и оснований и является настоящим городом в открытом море.

В 1950-е годы шло строительство морских платформ, основание которых представляли собой решетчатые башни, сваренные из металлических труб или профилей. Такие конструкции буквально прибивались к морскому дну специальными сваями, что обеспечивало им устойчивость при волнении. Сами конструкции были достаточно «прозрачны» для проходящих волн. Форма такого основания напоминает усеченную пирамиду, в донной части поперечник такой конструкции может быть вдвое шире, чем в верхней, на которой и устанавливается сама буровая платформа.

---

Существует множество конструкций подобных платформ. Собственные разработки, созданные на основе опыта эксплуатации «Нефтяных камней», были в СССР. Например, в 1976 году была установлена платформа «Имени 28 апреля» на глубине 84 метров. Но все же самой знаменитой платформой такого типа является Cognac в Мексиканском заливе, установленная для компании Shell в 1977 году на глубине 312 метров. Долгое время это был мировой рекорд. Разработка подобных платформ для глубин 300–400 метров ведется и поныне, однако подобные конструкции не могут сопротивляться ледовым атакам, и для решения данной проблемы были созданы специальные ледостойкие конструкции.

В 1967 году на арктическом шельфе Аляски было открыто крупнейшее американское месторождение Прудо-Бей. Потребовалось разработать стационарные платформы, которые бы выдержали ледовую нагрузку. Уже на ранних этапах появились две базовые идеи — создания больших кессонных платформ, а по сути своеобразных искусственных островов, которые бы выдерживали навал льда, либо же платформ на сравнительно тонких ногах, которые бы пропускали лед, разрезая этими ногами его поля. Таким примером является платформа Dolly Varden, прибитая к морскому дну через свои четыре стальные ноги, диаметр каждой из которых чуть больше 5 метров, при том, что расстояние между центрами опор — почти 25 метров. Сваи, которыми крепится платформа, уходят в грунт на глубину около 50 метров.¹

Примерами кессонной ледостойкой платформы являются платформы «Приразломная» в Печерском море и Molikpaq, она же «Пильтун-Астохская-А» на шельфе острова Сахалин. «Моликпак» разработан и построен для работы в море Бофорта, а в 1998 году она прошла реконструкцию и приступила к работе уже на новом месте. «Моликпак» представляет собой кессон, заполненный песком, который служит балластом, прижимающим дно платформы к поверхности морского дна. По сути дела дно «Моликпака» — огромная присоска, состоящая из нескольких секций. Эта технология была с успехом развита норвежскими инженерами в процессе освоения глубоководных месторождений Северного моря.

Североморская эпопея началась еще в ранние 70-е, однако поначалу нефтяники вполне обходились без экзотических решений — они строили проверенные платформы из трубчатых ферм. Новые решения потребовались при движении на большие глубины. Апофеозом строительства бетонных платформ стала башня Troll A, установленная на глубине 303 метров. Основание платформы представляет собой комплекс железобетонных кессонов, которые присасываются к морскому дну. Из основания растут четыре ноги, которые и поддерживают саму платформу. Общая высота этого сооружения — 472 метра, и это самое высокое сооружение, которое когда-либо перемещали в горизонтальной плоскости. Секрет тут еще в том, что такая платформа передвигается без барж, — ее надо только буксировать.

---

Определенным аналогом «Тролля» является ледостойкая платформа «Луньская-2», установленная в 2006 году на сахалинском шельфе. Несмотря на то, что глубина моря там всего около 50 метров, она, в отличие от «Тролля», должна сопротивляться ледовым нагрузкам. Разработка платформы и ее строительство велось норвежскими, российскими и финскими специалистами. Ее «сестрой» является однотипная платформа «Беркут», которая установлена на Пильтун-Астохском месторождении. Ее технологический комплекс, построенный компанией Samsung, является крупнейшим в мире сооружением такого рода.

80-е и 90-е годы ХХ века ознаменовались появлением новых конструктивных идей для освоения глубоководных месторождений нефти. При этом формально нефтяники, пересекая 200-метровую глубину, вышли за пределы шельфа и стали спускаться глубже по материковому склону. Циклопические конструкции, которые должны были стоять на морском дне, приближаются к пределу возможного. И новое решение предложили вновь в компании Kerr-McGee — построить плавучую платформу в форме навигационной вехи.

Идея до гениальности проста. Строится цилиндр большого диаметра, герметичный и очень длинный. В нижней части цилиндра размещается груз из материала, который имеет удельный вес больше, чем у воды, — например, песок. В результате получается поплавок с центром тяжести далеко ниже уровня воды. За свою нижнюю часть платформа типа Spar крепится тросами к донным анкерам — специальным якорям, которые ввинчены в морское дно. Первая платформа такого типа под названием Neptune была построена в Мексиканском заливе в 1996 году на глубине 590 метров. Длина конструкции более 230 метров при диаметре 22 метра. На сегодняшний день самой глубоководной платформой такого типа является установка Perdido, работающая на компанию Shell, в Мексиканском заливе на глубине 2450 метров.

Освоение морских месторождений требует все новых и новых разработок и технологий не только в собственно строительстве платформ, но и по части обслуживающей их инфраструктуры — такой как трубопроводы, например, которые должны обладать особенными свойствами для работы в морских условиях. Этот процесс идет во всех развитых странах, которые занимаются выпуском соответствующей продукции. В России, например, уральские трубники из ЧТПЗ активно развивают производство трубной продукции, специально ориентированной для эксплуатации на шельфе и в сложных условиях Арктики. В начале марта были представлены новые разработки — такие, как трубы большого диаметра для райзеров (водоотделяющих колонн, связывающих платформу с подводным оборудованием) и прочих конструкций, требующих стойкости в условиях Арктики. Работы ускоряет необходимость в импортозамещении — от российских компаний поступает все больше запросов на обсадные трубы и прочее оборудование для обустройства скважин под водой. Технологии не стоят на месте, а значит, и появляются возможности для освоения новых перспективных месторождений.

---

Наиболее ярким региональным откликом на развивающиеся процессы глобального потепления является уменьшением протяженности и толщины арктических морских льдов. Будущие ледовые условия на трассах Северного морского пути значимы для проектирования новых транспортных и ледокольных судов, выбора новых судоходных трасс, сохранения контроля России над плаванием судов в пределах экономической зоны. Более доступными для плавания станут высокоширотные трассы, на которых появится возможность круглогодичной навигации. При этом сохранение 15 морских льдов в течение части года и вероятность возникновения сложных ледовых условий потребуют сохранения и развития российского ледокольного флота. Сложные природно-климатические условия арктического шельфа создают высокие природные риски для безопасности морской инфраструктуры, увеличивают стоимость хозяйственных проектов. Особенно серьезные риски обусловлены ледовыми явлениями: ледовые сжатия, воздействия крупных ледяных полей, айсбергов, торосов и стамух, навалы льда на берег, ледовая экзарация дна, раннее ледообразование и другие. Дополнительные риски может создавать разрушение берегов и многолетнемерзлых грунтов на суше. ²

В условиях продолжающегося потепления в Арктике можно рекомендовать выполнять перспективные оценки по учету указанных неблагоприятных тенденций, включать подобные рекомендации в нормативные документы о параметрах окружающей среды для проектов по освоению арктического шельфа. Современный уровень знаний не позволяет однозначно определить последствия изменений климат для продуктивности промысловых видов рыб и их кормовой базы в Арктике.

В целом морские экосистемы адаптированы к изменчивости условий среды. Поэтому ситуация в рыбной отрасли зависит прежде всего от объёмов добычи. В том числе от фактора перелова ценных видов рыб. Основополагающим документом, определяющим международно-правовой режим морских пространств, включая Северный Ледовитый океан, является Конвекция ООН по морскому праву, ратифицированная подавляющим большинством стран. Статья 234 Конвекции напрямую связывает морскую транспортную деятельность в высокоширотной экономической зоне с ледяным покровом. Граница экономической зоны, внешняя граница континентального шельфа России отсчитываются от береговой линии. Увеличение продолжительности безледного периода в сочетании с усилением ветро-волновой активности и повышением температуры воздуха ускорит отступание берегов, которое может достигать нескольких километров за столетие. Прибрежное государство в исключительной экономической зоне осуществляет суверенные права в целях разведки, разработки и сохранения природных ресурсов, как живых, так и неживых, в водах, покрывающих морское дно, на морском дне и в его недрах.

---

Ресурсные интересы других стран вследствие улучшения ледовых условий могут распространяться только Вна районы за пределами исключительной экономической зоны и континентального шельфа. Перспективные оценки изменений ледовых условий в XXI в. показывают, что ледяной покров будет присутствовать на трассах Северного морского пути более шести месяцев в году, что является основанием для регулирования Россией мореплавания в своей арктической исключительной экономической зоне. Следует отметить, что сохраняющаяся неопределенность оценок будущего климата составляет лишь малую часть неопределенности возможного развития региональной экономической системы. Наблюдаемое и ожидаемое далее в XXI в. Потепление в арктической зоне в целом благоприятно для морской хозяйственной деятельности, включая судоходство и добычу углеводородов на шельфе. Адаптация необходима к некоторым последствиям изменения климата, например, к неблагоприятным метеорологическим условиям (большее число штормов на свободной ото льда воде, усиление волнового воздействия, брызгового оледенения и т.п.). Также должны быть разработаны новые стандарты для строительства инженерных объектов на побережье, особенно там, где происходит эрозия береговой линии и деградация многолетней мерзлоты.

2.Ледовый режим акватории как определяющий фактор конструктивных особенностей технологического комплекса на море

Одной из концепций обеспечения освоения и эксплуатации таких месторождений является создание комплексов многофункциональных плавучих средств, оснащенных различным подводно-техническим и технологическим оборудованием, необходимым для эффективного расширения функциональных возможностей судов, снижения затрат на их создание и эксплуатацию.³

Анализ возможных характеристик создаваемого судна для поставленной задачи строительства, ремонта и обеспечения безопасной эксплуатации морских трубопроводов и нефтегазовых сооружений на мелководном арктическом шельфе приводит к пониманию целесообразности разделения комплекса задач проектируемого судна на две группы и, соответственно, привлечение к их решению двух судов: «Технологической платформы» и «Платформы обеспечения».

Это решение позволит выполнять заданный комплекс работ в течение круглого года.

В рамках реализации федеральной целевой программы «Развитие гражданской морской техники» на 2009-2016 годы, ООО «Комплексные Инновационные Технологии» разработало концептуальный проект судна (аббревиатура - СОСРБ - судно обеспечения строительства ремонта безопасности), предназначенного для выполнения на мелководных замерзающих акваториях комплекса работ, включающих:

---