Файл: 1. Классификация гидротехнических сооружений и область их применения 4.rtf

Отметим некоторые особенности, связанные со статической определенностью глубоководной стационарной платформы. Они определяются, в основном, различным поведением платформ, расположенных на малых и больших глубинах под воздействием давления льда. Платформы, имеющие трапецеидальную форму вертикального сечения, имеют большую распластанность фундамента и сравнительно короткую несущую часть. Поэтому основным видом потери ее устойчивости (статической определенности) является сдвиг по подошве фундамента.

Платформа с высокими колоннами под воздействием течений и давления льда может не только потерять устойчивость в результате сдвига, но и опрокинуться даже в том случае, если сдвиг по подошве фундамента не произойдет. Приведем пример компоновки формы глубоководной платформы для условий замерзающих морей,

Форма платформы показана на рис.4. Верхние строения 1 базируются на трех или четырех железобетонных колоннах2 цилиндрической формы с изменяющимся по высоте наружным диаметром. Внизу колонны закрепляются в железобетонном ячеистом фундаменте 3, распластанном на большой площади поверхности дна. Диаметр колонн в нижней части может достигать 20-30 м, а в сечениях, подвергающихся воздействию льда, диаметр может составить 8-10 м. Поверхность колонны в пределах действия льда заключается в металлическую оболочку. Таким образом обеспечивается неразрушимость колонн от давления льда, а общая их прочность достигается за счет работы железобетонных стенок колонн толщиной более 1 м (по расчету). Внутри колонны проходят необходимые для производственного процесса трубопроводы, коммуникации и т.п.

Рисунок 4. Массивная платформа на колоннах
Ячеистая структура фундамента обеспечивает возможность удержания в плавающем состоянии всю платформу. Доставляется платформа к месту установки буксировкой, где и устанавливается на дно заполнением водой ячеек. Основные расчеты, связанные с обеспечением прочности и устойчивости платформы описанной формы приведены в гл.9.

Приведем еще пример глубоководной платформы для замерзающих морей (рис. 5). Верхние строения платформы 1 устанавливаются на колонну, по высоте состоящей из трех частей: двух усеченных конусов 3 и 7 и цилиндра 2. Колонна изготавливается из железобетона, а цилиндрическая часть, кроме того, покрыта металлическим листом для защиты бетона от прямого воздействия льда. В сечении а-а конус 3 соединяется с опорными элементами 5, закрепляемыми на фундаменте 6, имеющем определенное расчетом число закрытых ячеек. Выше сечения а-а устанавливаются емкости 4. Суммарное водоизмещение элементов 4, 5 и б обеспечивает необходимую плавучесть платформы при доставке ее от строительной площадки (в порту) до места установки на месторождении.

Рисунок 5. Массивная платформа из трех частей
Как и в предыдущей форме (см. рис.4), распластанный ячеистый фундамент обеспечивает устойчивость платформы как на сдвиг, так и на опрокидывание.

В заключение рассмотрения стационарных платформ гравитационного типа приведем еще раз основные условия их надежной работы:

Обеспечение статической и динамической определенности положения платформ, находящихся под воздействием любых внешних и внутренних сил.
Обеспечение надежной и устойчивой работы всего технологического оборудования, занятого в производственном процессе бурения скважин, добычи нефти или газа и отправки их потребителям.
Создание достаточно комфортных условий для работы и проживания обслуживающего персонала весь период его пребывания (вахты) на платформе.
Безусловное обеспечение условий, исключающих нанесение ущерба окружающей среде.

5. Технические решения по конструкциям систем подводной добычи

В случае разработки морских месторождений многоскважинными системами традиционную буровую технику можно применять лишь после сооружения и ввода в эксплуатацию стационарной платформы. Это затруднило бы окупаемость исходных капиталовложений вплоть до последних этапов освоения залежей. Вследствие этого разработка глубоководных месторождений и их периферийных участков, а также месторождений в районе Арктики стала бы экономически нерентабельной.

Если стоимость сооружения стационарной платформы оказывается экономически неприемлемой, следует использовать подводную добычную систему, содержащую комплекс средств эксплуатации: плавучие буровые системы, фонтанную арматуру, рабочие трубопроводы и приспособление для нагнетания газа и воды. В противном случае подводная система может служить лишь коллектором для скважин-спутников, которые соединены с мелководной стационарной платформой, либо посредством гибкого стояка с плавучей платформой в пределах промысла. Такое применение подводных эксплуатационных средств позволяет рентабельно разрабатывать периферийные месторождения и даже небольшие залежи крупного промысла, доступ к которым невозможен с центральной платформы при горизонтально или наклонно направленном бурении.

Подводные промысловые системы в своем многообразии могут включать как одну сателлитную освоенную скважину, так и кустовой эксплуатационный комплекс с полным обеспечением подсобной энергетикой. а также коллектор для транспортирования добытой продукции на плавучую установку. Тип выбираемой системы зависит от многих факторов: места, размера и глубины разрабатываемого месторождения и др. Значительную роль при этом также играет требуемый уровень контроля и сбор данных, который должен учитываться проектом. Общий вид типового подводного промысла показан на рис.5.7.

Подводные промысловые системы (рис.5.8) подразделяют на четыре следующих варианта с:

одной освоенной сателлитной скважиной;

несколькими сателлитными скважинами;

кустовыми скважинами;

наличием подводного промыслового центра.

В начальный период разработки месторождения одиночные скважины-спутники могут служить для ранней добычи флюида. Разведочно-эксплуатационные скважины могут быть завершены посредством подводной "елки" (рис.5.9). Эксплуатацию осуществляют с помощью выкидных линий, подающих продукцию на подводный коллектор или платформу. Такой тип разработки пригоден и для дальнейшего использования в зависимости от глубины воды, в которой планируется размещение промысла.

Важное значение имеет защита устьев подводных скважин от механических повреждений льдом, тралами судов, якорями, при прокладке трубопроводов.

Известны несколько способов защиты устья скважины с помощью размещения фонтанной арматуры в углублении бункера под дном, либо использования специальной вставки или кессона (рис.5.10). В этом случае запорную арматуру помещают в специальных обсадных трубах скважины непосредственно под дном.

Такие системы защиты подводного устья скважин могут быть успешно использованы, например, в условиях Арктики, где лед или стамухи представляют собой серьезную угрозу для установок на дне моря.

Первая подводная газовая скважина в условиях Арктики была сооружена в 1978 г. в районе Сабинского п-ва и связана с берегом трубопроводной системой длиной 1200 м. Скважина находилась на глубине 45 м от уровня воды, т.е. превышающей осадку плавучих ледяных образований в этой зоне. Пучок напорных трубопроводов, соединяющий ее с берегом, состоял из двух 6-дюймовых выкидных линий для газа, ряда трубопроводов малого диаметра для метанола, а также средств управления. Для защиты пучка от повреждения льдом его размещали в траншее глубиной 1,5 м с последующей ее засыпкой.