Стационарные ледостойкие платформы

Большинство морских запасов углеводородом на шельфе России сосредоточено в районах, покрытых практически круглый год дрейфующим льдом разной степени сплоченности и отличающихся неблагоприятными метеорологическими условиями.

На арктическом шельфе месторождения располагаются практически во всем диапазоне глубин от мелководной зоны Печорского моря, в районе полуострова Ямал, до глубоководных акваторий в центральной части Баренцева и Карского морей и характеризуются разнообразием грунтов на дне. Как правило, вблизи месторождений отсутствуют береговая и морская инфраструктуры.

В настоящее время применяются два основных метода эксплуатации месторождений: надводный и подводный.

Одной из главных проблем при создании технических средств для проведения буровых работ при освоении месторождений на шельфе является разработка конструкций и строительство ледостойких платформ (опор). Тип ледостойких сооружений определяется их функциональным назначением, особенностью ледового режима региона, глубиной моря и конкретными условиями.

Для одного и того же региона выбор типа сооружения определяется внешними условиями, и, прежде всего, изученностью ледовых условий в месте установки сооружения. В настоящее время разработано порядка 100 различных проектов ледостойких платформ. Однако промышленное внедрение этих проектов ограничено строительством металлических платформ двух типов в заливе Кука (США) (см. рис. 19) и платформ кессонного типа для Баренцева и Охотского морей.

Рис. 19. Ледостойкая платформа, установленная в заливе Кука

Стационарными ледостойкими платформами могут называться такие шельфовые сооружения, архитектура которых определяется главным образом способностью воспринимать глобальные и локальные ледовые нагрузки при эксплуатации в ледовой обстановке различного типа (сплошной лед, припайный лед, дрейфующие льдины, дрейфующие торосистые образования и т.д.

Применяются два принципа восприятия ледовых нагрузок: с помощью цилиндрических колонн прорезающих лед или колонн, имеющих конусность в районе эксплуатационной ватерлинии, достаточную для ломки льда изгибом, и с помощью наклонной плоскости (угол наклона к горизонту 50° — 70°) для восприятия нагрузки широким фронтом и ломки льда изгибом.

В первом случае для использования в качестве ледостойких пригодны либо СПБУ с цилиндрической конструкцией опор и повышенной способностью башмаков опор сопротивляются горизонтальному усилию, либо стационарные установки с конусными цилиндрическими опорами. Установки этого типа эффективны до определенного уровня ледовых нагрузок, которые определяются прежде всего “суровостью” ледовых условий.

Второй вариант восприятия ледовых нагрузок применяется при проектировании установок, длительно эксплуатирующих (большую часть года) в тяжелых ледовых условиях. Установки имеют форму массивного кессона круговую или прямоугольную в плане. Размеры установки превышают 100м в поперечнике, ватерлиния наклонна. Внутренний объем используется для хранения добытых полезных ископаемых. Количество технологических запасов должно быть в несколько раз больше, чем для обычной установки, поскольку снабжение в ледовых условиях затруднено. Примеры ледостойких стационарных платформ показаны на рис. 20 – 24.

Рис. 20. Ледостойкая стационарная платформа Molikpaq

Рис. 23. Ледостойкая стационарная платформа “Приразломная”

Рис. 24. Ледостойкая платформа Kulluk

Современные исследования в области проектирования морских ледостойких платформ позволяют предложить следующие варианты архитектурно-конструктивных типов: с шарнирной опорой (рис. 25); полупогружного типа на натянутых связях (рис. 26); гравитационного типа (рис. 5.27); комбинированные варианты (рис. 28)

Рис.25. Ледостойкая платформа с шарнирной опорой

Рис. 26. Ледостойкая платформа на натянутых связях

Рис.27. Ледостойкие платформы гравитационного типа: а – кессонного типа с наклонным бортом в районе ВЛ; б - кессонного типа с прямым бортом в районе ВЛ; в – точечного типа; г – кессонного типа с "обратным" ледовым конусом: д - кессонного типа с ледовым конусом; е – трехколонная точечного типа

Рис. 28. Комбинированные варианты ледостойких платформ: а - гравитационно-свайная платформа на натянутых связях; б - гравитационно-свайная многоопорная платформа; в - гравитационно-свайная одноблочная платформа; г - гравитационная платформа с комбинированным (ферменно-понтонным) опорным блоком