способ монтажа опорного блока платформы

Формула изобретения

Способ монтажа опорного блока платформы, включающий использование балластировочных емкостей при транспортировке опорного блока, для поддержания заданной плавучести при его погружении на дно моря, придания устойчивости и сохранения проектной ориентации в пространстве при установке на грунт, отличающийся тем, что элементы конструкции формируют с возможностью использования их внутренних полостей в качестве балластировочных емкостей, выполненных с возможностью регулирования плавучести монтажных единиц опорного блока платформы от отрицательной до положительной, при этом первая монтажная единица включает вертикальный ствол, снабженный открытой продольной технологической полостью, опорный узел, выполненный в виде замкнутого многогранного кольца, грани которого составлены из отдельных понтонов, торцы которых жестко скреплены друг с другом, при этом опорное кольцо жестко скреплено с вертикальным стволом радиальными распорками, выполненными в виде отдельных понтонов, в качестве остальных монтажных единиц использованы раскосы, при этом один торец каждого из раскосов снабжен проушинами, выполненными с возможностью шарнирного скрепления с проушинами вертикального ствола, а другой торец выполнен с возможностью плотного прилегания к соответствующему участку опорного кольца, при этом в процессе монтажа первую монтажную единицу притапливают с приданием продольной оси вертикального ствола вертикального положения и выводят его проушины на уровень над поверхностью моря, обеспечивающий возможность шарнирного соединения с проушинами раскосов, причем раскосы перед монтажом балластируют с приданием им пространственного положения, обеспечивающего возможность шарнирного соединения их проушин с проушинами вертикального ствола, после чего откачивая балласт из понтонов опорного кольца и/или радиальных распорок и и/или вертикального ствола обеспечивают сближение свободных торцов раскосов с обращенными к ним участками поверхности опорного кольца, при этом, при необходимости, одновременно принимают балласт в раскосы, причем после подвсплытия опорного блока до обсушки участков опорного кольца, скрепляемых с раскосами, жестко фиксируют раскосы с контактирующими с ними элементами конструкции предпочтительно сваркой, после чего балластируют понтоны собранной таким образом сборки с обеспечением ее транспортировки и опускания на подготовленный участок дна.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к морским инженерным сооружениям (морским платформам) и может быть использовано при формировании искусственных оснований для размещения нефтегазобурового оборудования при решении задач освоения ресурсов шельфа.

Известен способ монтажа опорного блока платформы, включающий формирование стержневой (форменной) пространственной конструкции из стальных прокатных профилей, включающий формирование сборного ствола, опертого на морское дно и, поддерживающих подкосов, которые шарнирно соединяют со средней частью ствола (см. US № 4669917, кл. Е02В 17/00, 1987).

К недостаткам этого способа можно отнести необходимость использования соответствующего кранового оборудования, кроме того, из-за наличия большого числа узлов пространственной конструкции платформы очень велика поверхность ее элементов, которые в агрессивной морской среде подвержены коррозии, причем при эксплуатации платформы в условиях воздействия ледяных полей антикоррозионные покрытия недостаточно эффективны, что снижает срок эксплуатации платформы.

Известен также способ монтажа опорного блока платформы, включающий выполнение полыми цилиндрического ствола и поддерживающих подкосов, при этом поддерживающие подкосы шарнирно соединяют со стволом, на котором монтируют опорную пяту, фиксируют свободные концы подкосов к свободному концу цилиндрического ствола, после чего образованную таким образом сборку транспортируют на место установки, где устанавливают цилиндрический ствол опорной пятой на дно, после чего освобождают свободные концы подкосов, которые под действием гравитационных сил, проворачиваясь в шарнирах, входят в контакт свободными концами с дном (см. RU № 2074926, МПК Е02В 17/00, 1992 г.).

К недостаткам этого технического решения можно отнести невозможность его использования при сооружении крупногабаритных объектов водоизмещением в десятки тысяч тонн, а также зависимость качества «подпирающего эффекта» каждого из поддерживающих подкосов от качества их контакта с соответствующим участком дна и прочностных параметров донного слоя, в который фиксируется нижний конец поддерживающего подкоса, при этом конструктивные элементы опорного блока «работают» разобщено друг от друга, все это вместе не обеспечивает достаточной жесткости конструкции, что не обеспечивает его безаварийную работу в условиях воздействия ледяного поля. Кроме того, монтаж заявленной конструкции достаточно сложен и требует использования мощных плавкранов.

Известен также способ монтажа опорного блока платформы, включающий использование балластировочных емкостей, при транспортировке опорного блока, для поддержания заданной плавучести при его погружении на дно моря, придания устойчивости и сохранения проектной ориентации в пространстве при установке на грунт (см. Project SPT Offsore - SIP 1 Feed Stady, October 2007). Данный способ монтажа платформы включает монтаж на платформе съемных балластировочных емкостей, которые удаляют после завершения монтажа.

Недостатком такого технического решения является то, что данный способ не применим при возведении ледостойких сооружений, поскольку предусматривает использование в качестве основания пространственной конструкции, собираемой из нескольких достаточно тонких (и потому недостаточно стойких к ледовому воздействию) элементов. Кроме того, такой способ не может быть использован при сооружении крупногабаритных объектов водоизмещением в десятки тысяч тонн, в том числе в силу сложности организации пространственно-временной увязки перемещением узлов сооружения в процессе его монтажа.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является обеспечение возможности возведения ледостойких сооружений крупногабаритных объектов и упрощение их монтажа.

Техническим результатом является то, что обеспечивается возможность придания конструкции высокой жесткости, обеспечивающей «прорезание» напирающего на нее ледяного поля (за счет минимизации размеров и числа элементов, взаимодействующих со льдом). Кроме того, обеспечиваются снижение затрат на монтаж конструкции; возможность серийного строительства; уменьшение трудоемкости при постановке опорного блока на месте, а также при снятии с грунта; высокая ремонтопригодность и возможность переоборудования в доке.

Поставленная задача решается тем, что способ монтажа опорного блока платформы, включающий использование балластировочных емкостей, при транспортировке опорного блока, для поддержания заданной плавучести при его погружении на дно моря, придания устойчивости и сохранения проектной ориентации в пространстве при установке на грунт, отличается тем, что элементы конструкции формируют с возможностью использования их внутренних полостей в качестве балластировочных емкостей, выполненных с возможностью регулирования плавучести монтажных единиц опорного блока платформы от отрицательной до положительной, при этом первая монтажная единица включает вертикальный ствол, снабженный открытой продольной технологической полостью, опорный узел, выполненный в виде замкнутого многогранного кольца, грани которого составлены из отдельных понтонов, торцы которых жестко скреплены друг с другом, при этом опорное кольцо жестко скреплено с вертикальным стволом радиальными распорками, выполненными в виде отдельных понтонов, в качестве остальных монтажных единиц использованы раскосы, при этом один торец каждого из раскосов снабжен проушинами, выполненными с возможностью шарнирного скрепления с проушинами вертикального ствола, а другой торец выполнен с возможностью плотного прилегания к соответствующему участку опорного кольца, при этом в процессе монтажа первую монтажную единицу притапливают, с приданием продольной оси вертикального ствола вертикального положения и выводят его проушины на уровень над поверхностью моря, обеспечивающий возможность шарнирного соединения с проушинами раскосов, причем раскосы перед монтажом балластируют с приданием им пространственного положения, обеспечивающего возможность шарнирного соединения их проушин с проушинами вертикального ствола, после чего, откачивая балласт из понтонов опорного кольца, и/или радиальных распорок, и/или вертикального ствола, обеспечивают сближение свободных торцов раскосов с обращенными к ним участкам поверхности опорного кольца, при этом, при необходимости, одновременно принимают балласт в раскосы, причем после подвсплытия опорного блока до обсушки участков опорного кольца, скрепляемых с раскосами, жестко фиксируют раскосы с контактирующими с ними элементами конструкции, предпочтительно сваркой, после чего балластируют понтоны собранной таким образом сборки с обеспечением ее транспортировки и опускания на подготовленный участок дна.

Сравнение признаков заявленного решения с признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи:

Признаки « элементы конструкции формируют с возможностью использования их внутренних полостей в качестве балластировочных емкостей, выполненных с возможностью регулирования плавучести монтажных единиц опорного блока платформы от отрицательной до положительной » обеспечивают возможность транспортировки элементов опорного блока буксировкой и их монтаж с использованием балластировки - регулируемого приема (или откачки) водяного балласта. Кроме того, это исключает необходимость закрепления специальных балластных емкостей и обеспечивает возможность перемещения платформы на новое место.

Признак, указывающий на то, что «вертикальный ствол снабжен открытой продольной технологической полостью», обеспечивает возможность свободного прохода бурового инструмента через вертикальный ствол.

Признаки « первая монтажная единица включает вертикальный ствол, опорный узел, выполненный в виде замкнутого многогранного кольца, грани которого составлены из отдельных понтонов, торцы которых жестко скреплены друг с другом, при этом опорное кольцо жестко скреплено с вертикальным стволом радиальными распорками, выполненными в виде отдельных понтонов» и признаки « в качестве остальных монтажных единиц использованы раскосы » обеспечивают высокую степень заводской готовности узлов опорного блока к монтажу, что минимизирует число сборочно-монтажных операций на месте установки опорного блока, сокращает их продолжительность и минимизирует риск некачественного выполнения монтажных работ.

Признаки « один торец каждого из раскосов снабжен проушинами, выполненными с возможностью шарнирного скрепления с проушинами вертикального ствола, а другой торец выполнен с возможностью плотного прилегания к соответствующему участку опорного кольца » обеспечивают возможность вывода раскосов в проектное положение их притапливанием после выполнения шарнирного соединения с вертикальным стволом.

Признаки « в процессе монтажа первую монтажную единицу притапливают, с приданием продольной оси вертикального ствола вертикального положения и выводят его проушины на уровень над поверхностью моря, обеспечивающий возможность шарнирного соединения с проушинами раскосов » обеспечивают возможность шарнирного соединения с проушинами раскосов за счет их подтягивания на плаву к проушинам вертикального ствола и образования их шарнирного соединения известным образом, например, пропуская соответствующий цилиндрический стержень через отверстия названных проушин.

Признаки « раскосы перед монтажом балластируют с приданием им пространственного положения, обеспечивающего возможность шарнирного соединения их проушин с проушинами вертикального ствола » обеспечивают размещение раскосов на плаву при обращении их вверх длинной образующей (при этом положении проушины раскосов выступают над поверхностью воды).

Признаки, указывающие, что после выполнения шарнирного соединения раскосов с вертикальным стволом, «откачивая балласт из понтонов опорного кольца и/или радиальных распорок и и/или вертикального ствола, обеспечивают сближение свободных торцов раскосов с обращенной к ним участкам поверхности опорного кольца», обеспечивают контактирование (поджатие) соответствующих торцов раскосов с опорным кольцом за счет подвсплытия первой монтажной единицы.

Признаки, указывающие, что «при необходимости (при выполнении подвсплытия первой монтажной единицы), одновременно, принимают балласт в раскосы», также обеспечивают контактирование (поджатие) соответствующих торцов раскосов с опорным кольцом.

Признаки, указывающие, что «после подвсплытия опорного блока до обсушки участков опорного кольца скрепляемых с раскосами, жестко фиксируют раскосы с контактирующими с ними элементами конструкции» обеспечивают жесткость всей конструкции опорного блока.

Признаки, указывающие, что жесткую фиксацию раскосов с контактирующими с ними элементами конструкции производят «предпочтительно, сваркой», конкретизируют предпочтительный вариант соединения монтажных единиц опорного блока.

Признаки, указывающие, что после жесткой фиксации раскосов с контактирующими с ними элементами конструкции «балластируют понтоны собранной таким образом сборки с обеспечением ее транспортировки и опускания на подготовленный участок дна», обеспечивают установку опорного блока на дно акватории.

На фиг.1 показан вид сбоку на ледостойкий опорный блок морского инженерного сооружения, на фиг.2 - вид на опорный узел 2, на фиг.3 показаны монтажные единицы в доке, на фиг.4 показаны монтажные единицы на акватории с достаточной глубиной для их стыковки, на фиг.5 показан процесс монтажа сборочных единиц на плаву, на фиг.6 показан ледостойкий опорный блок морского инженерного сооружения после стыковки на плаву.

Ледостойкий опорный блок морского инженерного сооружения содержит полый цилиндрический ствол 1, нижний конец которого снабжен опорным узлом 2 и полые поддерживающие раскосы 3, шарнирно соединенные со стволом 1. Вертикальный ствол 1 снабжен сквозной продольной технологической полостью, изолированной от остального его объема. Опорный узел 2 содержит опорное кольцо 4, образованное, как минимум, тремя, жестко связанными своими торцами, прямолинейными понтонами 5, которым в плане придана форма равнобедренной трапеции, при этом опорное кольцо 4 жестко скреплено со стенками цилиндрического ствола 1 полыми радиальными распорками 6. Составные части опорного узла (понтоны 5, распорки 6) и поддерживающие раскосы 3 - трубчатые элементы прямоугольного, круглого или иного поперечного сечения. Нижние концы поддерживающих раскосов 3 закреплены на стенке опорного кольца 4, например, сваркой. Кромки торцов поддерживающих раскосов 3, обращенные к вертикальному стволу 1, жестко соединены с обращенной к ним поверхностью, например, электросваркой. Торцам поддерживающих раскосов 3, обращенным к вертикальному стволу 1 и опорному кольцу 4, придана форма, повторяющая поверхность участков контактирующих с ними конструктивных элементов. Причем продольные оси поддерживающих раскосов 3 и радиальных распорок 6 лежат в одной вертикальной плоскости. В полостях поддерживающих раскосов 3 размещены дополнительные продольные балластные отсеки 7, полости которых симметричны относительно самой короткой образующей обечайки корпуса раскоса 3. Понтоны 5 опорного кольца 4, радиальные распорки 6, цилиндрический ствол 1 и полые поддерживающие раскосы 3 выполнены с возможностью регулирования их плавучести от положительной до отрицательной. При изготовлении вертикального ствола используют технологии, применяемые при строительстве корпусов подводных лодок. Остальные элементы конструкции проще, и технологии их изготовления не представляют особой сложности. Шарнирные соединения поддерживающих раскосов 3 с цилиндрическим стволом 1 выполнены разъемными. Шарниры 8 размещены на усиливающем кольцевом поясе 9, закрепленном на стенке цилиндрического ствола 1, на глубине, превышающей среднюю толщину ледяных полей на месте установки опорного кольца 4. Усиливающий кольцевой пояс 9 с проушинами 10, фиксируемыми на внешней поверхности вертикального ствола.

Способ осуществляют следующим образом.

Строительство монтажных единиц ведется в доке известными способами (фиг.3). Первая монтажная единица включает вертикальный ствол 1 и опорный узел 2. Опорный узел 2 выполняют в виде замкнутого многогранного кольца 4, грани которого составлены из отдельных понтонов 5, торцы которых жестко скреплены друг с другом, при этом опорное кольцо 4 жестко скрепляют с вертикальным стволом 1 радиальными распорками 6, выполненными в виде отдельных понтонов. В качестве остальных монтажных единиц использованы поддерживающие раскосы 3. Один торец каждого из раскосов 3 снабжают проушинами 11, выполненными с возможностью шарнирного скрепления с проушинами 10 вертикального ствола 1, а другой торец выполняют с возможностью плотного прилегания к соответствующему участку опорного кольца 4.

После окончания строительства составных частей опорного блока док заполняют водой, за счет собственных сил поддержания конструкции всплывают и их выводят на акваторию с достаточной глубиной для стыковки (фиг.4). В процессе монтажа первую монтажную единицу притапливают, с приданием продольной оси вертикального ствола вертикального положения и выводят его проушины 10 на уровень над поверхностью моря, обеспечивающий возможность шарнирного соединения с проушинами 11 поддерживающих раскосов 3 (фиг.5). Поддерживающие раскосы 3 перед монтажом балластируют с приданием им пространственного положения, обеспечивающего возможность шарнирного соединения их проушин 10 с проушинами 11 вертикального ствола 1, обеспечивая размещение раскосов на плаву при обращении их вверх длинной образующей (при этом положении проушины раскосов выступают над поверхностью воды).

Затем (фиг.5) путем балластировки понтонов 5 производят погружение, затем стыковку в шарнирных соединениях 8 цилиндрического ствола 1 и раскосов 3. После выполнения шарнирного соединения раскосов 3 с вертикальным стволом 1 откачивают балласт из понтонов 5 опорного кольца 4 и/или радиальных распорок 6 и и/или вертикального ствола 1, обеспечивая сближение свободных торцов раскосов 3 с обращенной к ним участкам поверхности опорного кольца 4 и обеспечивают контактирование (поджатие) соответствующих торцов раскосов 3 с опорным кольцом 4 за счет подвсплытия первой монтажной единицы. Под действием силы тяжести раскосы 3 поворачиваются шарнирах 8 и опускаются на штатные места (фиг.6). Скорость и объем принимаемого и откачиваемого балласта должны быть рассчитаны таким образом, чтобы раскосы 3 опустились на опорное кольцо 4 плавно. После подвсплытия опорного блока 2 и обсушки участков опорного кольца 4, скрепляемых с раскосами 3, жестко фиксируют раскосы с контактирующими с ними элементами конструкции, например сваркой, обеспечивая жесткость всей конструкции опорного блока.

После жесткой фиксации раскосов 3 с контактирующими с ними элементами конструкции балластируют понтоны 5 собранной таким образом сборки с обеспечением ее опускания на подготовленный участок дна.

Понтоны 5 и раскосы 3 используются как для плавучести и балластировки при буксировке, и как балластные или грузовые отсеки в эксплуатации. Опорный блок устанавливают на грунт своим опорным узлом 2. После окончания сборки опорного блока на него устанавливают платформу (известным образом) для технологического оборудования. При необходимости опорный блок путем откачки балласта всплывает и буксируется на ремонт или в другое место эксплуатации. Предложенный способ обеспечивает снижение затрат; возможность серийного строительства; уменьшения трудоемкости при постановке опорного блока на месторождении, а также при снятии с грунта; высокую ремонтопригодность и возможность переоборудования в доке.