книги / Морская нефть. Развитие технических средств для освоения морских арктических месторождений нефти и газа. Переработка продукции скважин

Рисунок 1.74 — Гравийный остров

Гравийные острова — наиболее распространенные основания, которые сооружаются в море Бофорта у побережья Аляски. На морское дно 1 на­ сыпается песок с гравием 2, при этом гравий выполняет роль связующего материала, препятствующего осыпанию острова под воздействием ледовой нагрузки. В качестве связующего материала может быть использована также донная глина. Обычно гравий добывают на берегу и перевозят на стройку зимой по льду автосамосвалами. Диаметр верхней части острова 107-137 м, откосы 1:3 высота острова над водой 3-7 м. Откосы укрепляют полипропиле­ новыми мешками, вмещающими 1,5-3 м3 гравия 3. Для сооружения острова требуется до 960 тыс. м3 гравия. Самые крупные искусственные острова Терн и Сил фирмы «Шелл», Маклак фирмы «Сохайо» построены в водах глубиной соответственно 6,7; 10,7; 14,6 м.

Намывной остров (рис. 1.75). Классификация: INP. 2 (основание ост­ ровного типа, одноразового использования, стационарное). Состояние разработки: находится в эксплуатации и непрерывно проектируется. Район эксплуатации: в основном канадский сектор моря Бофорта, воды глубиной до 19,2 м. Ледовая обстановка: прибрежные и подвижные льды.

Намывные острова строятся из местного донного грунта, доставляемого в саморазгружающихся земснарядах. Обычно в подводной части намывного сооружения формируют откосы от 1:12 до 1:20. С помощью специальной технологии укладки грунта можно построить откосы 1:5-1:7. На мелководье верхняя часть острова 1 и откосы по характеристике соответствуют намыв­ ному пляжу, с которого волны и льды уносят грунт. Однако это не влияет на устойчивость всего острова. Иногда откосы укрепляются фильтрующим за­ щитным покрытием 2. Крупнейший намывной остров фирмы «Эссо-Канада» построен в 1978-1980 гг. в водах глубиной 19,2 м. Общее количество грунта, потребовавшегося при его строительстве, составило 5 млн м3 при стоимости 12 дол./м3. В качестве защитного покрытия откосов использовались автомо­ бильные шины, мешки с песком и смесь грунта с цементом.

Кольцеобразное основание (рис. 1.76). Классификация: IRM. 1 (основа­ ние островного типа, многоразового использования, передвижное). Заказчик: фирма «Суон вустер». Состояние разработки: техническое предложение. Район эксплуатации: море Бофорта, воды глубиной до 18,3 м. Ледовая обста­ новка: ледяные поля толщиной до 2,1 м.

Рисунок 176 — Кольцеобразное основание

Защитная оболочка острова состоит из полых стальных секций в форме трапеции, которые в собранном виде образуют усеченный конус. В водах большой глубины конус устанавливается на подготовленную берму 7, Рас­ стояние от поверхности моря до бермы 7,6 м. Секции транспортируются к месту монтажа на плаву поодиночке или попарно, соединенные цепью или тросом. На точке соединительные цепи или тросы 2, проходящие сквозь секции в верхней их части, натягиваются, и секции образуют кольцо внут­ ренним диаметром 176,2 м. Затем пространство каждой секции заполняется снизу водой, и секции погружаются. В нижней части они также стягиваются цепями или тросами, после чего образуется полый усеченный конус. Сверху на конус устанавливают кольцо 5, защищающее остров от волн и льда. Конус заполняют намывным грунтом 3 , вода при этом вытекает из шлюза 4. При демонтаже соединительные цепи ослабляют и опорожняют балластные ре-

зервуары, после чего конус всплывает и может транспортироваться на другое место.

Основание, защищенное кессонной бермой (рис. 1.77). Классификация: ПШ. 2 (основание островного типа, многоразового использования, передвиж­ ное). Заказчик: фирма «Мицуи». Состояние разработки: техническое предло­ жение. Район эксплуатации: море Бофорта, воды глубиной 3 м.

Рисунок 1.77 — Основание, защищенное кессонной бермой

Сооружение островного типа располагается внутри защитной бермы, образуемой двумя многоугольниками из стальных кессонов. Лед переползает через внешние кессоны и остается между многоугольниками. Кессоны до­ ставляются с завода-изготовителя на плаву и используются многократно.

Кессонный остров СМ (рис. 1.78). Классификация: IRM. 3 (основание островного типа, многоразового использования, передвижное). Заказчик: фирма «Эссо-Канада». Состояние разработки: доставлен в море Бофорта в 1982 г., эксплуатируется слета 1983 г. вводах глубиной 18,3 м. Ледовая обстановка: ледяные поля толщиной 2-3 м. Запас прочности обеспечивается при толщине ледяных полей 1,2-1,7.

Остров состоит из восьми кессонов с поперечным сечением в форме тра­ пеции, соединенных между собой в многоугольник с помощью двух рядов стальных тросов диаметром 76 мм. Каждый ряд состоит из восьми тросов. При большой глубине моря на дне строится берма. Расстояние от поверх­ ности моря до бермы 9,1 м. Внутри восьмиугольник из кессонов заполняется намывным грунтом. Отличительная особенность конструкции — шарнирное соединение между кессонами, благодаря которому конфигурация многоуголь­ ника под давлением льдов изменяется и нагрузка передается на намывной 1рунт внутри него. Проект разработан канадским отделением фирмы «Эссо рисорсиз», кессоны изготовлены фирмой «Хитачи зосен». Стоимость кессо­ нов 27 млн дол., острова и скважин — 50-60 млн дол.

Искусственный каменный остров NORPEX (рис. 1.79). Классификация: 1RP. 4 (основание островного типа, многоразового использования, стационар­ ное). Заказчики: фирмы «Моррисон-Кнудсен» и «Интернэшнл энджиниринг». Состояние разработки: техническое предложение. Район эксплуатации: мес­ торождение Хиберниа. Глубина моря от 30 до 150 м, на месте строительства острова — 90 м. Ледовая обстановка: блуждающие айсберги.

Рисунок 1.79 — Искусственный каменный остров

Остров строится слоями, по периферии которых укладываются в фор­ ме трапеции каменные глыбы 5, а внутренняя часть заполняется песком 7. NORPEX по конструкции напоминает обычный бутовый волнолом очень большого размера. Для обеспечения устойчивости под воздействием льда его масса должна достигать нескольких десятков миллионов тонн. В подводной части трапеции с откосами 1:5 формируют из глыб, масса которых достигает 5 т. Верхняя часть, воспринимающая давление льда и волн, армируется глы­ бами массой от 5 до 20 м 4 . Она имеет откосы со стороны Атлантического океана 1:5, с других сторон 1:3. Площадка острова размером 411 * 203 м, на которой размещаются буровые установки 2 и оборудование для подготовки

нефти и газа 7, защищена от волн стеной 3 . С нее бурились 50-70 нефтяных и водонагнетательных наклонных скважин б. Для танкеров сооружен защи­ щенный причал 8 шириной 100 м.

Передвижной кессон MAC (рис. 1.80). Классификация: IRM. 4 (основа­ ние островного типа, многоразового использования, передвижное). Заказчик: канадское отделение фирмы «Галф». Состояние разработки: пуск в эксплуата­ цию летом 1984 г. Район эксплуатации: канадский сектор моря Бофорта, воды глубиной 40 м (глубина погружения кессона 21,3 м). Ледовая обстановка: сплошные ледяные поля толщиной 5,2-8,2 м, торосы высотой до 21,3 м.

Рисунок 1.80 — Передвижной кессон

Стальным кессоном MAC можно заменить вершину обычного искусствен­ ного острова высотой 21,3 м. Он образует сплошной замкнутый контур. Для обеспечения устойчивости под воздействием льда его внутреннее пространст­ во (в плане размером 73 х 73 м) заполняется песком. Палуба 7 представляет собой пространственную ферму, обшитую изнутри стальным листом. Сверху кессона установлен кольцевой отражатель льда 2 . В верхних отсеках распола­ гаются резервуары с топливом 5, в нижних — насосное отделение 4. Насосы откачивают воду из кессона, поддерживая ее на определенном уровне 5. Кессон рассчитан на ежегодное перемещение. Его погружение и подъем осуществля­ ются путем заполнения и опорожнения балластных отсеков. Палуба, а также балластные отсеки обогреваются. Подводную берму, на которую устанавли­ вается кессон, необходимо сооружать предварительно — за год до монтажа.

Составной стальной кессон (рис. 1.81). Классификация: IRM. 5 (основа­ ние островного типа, многоразового использования, передвижное). Заказчики: фирмы «Англоу энерджи» и «Нейборс дриллинг». Состояние разработки: тех­ ническое предложение. Район эксплуатации: Арктика, воды глубиной 4-20 м.

Основание островного типа состоит из баржи восьмиугольной формы с бу­ ровым оборудованием, промежуточного и нижнего кессонов, поставленных

друг на друга. Баржа может использоваться без кессонов при глубине моря до 6 м. Высота промежуточного кессона 6 м, нижнего 8 м. Кессоны можно устанавливать на песчаную берму. Их число увеличивается в зависимости от глубины моря. Пространство внутри кессонов заполняется песком. Диаметр описанной окружности нижнего кессона 131 м. В качестве консультантов по разработке проекта привлекались фирмы «Соун вустер» и «Трай оушн».

Рисунок 1.81 — Составной стальной кессон

Арктический атолл APLA (рис. 1.82). Классификация: IPR. 5 (основание островного типа, многоразового использования, стационарное). Заказчик: фирма «Доум петролеум». Состояние разработки: техническое предложение. Район эксплуатации: море Бофорта, воды глубиной 61-76 м. Ледовая обста­ новка: ледяные острова высотой 60 м и диаметром от 9 до 17 км.

Рисунок 1.82 — Арктический атолл

Атолл предназначен для создания защищенного ото льдов незамерзающего порга. С этой целью вокруг территории порта строятся две подводные бермы с двумя проходами. Верши™ берм находятся на 20-25 м ниже уровня моря. На бермы устанавливаются бетонные кессоны, возвышающиеся над уровнем моря на 25 м. Кессоны заполняются песком. Песок используется также для

подпора кессонов с внутренней стороны атолла. Бермы намываются из дон­ ного грунта с откосом 1:5. При глубине моря 60 м для строительства атолла требуется 60 млн м3 насыпного материала. На территории порта располагают­ ся нефтяные скважины 7, пункт сбора и подготовки нефти 2 и причал с нефте­ наливным оборудованием. Танкеры 3 входят в порт через проходы в атолле.

Причальный нефтеналивной кессон (рис. 1.83). Классификация: IPR. 6 (основание островного типа, многоразового использования, стационарное). Заказчик: фирма «Эссо-Канада». Состояние разработки: техническое пред­ ложение. Район эксплуатации: море Бофорта, воды глубиной 24,4 м (глубина погружения кессона 15,2 м). Для защиты ото льда вокруг острова сооружается заглубленная в дно бутовая насыпь.

Рисунок 1.83 — Причальный нефтеналивной кессон

Специалисты фирмы «Эссо-Канада» считали, что причальный нефте­ наливной остров — перспективный вариант терминала для условий моря Бофорта. Конструкция состоит из внутреннего и внешнего стальных колец. Середина заполняется песком. Наружное кольцо армируется бетоном. В меж­ кольцевом пространстве устанавливаются переборки, образующие отсеки для хранения 95-160 тыс. м3 нефти. На верхней площадке кессона установлены нефтесборник 1 и нефтеналивное устройство с телескопической стрелой 2. Максимальная осадка танкеров 3 под погрузкой 18,3 м.

Кессонный остров (рис. 1.84). Классификация: IRP. 7 (основание остров­ ного типа, многоразового использования, стационарное). Заказчик: «Доум петролеум». Состояние разработки: сооружен в 1981 г. Район эксплуатации: месторождение Тарсит в море Бофорта в водах глубиной 22,3 м (глубина пог­ ружения кессона 6,4 м). Ледовая нагрузка: давление 2,8 МПа на узкую полосу высотой 2,1 м и 4,2 МПа на площадку размером 2,1 х 2,1 м.

Основание построено из четырех железобетонных кессонов, установлен­ ных на подводную берму с откосом 1: 5. Кессоны высотой 11,6, шириной

или передвижное). Заказчик: фирма «Текномаре». Состояние разработки: техническое предложение. Район эксплуатации: море Бофорта, воды глуби­ ной 30 м. Ледовая обстановка: дрейфующие ледяные поля толщиной 15 м. Суммарная ледовая нагрузка на основание 823 МН.

Рисунок 1.87 — Передвижная арктическая платформа

Платформа состоит из стального конуса, установленного на бетонную дис­ кообразную фундаментную плиту. В момент приближения айсберга стальной конус может быть снят, так как он удерживается на плите с помощью вакуум­ ной системы. Оборудование для добычи нефти расположено внутри конуса, имеющего двойную оболочку, а колонные головки и манифольды — в полос­ ти бетонной фундаментной плиты, армированной радиальными стальными пластинами и защищающей их ото льда, когда конус снят.

Арктическое ступенчатое основание (рис. 1.88). Классификация: BGP. 11 (основание, устанавливаемое на дно, гравитационное, стационарное). Заказ­ чики: фирмы «Бен Си Гервик» и «Сохайо». Состояние разработки: техничес­ кое предложение. Район эксплуатации: море Бофорта, шельф полуострова Лабрадор, воды глубиной 50-200 м. Ледовая обстановка: многолетние торо­ сы, дрейфующие ледяные поля и айсберги.

Благодаря уступам конструкция контактирует со льдом на относительно небольшой площади. В результате этого надвигающийся на основание лед скалывается и ломается. Расчеты показали, что общее воздействие ледовой нагрузки на ступенчатое сооружение на 50% меньше, чем на цилиндричес­ кое или коническое. К преимуществам такой конструкции относятся также универсальность в применении, возможность одновременного изготовления основных частей и высокая степень использования материалов при этом.