Классификация стационарных морских платформ

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Национальный Исследовательский  Иркутский Государственный Технический  Университет

Кафедра нефтегазового дела

 

 

 

Реферат на тему:

«Классификация стационарных морских платформ»

 

 

 

 

 

 

 

 

  Выполнил студент группы  НБ-09-1 :

Королёв Ю.А.

Проверил: Зайцев В.И.

 

 

 

 

 

 

Иркутск, 2012

Содержание

 

Введение 3

1.Техническая часть 5

1.1 Морские стационарные платформы 5

1.2 Область применения и классификация  морских стационарных платформ 7

1.3 Морские стационарные платформы  пирамидального (ферменного) типа 10

1.4 МСП башенного типа (ледостойкие  конструкции) 12

1.5 Упругие морские стационарные  платформы (глубоководные конструкции) 15

1.6 Гравитационные морские стационарные  платформы (ГМСП) 20

Список использованной литературы: 24

 

 

 

 

 

Введение

 

Морские буровые установки  принято классифицировать по двум признакам:

- по принципиальной конструктивной  схеме и положению в рабочем  состоянии сооружения (средства), служащего  основанием (монтажной базой) бурового  оборудования;

- по условной предельной  глубине бурения, т.е. по признаку, являющемуся основным для сухопутных  буровых установок.

По особенностям основания (монтажной базы), все буровые установки принято классифицировать следующим образом: стационарные - свайные, опорно-свайные, опорные; передвижные опорные - самоподъемные, с погружным корпусом; безопорные - полупогружные, буровые суда.

Конструкция стационарной платформы  определяется, во-первых, условиями  окружающей среды, а во-вторых, принятой схемой разработки.

К условиям окружающей среды  относятся: глубина моря, волновые, ветровые, сейсмические и ледовые  нагрузки, течения, физико-механические свойства грунтов, слагающих дно  в месте установки платформы. Проекты разработки и оснащения  морских нефтегазовых месторождений  предусматривают определение количества наклонно направленных скважин, располагаемых  на одной платформе (10 - 30 и более  в зависимости от геологических  условий месторождения), и всего  комплекса оборудования для подготовки, транспортировки и хранения нефти. Сочетание всех перечисленных факторов определяет нагрузки на сооружение, а  отсюда и его конструктивное решение.

Стационарное основание  связано с морским дном и передает на него вес бурового оборудования и все нагрузки, возникающие в  период строительства скважины. Конструкция  стационарного основания зависит  от условий, для которых оно предназначено, и в первую очередь от глубины  моря. Наиболее простым видом стационарного  основания является свайное.

Свайные основания используют при сравнительно небольших глубинах моря - порядка 15-26 м и реже до 40 м. Для их создания в морское дно  забивают сваи, на них сваривают  конструкцию платформы, делают настил и монтируют основное и вспомогательное  буровое оборудование. При глубине  моря до 15-20 м для сообщения с  буровыми, подвоза оборудования, инструмента  и материалов на сваях можно прокладывать эстакады. Если глубина моря превышает 20 м, то строительство эстакад становится экономически нерациональным.

Основное преимущество свайных  оснований - их низкая стоимость по сравнению с другими видами оснований, недостаток - в ограничении области  применения малыми глубинами моря (25 - 40 м) и невозможность многократного  использования.

Стационарные опорно-свайные  и опорные основания позволяют  проводить буровые работы до глубин моря порядка 150 м. Стационарная буровая  платформа состоит из двух частей: подводной и надводной. Подводная часть включает один или несколько опорных блоков. Наиболее широко применяют опорные блоки пирамидальной формы. Надводная часть имеет одну или несколько секций и представляет собой пространственный каркас. Все оборудование может быть размещено на одном уровне (палубе) или на двух. Двухъярусное размещение позволяет сократить размеры площадки. В этом случае на нижней палубе устанавливают растворный узел, буровые насосы, блок очистки бурового раствора, устьевое оборудование. Все остальное буровое оборудование выносят на верхнюю палубу. Здесь же располагают жилые помещения и вертолетную площадку. У стационарных платформ опорно-свайного типа после установки в заданном пункте забивают сваи внутри опорных колонн и затем цементируют их.

 

1.Техническая часть

1.1 Морские стационарные платформы

 

На первом этапе развития конструкций первое металлическое  свайное основание было разработано  Н.С.Тимофеевым, металлические сваи которого погружались методом забуривания. После бурения шурфов под сваи и установки и цементирования свай в морском дне пролётное строение собиралось и сваривалось на месте строительства.

В 1940 г. Б.А. Рагинский предложил крупноблочную конструкцию верхнего строения морского основания, которая устанавливалась и монтировалась на зацементированных сваях. Применение крупноблочных элементов заводского изготовления резко сократило время строительства.

В процессе разработки морских  месторождений потребовалось надежное сообщение между отдельными объектами, расположенными на морских стационарных основаниях. Доставка грузов на судах  при волнении свыше 4 баллов и ветре  свыше 5 баллов была затруднена. Кроме  этого, несудоходность акватории в местах разработки (например, район Нефтяных камней) обусловила создание эстакад как средств сообщения между объектами существующего промысла.

Следующим шагом в развитии конструкций было создание металлических  стационарных оснований ЛАМ конструкции  Л.А. Межлумова, оснований МОС конструкции Л.А. Межлумова, С.А. Оруджева и Ю.А. Саттарова. В 1976 г. на месторождении им.28 апреля построено стационарное металлическое основание на глубине моря 84 м.

В зарубежной практике освоение морских нефтяных месторождений  также было начато с применением  стационарных оснований на деревянных сваях. Характерной особенностью американской практики строительства стационарных морских оснований было использование  железобетонных и бетонных конструкций  в виде кессонов, массивов, отпускных  колодцев и свай. Например, основание  Коллинса, представляющее собой цилиндрическую бетонную колонну-массив диаметром 5,8 м, погруженную в грунт на требуемую глубину. Применялись гигантские массивы на кессонах с размером в плане 12 20 м, по периметру которой забивали ряд шпунтовых свай. Все пространство, окруженное шпунтовым рядом, засыпалось песком. Ввиду высокой стоимости эти конструкции не получили широкого распространения. На Марокарибском озере на глубинах до 30 м устанавливали железобетонные стойки диаметром 1,5 м с толщиной стенок 15 см и общей длиной 55 - 60 см, на которых строили основание.

На меньшей глубине  применяли сваи 60 60 см, которые забивали в грунт с помощью паровых копров. Металлические стационарные морские основания для бурения скважин и добычи нефти за рубежом начали свое развитие с простейших конструкций на глубину 6 м до сложных конструкций на глубины до 305 м и более.

Вторым этапом в развитии конструкций морских гидротехнических сооружений для бурения скважин  и добычи нефти было создание морских  стационарных платформ (МСП), состоящих  из опорной части, массивного моноблока  и съемного многопалубного верхнего строения. Особенность этих конструкций - применение массивных блоков (модулей) заводского изготовления, укомплектованных определенным технологическим оборудованием  и размещаемых на разных по высоте палубах многопалубного верхнего строения стационарной платформы. Это обеспечило одновременное проведение буровых  работ и добычу нефти.

Наиболее ускоренное развитие конструкций морских стационарных платформ произошло при освоении нефтяных и газовых месторождений  Северного моря. Наряду с массивными стационарными металлическими платформами, закрепляемыми к морскому дну  сваями, в Северном море широко применяются  массивные железобетонные платформы  гравитационного типа. Используют также  конструкции комбинированные: низ  конструкции изготовляют из железобетона, а верх - из металла. Для глубоководных  акваторий имеется ряд разработок платформ с натяжными опорами.

 

1.2 Область применения и классификация  морских стационарных платформ

Морская стационарная платформа — уникальное гидротехническое сооружение, предназначенное для установки на ней бурового, нефтепромыслового и вспомогательного оборудования, обеспечивающего бурение скважин, добычу нефти и газа, их подготовку, а также оборудования и систем для производства других работ, связанных с разработкой морских нефтяных и газовых месторождений (оборудование для закачки воды в пласт, капитального ремонта скважин, средства автоматизации морского промысла, оборудование и средства автоматизации по транспорту нефти, средства связи с береговыми объектами и т. п.).

При разработке морских  месторождений в основном два  главных фактора определяют направление  работ в области проектирования и строительства гидротехнических объектов в море. Такими факторами  являются ограничения, накладываемые  условиями окружающей среды, и высокая  стоимость морских операций. Эти  факторы в основном обусловливают  все решения в проектировании и конструировании МСП, выборе оборудования, способов строительства и организации работ в данной акватории моря. Таким образом, МСП являются индивидуальными конструкциями, предназначенными для конкретного района работ. 

В последние годы, в связи с широким разворотом работ по освоению морских нефтяных месторождений в различных районах Мирового океана, предложен и осуществлен ряд новых типов и конструкций МСП. Эти типы и конструкции МСП различают по следующим признакам: способу опирания и крепления к морскому дну; типу конструкции; по материалу и другим признакам.

                            

Рис. 20-Классификация   глубоководных МСП 

 

 

По способу опирания и крепления к морскому дну МСП бывают свайные, гравитационные, свайно-гравитационные, маятниковые и натяжные, а также плавающего типа, по типу конструкции сквозные, сплошные и комбинированные, по материалу конструкции — металлические, железо-бетонные и комбинированные. Сквозные конструкции выполняются решетчатыми. Элементы решетки занимают относительно небольшую площадь по сравнению с площадью граней пространственной фермы. Сплошные конструкции (например, бетонные) непроницаемы по всей площади внешнего контура сооружения.

На рис. 20 приведена   классификация глубоководных МСП.                            

На  первом уровне классификации проведено деление МСП на жесткие и упругие. По мнению авторов, такое деление является объективным, так как оно отражает конструкцию платформы (размеры, конфигурацию) и указывает период собственных колебаний, который у жестких составляет 4—6 с и упругих превышает 20 с, а в отдельных случаях достигает 138 с

На  втором уровне классификации  жесткие конструкции классифицированы по способу обеспечения их устойчивости под воздействием внешних нагрузок на гравитационные, свайные и гравитационно-свайные. В первом случае сооружение не сдвигается относительно морского дна благодаря собственной массе и во втором — оно не смещается из-за крепления его сваями. Гравитационно-свайные сооружения не сдвигаются благодаря собственной массе и системе свай. 

Третий уровень  классификации жестких МСП характеризует материал конструкции: бетон, сталь или бетонсталь.

Упругие конструкции  на втором уровне по способу крепления разделены на башни с оттяжками, плавучие башни и гибкие башни. (рис.21).

Башни с оттяжками  сохраняют свою устойчивость системой оттяжек, понтонов плавучести и противовесов. Плавучие башни подобны качающемуся  маятнику, они возвращаются в состояние равновесия с помощью понтонов плавучести, расположенных в верхней части конструкции. Гибкие башни отклоняются от вертикали под действием волн, но при этом они, подобно сжатой пружине, стремятся возвратиться в состояние равновесия.

Рис.21 Схемы   МСП,   применяемые   на Каспийском море: а — четырехблочная МСП; 1 — опорный блок; 2 -верхнее строение; 3 — подвышенные конструкции; 4 — буровая вышка; 5 — причально-посадочное устройство; 6 — водоотделяющая колонна (обсадная); 7 — свайный фундамент; б" — двухблочная МСП; 1— опорный блок; 2 — верхнее строение; 3 — причально-посадочное устройство; 4 — буровая вышка; 5 — водоотделяющая колонна; 6 — свайный фундамент; в — моноблочная МСП; 1 — опорный блок; 2 — верхнее строение, модули; 3 — буровая вышка; 4 — водоотделяющая колонна; 5 — свайный фундамент; 6 — причально-посадочное устройство

На последнем  уровне классификации имеется 10 групп  конструкций, каждая из которых обозначается начальными буквами слов английского языка, например RGS — риджит гревити стил (жесткая гравитационная стальная), RGC (жесткая гравитационная бетонная) и т. д.

Из рассмотренных  в работе 40 конструкций глубоководных МСП (глубина моря более 300 м) 76% составляют жесткие, в том числе 45% стальные ферменные со свайным креплением, 26% гравитационные и 5% гравитационно-свайные. Среди упругих МСП 13% плавучие башни, 8% башни с оттяжками и 3% гибкие башни. Отмечено увеличение доли проектов стальных опор в зависимости от глубины моря. При глубинах моря 305— 365 м стальные опоры составляют 13%, а при глубинах от 365 до 520 м — 50%. Из выполненных проектов 79% — стальные опоры, 15% — бетонные и 6% — стальбетод.