Теги: водные средства транспорта   плавучие средства   судостроение   разработка месторождений отдельных видов полезных ископаемых   нефтяная промышленность  

ISBN: 978-5-903002-68-9

Год: 2016

Похожие

Статистические методы прогноза нефтеотдачи и оценки эффективности воздействия на пласт

Фазовые превращения при разработке месторождений нефти и газа

Промыслово-геологическое обеспечение систем добычи газа

Нефтегазовая энциклопедия Т.3. Р-Я

Текст
                    ~ ФГУП «КРЫЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
~ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР»
МОРСКИЕ
HEФTErAЗOJIO&ЬIBAIOWИE
ПЛАТФОРМЫ
ИСТОРИЯ 1 СОВРЕМЕННОСТЬ 1 ПЕРСПЕКТИВЫ
Аналитический обзор


ФГУП «КРЫЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
НАУЧНЫЙ ЦЕНТР»
МОРСКИЕ
НЕФТЕГАЗОJIО&ЬIВАЮЩИЕ
ППАТФОРМЬI
ИСТОРИЯ 1 СОВРЕМЕННОСТЬ 1 ПЕРСПЕКУИВЫ
Аналитический обзор
Санкт-Петербург


УДК 629.563.2
ББК 33.36
М79
Под общей редакцией исполнительного директора ФГУП «Крыловск.ий
государственный научный центр» МА. Загородникова
М 79 Морские нефтегазодобывающие платформы: история, современность, перспективы.
Аналитический обзор. - СПб.: ФГУП «Крыловский государственный научный
центр», 2016. - 352 с., ил.
ISBN 978-5 -903002-68-9
© ФГУП «Крыловский государственный научный центр»


СОДЕРЖАНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И АББРЕВИАТУР
ВВЕДЕНИЕ
1. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ОСОБЕННОСТИ ПЛАТФОРМ
1.1 . Основные элементы
1.1 .1 . Стационарные платформы
1.1 .2 . Плавучие nлатформы
1.2 . Основные особенности
2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЛАТФОРМ
2.1 . Основные классификационные признаки
2.2 . Классификация
З. ИСКУССТВЕННЫЕ ГРУНТОВЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ОСТРОВА
3.1 . Общие сведения
3.2 . Особенности nроектирования
3.2 .1 . Внешние условия
3.2 .2 . Площадь территории и форма острова в nлане
3.2 .3 . Материал ядра острова
3.2 .4 . Конструкции крепления откосов
З.З. Сnособы формирования грунтового ядра
3.3 .1 . Намыв
3.3 .2 . Отсыпка
3.4 . Опыт строительства и эксплуатации искусственных грунтовых
островов в море Бофорта
3.4 .1 . Остров Endicott
3.4 .2 . Остров Northstar
3.4 .3 . Остров Oooguruk
3.4 .4 . Остров Nikaitchuq
3.5 . Искусственные грунmвые острова месторождения Кашаган
3.6 . Искусственные грунтовые острова для месторождения
Круэенштернское-море
3.6 .1 . Грунтовый остров
3.6 .2 . Транспортно-технологическая дамба
3.7 . Аварии
4. СТАЦИОНАРНЫЕ ПЛАТФОРМЫ
4.1 Свайные эстакады
4.2. Платформы с ферменным опорным основанием
4.2 .1. Общие сведения
4.2 .2. Строительство джекетов и операции в море
4.2 .3. Блок-кондукторы с джекетам и
4.2 .4. Ледастойкие свайные блок-кондукторы
4.3. Гравитационные платформы
7
11
15
15
15
15
16
18
18
20
34
34
34
35
35
36
36
37
37
38
39
39
42
45
49
50
51
53
55
55
59
59
59
59
62
84
85
97
3


4.3.1 . Общие соображения
97
4.3.2 . Платформы с железобетонными опорными основаниями
98
4.3.3 . Платформы со стальными опорными основаниями
114
5. ПОДВОДНЫЕ ДОБЫЧНЫЕ КОМПЛЕКСЫ
117
5.1 . Общие соображения
117
5.2 . Состав
119
5.3 . Морские операции и обслуживание
122
5.4 . Подводные добычные комплексы в России
128
6. ПЛАВУЧИЕ ПЛАТФОРМЫ
130
6.1 . Общие соображения
130
6.2 . Классификация
130
6.3 . Платформы типа FPSO
132
6.3 .1. Общие сведения
132
6.3 .2. FPSO с круговым вращением
133
6.3 .3. FPSO, не имеющие возможности кругового вращения
151
6.3 .4. Статистические сведения о распределении FPSO
154
6.4 . Платформы типа TLP
161
6.4 .1. От воздушного шара до нефтегазодобывающей платформы
с остановкой на батисфере
161
6.4 .2. TLP Hutton и ее безответная любовь к Приразломной платформе
167
6.4 .3. Классификационные признаки
169
6.4 .4. Статистические сведения
173
6.5 . Платформы типа SPAR
175
6.5 .1. Исторический экскурс
175
6.5 .2. Нефтегазовая SPAR
178
6.5 .3. Статистические сведения
181
6.5 .4. SPAR Aasta Hansteen
185
6.6 . Платформы типа BUOY
189
6. 7 . Полупогружные платформы
195
6.8 . Сравнение плавучих nлатформ
199
7. ПЛАТФОРМЫ В РОССИИ
202
7.1 . Особенности Российского шельфа и судостроительных мощностей,
nригодных для строительства морских нефтегазопромысловых сооружений 202
7.2 . Общие сведения о морских нефтегазопромысловых сооружениях
в России
203
7.3 . Дальневосточные платформы
207
7.3.1. Платформа Molikpaq
207
7.3.2. Платформа «Лунская»
212
7.3.3. Платформа «Орлан» (проект «Сахалин-1»)
215
7.4 . Платформа «Приразломная»
218
7.5 . Комnлекс платформ на месторождении D-6
230
7.6 . Комnлекс платформ на месторождениях Северного Каспия
233
7.6.1. Месторождение им. Ю. Корчагина
233
7.6.2. Месторождение им. В. Филанавекого
234
'


8. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПЛАТФОРМ
8.1 . Общие соображения
8.2 . Классификация месторождений нефти и газа
8.2 .1 . Классификация месторождений
8.2 .2 . Состав нефти и газа
8.3 . Принципиальная схема подготовки пластового продукта
8.4 . Основное оборудование
8.4 .1 . Подготовка нефти
8.4 .2 . Подготовка газа
8.4 .3 . Подготовка и утилизация пластовой воды
8.4 .4 . Подготовка морской воды для поддержания пластового давления
8.4 .5 . Коммерческий учет углеводородов
8.4 .6 . Факельное устройство
8.4 .7 . Основные принципы расположения технологического оборудования
9. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЛАТФОРМ
НА РАННИХ СТАДИЯХ
9.1 . Общие положения
9.2 . Гравитационные платформы с опорным основанием кессонного типа
9.2 .1 . Общие соображения
9.2 .2 . Оценка основных характеристик верхнего строения
9.2 .3 . Оценка основных характеристик опорного основания
9.2 .4 . Взаимодействие стационарных морских сооружений со льдом
9.2 .5 . Волновые нагрузки
9.2 .4 . Определение основных параметров морской
транспортно-технологической системы вывоза нефти
9.2 .5 . Определение основных параметров системы снабжения
10. РАЗМЫВЫ ДОННОГО ГРУНТА
10.1.0бщие соображения
10.2 . Модельные испытания размыва
10.2 .1. Испытания моделей блоков опорного основания центральной
технологической платформы месторождения им. В. Филанавекого
10.2 .2. Испытания модели платформы «Приразломная»
10.3 . Технические средства борьбы с размывами
10.3 .1. Волноломы
10.3 .2. Барбатирование
10.3 .3. Жертвенная берма
10.3 .4. Каменная наброска
10.3 .5. Гибкие бетонные маты
10.3 .6. Мешки/маты с песком
10.3 .7 . Габионы
10.3 .8. Маты с искусственными водорослями
10.3 .9. Геотекстильное полотно
11. АВАРИИ ПЛАТФОРМ
11.1. Общие соображения
11.2. Статистические сведения об авариях платформ
237
237
237
237
237
239
240
240
242
244
247
248
248
250
255
255
255
255
256
256
259
268
269
280
283
283
284
285
288
288
289
289
290
290
294
296
298
298
302
309
309
313
5


11 .2 .1 . Общая статистика
313
11.2.2 . Стационарные платформы
315
11.2.3 . Плавучие платформы
318
12. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЛАТФОРМ В ДРУГИХ ЦЕЛЯХ
320
12.1 . Электростанции
320
12.1 .1 . Ветряные оффшорные
320
12.1 .2 . Электростанция для работы на газе
322
12.2 . Плавучие радиолокационные станции
324
12.3 . Стенды для размагничивания
324
12.4 . Искусственные острова
325
12.4 .1 . «Древние» искусственные острова
325
12.4 .2 . Современные искусственные острова
328
12.4 .3 . Проекты экзотических плавучих островов
330
12.5 . Мобильная морская база
331
выводы
333
ПРИЛОЖЕНИЕ. Ледовая нагрузка на стационарные морские сооружения
340
6


ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И А&&РЕВИАТУР
дНО «МТБ»
БК
Б-К
БС
БУ
БУПГ
воэ
ВПА
ВРК
вс
ВТУ
гвк
гис
ГМУ
ГРЩ
ГТ «Инспект»
ДИМ
до
жк
иго
ио
кмс
Крыловекий Центр
КУПОН
Л Б-К
МБ
мкм
млсп
мо
мсп
ММБ
мнгс
мпс
НТУ
нх
00
ОПА
ох
ПА
ПБ
ПБУ
пдк
пк
Акционерное неком мерческое общество «Морские технологии
и безопасность»
Буровой комплекс
Блок-кондуктор
Буровое судно
Береговая установка
Береговая установка подготовки газа
Ветровая оффшорная электростанция
Водолазный подводный аппарат
Винторулевая колонка
Верхнее строение
Высший теоретический УРОВень моря
Глубоководный водолазный комплекс
Гаоинформационная система
Гидрометеорологические условия
Главный распределительный щит
000 «НПФ «ГТ «Инспект»
Динамическая имитационная модель
Добывающий остров
Жилой комплекс
Искусственный грунтовый остров
Искусственный остров
Краново-монтажное судно
ФГУП «Крыловский государственный научный центр»
Комплексное устройство прямой отгрузки нефти
Ледастойкий блок-кондуктор
Морской буксир
Месторождение Крузенштернское-море
Морская ледостойкая стационарная платформа
Морские операции
Морская стационарная платформа
Мобильная морская база
Морское нефтегазовое сооружение
Морская транспортно-технологическая система
Наинизший теоретический УРОВень моря
Нефтехранилище
Опорное основание
Обитаемый подводный аппарат
Основные характеристики
Подводный аппарат
Портовый буксир
Плавучая буровая установка
Подводный добычной комплекс
Программный комплекс
7


пнг
пнм
пнх
ПОУ
ППБУ
ппд
ПР
ПУО
пэс
РЛС
Севмаш
ск
СПБУ
СРЗ
ссз
тк
тмо
тпт
ТСБ
ТУБ
тэо
УВ
УГЗБМ
УКПНиГ
ФУ
ЦКБ «Коралл»
ЦКБ «МОНОЛИТ»
ЦПУ
цтп
эк
ЗУ
яшл
ADS
BUOY
DDS
DTS
DP
ЕТ
fall-pipe
FDPSO
FLIP
FPO
8
Попутный нефтяной газ
Приразломное нефтяное месторождение
Плавучее нефтехранилище
Палубное оборудование и устройства
Полупогружная плавучая буровая установка
Повышение пластового давления
Палуба-рама
Подводное устьевое оборудование
Плавучая электростанция
Радиолокационная станция
ОАО «ПО «Севмаш»
Строительные кильблоки
Самоподъемная ПБУ
Судоремонтный завод
Судостроительный завод
Технологический комплекс
Теория массового обслуживания
Транспортные передвижные тележки
Транспортно-спусковая баржа
Трубаукладочная баржа
Технико-экономическое обоснование
Углеводороды
Универсальные гибкие защитные бетонные маты
Установка комплексной подготовки нефти и газа
Факельное устройство
дО «ЦКБ «Коралл»
дО «ЦКБ «МОНОЛИТ»
Центральный пост управления
Центральная технологическая платформа
Энергетический комплекс
Энергетическая установка
Я корно-швартовная линия
Atmospheric Diving Suit- самоходный привязной скафандр
Платформа в виде буя малого удлинения
Deep Dгaft SemisubmersiЫe- полупогружная платформа с боль­
шой осадкой
Dry Tree Semi - полупогружная платформа с надводным заканчи­
ванием скважин
Dynamic Position -динамическое позиционирование
External Turret- внешняя турель
Судно с адресной доставкой камня на грунт
Floating Drilling Production Stoгage Offloading - плавучее сооруже­
ние для бурения скважин, добычи продукта, доведения его до то­
варного состояния, хранения и отгрузки
Floating lnstrument Platform - плавающая измерительная платформа
Floating Production Offloading - плавучее сооружение для добычи
продукта, доведения его до товарного состояния и отгрузки


FPSO
FPU
HiLoad
IT
JSY
LNG
LPG
ROV
RTM
SPAR
sscs
SSP
STL
STP
TLP
ТУ
WL
Floating Production Storage Offloading - плавучее сооружение для
добычи продукта, доведения его до товарного состояния, хранения
и отгрузки
Floating Production Unit- плавучее добывающее сооружение
Система отгрузки нефти с самоходным буем с динамическим пози­
ционированием
lnternal Turret- внутренняя турель
Jacket Soft Yoke - система швартовки к джекету
Liquid Natural Gas - сжиженный природный газ
Liquid Petroleum Gas - сжиженный нефтяной газ
Remote Operated Vehicle - телеуправляемый подводный аппарат
Riser Turret Mooring - внешняя турель с райзерным буем
Seagoing Platform for Acoustic Research - мореходная платформа
для акустических исследований
Seabed Scour Contгol Systems - маты с искусственными водорос­
лями
SemisubmersiЫe Platform - полупогружная платформа
Submerged Turret Loading- система с всплывающим буем для от­
грузки
Submerged Turret Production - система с всплывающим буем для
добычи
Tension Leg Platform- платформа с натяжными якорно-швартовны­
ми линиями
Tower Yoke- система швартовки к башне
Ватерлиния
9


ВВЕДЕНИЕ
Мы приветствуем всех уважаемых читателей~ ocиmmnmx три предыдущих аналити­
ческих обзора~ посвящеШIЫХ~ в основном~ ~mавучим буровым установкам (ПБУ)- са­
моподъемным (СПБУ)~ полупогружным (IШБУ)- и буровым судам (БС).
Мы обещали (и держим слово) рассказать о следующих, самых главных, морских
нефтегазовых сооружениях (МНГС) - платформах~ обеспечивающих добычу углево­
дородного сырья~ в чем~ собственно~ и состоит смысл освоения месторождений. Без­
условно~ и все остальные технические средства~ участвующие в освоении~ в широком
смысле этого слова, морских нефтегазовых месторождений, также важны и~ самое
главное, необходимы~ поскольку представляют неразрывную технологическую цепь.
Если убрать хотя бы одно звено, то~ несмотря на кажущуюся непрерывность~ при по­
пытке потянуть за длинную цепь сдвинется лишь ее часть~ и результата мы не достиг­
нем. Конечно~ эта цепь «растянута» во времени~ возможны перерывы~ иногда доволь­
но длительные, например, после выполнения сейсмики или поисково-разведочного
бурения~ но все равно: освоение - это единый процесс~ и нужны весьма разнообраз­
ные технические средства~ будь то сложнейшая платформа или простой буксир.
Среди МНГС IШатформы держат пальму первенства по следующим причинам.
•
Они оmщетворяют существо освоения морских нефтегазовых месторождений~ по­
скольку являются звеном, непосредственно связывающим глубинную залежь угле­
водородов (УВ) с «внешним миром» посредством скважин~ проходящих до 15 км
в грунте и еще несколько километров в воде.
•
Платформы являются самыми многочисленными и самыми разнообразными соо­
ружениями~ поскольку накрепко привязаны к конкретным месторождениям, с при­
сущими только им особенностями природных, «нефтегазовых» и иных условий.
•
Необходимость доведения добываемого IШастового продукта до товарного состо­
яния требует наличия соответствующего технологического оборудования, что де­
лает IШатформы самыми сложными и опасными сооружениями - зачастую на них
одновременно выполняется и бурение~ и эксплуатация скважин. В ряде случаев на
IШатформах предусматривается и хранение нефти с непосредственной отгрузкой
танкеру. Таким образом~ некоторые IШатформы представляют сочетание опасной
ПБУ с опасными процессами выделения УВ из пластового продукта и опасного
танкера- воистину, гремучая смесь!
•
Сложность IШатформ~ с учетом относительно больших глубин моря в месте уста­
новки, приводит к значительным габаритам и массам. Например, построенная
11


Так ВЫГЛАДЯТ С8М8А
высокая «гибкая
башня» на фоне
небоа<реба Empire
State Вuilding и
Эйфелевой башни
и самый тяжелый
в мире тролль!
в ховце 90-х rт. фермеиная стальная платформа <<Petronius», вазванная ее созда­
телями «гибкой башней» (compliant tower), имеет высоту 640 м(!). Общая масса
построенной в те же годы железобетонвой шпrrформы «Tro11 А>> высотой oi<OJio
480 м составляет свыше 680 тыс. т (!).
• Сложность и больпmе габариты платформ предопределяют и самые высохие за­
траты денежных средств как на их строительство (упо:мииавшаяся: платформа
«Troll А>> в ценах ковца 90-х гг. сrоила 650 МJП1 дwш.), так и на морские операции
по установке и монтажу платформ на месторождениях.
• Значительные затраrы денежных средств в сочетании с весьма опасными произ­
водствами приводят к большим рискам, во объективная потребность в уrnеводо­
родвом сырье заставляет на них идти. В КОJЩе концов, кто не рискует, тот не пьет
шампанского!
Мы надеемся, что читатель знаком с нашими предыдущими книгами и достаrочио
подrотовлен к звахомству с самыми сложными сооружевия::ми морской нефтегазовой
индустрии.
Обзор рассчитан как на специалистов, заиимающихся проблемами освоения мор­
ских :в:ефтегазовых месторождевий, так и на широкий круг шt:жеверного сообщества
вефт:а::н::иков и судостроителей, ивтересующихся океавотехникой. Он, безусловно,
будет полезен студентам судостроительных и нефтеrазовых специальностей, решив­
ших посвятить себя создаmпо сложнейшей техники освоения шельфа.
Обзор под общей реда:кцией исполнительного директора ФГУП <<Крыловский
государственный научный центр» (далее Крыловекий Центр), кандидата э:коно:ми­
чесiСИХ наук М.А. Загородни:кова подготовлеи груmrой специалистов Крьшовскоrо
Центра и Корпорации GT, длительвое время профессионально заиимающи:хся вопро­
сами прое:к:тирования: технических средств освоевия: морских месторождений нефти
и газа, в.к:лючая: платформы, искусственные острова и т.п.
12


Авторский коллектив
От Крыловекого Центра:
Крупнов Г.К. - г.лавный конструктор океанотехники, руководитель коллектива;
Обидин Ю.И. - главный конструктор по морским технологиям;
Григорьев А.М. - старший научный сотрудник;
Халякова Д.Ф. - научный сотрудник, к.т.н.;
Гущин И.В. -руководитель группы переводов, инженер-переводчик 1 категории;
Сазонов К.Е. -начальник лаборатории, старпmй научный сотрудник, д.т.н.;
ВербiЩКИЙ С.В.- начальник сектора- г.лавный конструктор, к.т.н.;
Денисов В.И. - заместитель начальника лаборатории, к.т.н.;
Кузнецов А.А. -заместитель начальника отделения по экспериментальной базе;
Таровик О.В. -научный сотрудник, к.т.н.;
Кондратенко А.А. - инженер.
От Корпорации GT:
Гончаров А.С. - директор 000 «ГТ Север»;
Мищенко С.М.- технический консультант 000 «НПФ <<ГТ ИнспеКТ>>, старший
научный сотрудник, к.т.н.
При подготовке обзора использовались маrериалы сети Интернет, симпозиумов,
конференций, выставок и других доступных изданий, а также базы данных и опыт
Крыловекого центра и Корпорации GT по проектированию технических средств ос­
воения морских месторождений нефти и газа.
Все замечания по настоящему обзору и предложения по совершенствованию по­
добных изданий просим отправлять по адресу У_OЬidin@ksrc.ru.
Итак, вперед, уважаемый читатель, наберись терпения - ведь впереди нас ждет
увлекательная встреча с платформами во всем их великолепном техническом разноо­
бразии, в очередной раз символизирующими победу человеческого разума над сила­
ми природы при максимально бережном к ней отношении!
Однако прежде чем отправиться в долгий пуrь, присядем на дорожку и зададим
себе вопрос: а, собственно говоря, что мы понимаем под термином «nлатформа»?
Часто в отечественной и зарубежной периодике происходит смешение понятий:
терминами «nлатформа>> и «установка>> по причине пекоторой схожести обозначают­
ся одни и те же сооружения. В основном, это относится к ПБУ, которые часто назы­
вают «буровыми платформами». Чтобы не было пуrаницы, еще в обзоре по СПБУ
мы договорились, что термин «ПБУ - Mobile Offshore Drilling Unit!R.ig» относится
к плавучим сооружениям, выполняющим только бурение поисково-разведочных
и эксплуатационных скважин без дальнейшей их эксплуатации. Устанавливаемое на
ПБУ в ограниченном объеме технологическое оборудование используется кратковре­
менно, лишь при опробовании скважин по достижении продуктивных горизонтов.
Дать такое же простое определение термину «nлатформа - platfonm> в контексте
рассматриваемых вопросов, как ни странно, не так-то просто в силу весьма большого
разнообразия платформ, в первую очередь, по функциональному назначению и архи­
тектуре. Даже широко распространенный термин «нефтегазодобывающая платфор­
ма>> не охваrывает их гамму полностью, поскольку имеются сооружения, на которых
из-за отсутствия скважин добыча не производится, а выполняется только сбор про­
дукции от скважин, пробурепных на других сооружениях, подготовка к транспорту
и, в общем случае, хранение и отгрузка. Это так называемые технологические плат-
13


формы. Поэтому бьшо бы более правильным перед словом «IШатформа>> указывать
на ее назначение. Однако для разговора о некоторых, достаточно многочисленных,
признаках IШатформы необязательно знать о ее назначении: например, тип опорного
основания (ему практически все равно, какие фушщии несет его верхнее строение),
материал корпусных конструкций и т.д.
Поэтому в настоящем обзоре для краткости принято, что Шiатформа - это мор­
ское нефтегазопромысловое сооружение, которое прямо или косвенным образом
(только технологическая подготовка продукта) связано с эксiШУатацией скважин.
При необходимости мы будем указывать ее конкретное назначение- буровая, тех­
нологическая и т.п.
Зачастую термином <<ПЛатформа» обозначаются сооружения, также устанавливае­
мые на нефтегазовых месторождениях, но не связанные напрямую с эксплуатацией
скважин. В этом случае, чтобы не возникло путанiЩЫ, мы обязательно будем гово­
рить об их назначении - жилая, газоперекачивающая или другая IШатформа.
Теперь точно- в путь без тени сомнений, страхов и упреков!


1.0СНОВНЫЕ ЭnЕМЕНТЫ И ОСО&ЕННОСТИ
ППАТФОРМ
1.1. Основные аnементы
1.1 .1 . Стационарные nпатформы
Любая стационарная надводная: платформа состоит из следующих основвых эле­
ментов:
• опорное основание (00), осущеСТJШЯющее ковтакт с донным грунтом;
• верхнее строение (ВС);
• система райзеров, соедкв.я:ющих устья сква:ж::ии с ВС.
На ВС размещается основное оборудование плаrформы - буровое, технологиче­
ское, а также энергетический, жилой комплексы и т.п.
В rравитаци:овиых платформах, если требуется:, в 00 располагается нефтехрави­
лище с сопутству.ющим оборудова:вием и системами. Кроме того, дл:я создав:и.я нуж­
ной прижим:в:ой силы в 00 таких nлатформ размещается, иногда в большом JСОЛИ'IIе­
стве, твердый балласт- бетон, гематит и т.д.
В ферменвых 00 расnолагаются: сваи, которыми платформа крепится к донному
грушу.
ОсновИЪiе элементы Шiатформ с фермеННЪIМИ и кессонными основаниями показа­
вы на рис. 1.1.
1.1.2. Ппавучие nлатформы
На таких платформах, :которые ни на 'ЧТО не опираются, кроме воды, вместо 00 име­
ется Шiавучий корпус того ИJП1 иного архитеК'l)'Рво-конструкти:вного типа. Посколыс:у
плаrформу под действием внешних сил от природных факторов (ветер, волнение и те-
а)
б)
Рмс. 1.1 . Основные элементы пnатформ, конmктирующих с донным rрунтом: а) с ферменным
свайным 00; б) с кессонным гравИ18Ционным 00. 1 - ВС; 2 - 00; э- система сталЬl-lых райэеров;
4 - свайное крепnение к донному rрунту; 5- нефтехр&нилище; 6 -твердый балласr
15


чение) необходимо удерживать в нужном горизонтальном положении относителъв:о
скважин, предусмшриваются различные системы удержания (позJЩиовировавия),
включающие яхоря, как правило, повьппевной держащей силы, якорные цепи, тросы
или их комбинации и лебедки или стопорвые устройства, к :которым хрешпся сво­
бодные mвцы цепей/тросов. Глубина моря в месте размещения: плавучих платформ
обычио достаточно велика (до иесколь:ких :километров), поэтомуиспользование сталь­
ных рай:зеров становится практически вевозмож:ным в силу их значительной массы.
Кроме тоrо, в О'IJШЧИе от неподвижвых, стационарных платформ плавучие платфор­
мы, как упоминалось, подвержены перемеще:н:ия:м, особенно горизонталъв:ым, и тем
больше, чем больше r:лубива моря. Поэтому стальвые райзеры на таких плаrформах
заменяются гибкими. Основвые элементы плавучей пла:rформы показаны на рве. 1.2.
1.2. Основнь1е осоlенности
Такие особениости вытекают из специфики эксплуатации пла:rформ, которые, в ОТШI­
чие, например, от ПБУ, накрепко привязаны к коmсретв::ым месторождениям, r:це они
устанавливаются. Эта <<nривя:завносТЬ>> на:кладЬrвает весьма серьезный отпечаток на
основные характеристики плаrформ, в результате чего серийных платформ практиче­
ски не бывает (рис. 1.3).
Разнообразие того, что <<ИДет от земли>>, приводит к большому количествеиному
и, самое mавиое, качественному отличию состава оборудования ВС, в то время как
на ПБУ этот состав, в основном, консервативен и мев:.яюrся только mличественвые
характеристики, в первую очередь, глубина буреНИ.II с:кважи:н:ы.
Кроме тоrо, пла:rформы моrут иметь различиое фувхциоиальное назначение (толь­
ко бурение с:кважии, бурение шпос подготовка продукта до товарного состоя:ни.я:, хра­
нение товарноrо продукта и т.п.), в отличие от ПБУ, выпол:в.я:ющих толь:ко одну фуmс­
цию - бурение скважин.
Разнообразие природных условий в сочетании с отсутствием мобильности приво­
дит к большому разнообразию архитепурио-коиструктивных решений по 00/корпу­
су. Как будет показано далее, васч:итывается nять принципиальв:о разл:ич:вых типов
00, контактирующих с rрувтом, плавучих mрпусов - четыре.
16
Рис.1.2. Основные
зпементь1ппавучей
технапоrической
матформы noлynorpyжнoro
тиnа с якорным
nозиционированием:
1- ВС;2- корпус;
3- система гибких райзеров;
4- nодводный добычной
коммекс; 5 -якорь;
6- цеnь/трос; 7-лебедка


Эксплуатация в одном месте -
до истощения месторождения,
мобильность практически равна
нулю
даже на одном месторождении
практически нет одинаковых
M&Tфopr.t, ОНИ - «ЭКСКЛЮЗИВНЫ•
Значительная зависимость от присущих
конкретному месторождению характеристик
маетоеого продукта (состав, температура,
давление и т.п.), об'Ьемов его извлечения
и природных условий (mубина моря, параметры
ветра, волнения и течения, сейсмичность,
характеристики грунтов для гравитационных
и свайных матформ, ледовые условия для
ледостойких матформ и т.п.)
Рис. 1.3 . Основные особенности nлатформ (отличия от ПБУ)
Если основной продукr ПБУ- скважина- никуда не девается, то продукr платфор­
мы обязательно требует его доставки на рынки сбыта. Поэтому большое влияние на
характеристики платформ оказывают приш~альные решения по транспортно-тех­
нологической системе, которая бывает двух типов - трубопроводная или судовая
(танкеры, газовозы).
Если увеличение глубШIЫ моря для ППБУ или БС не вносит принципиальных из­
менеiШЙ в их конструкцшо, то большая глубина моря для платформ приводит к каче­
ственно отличным решениям - созданию подводных добычных КОМIШексов как эле­
мента обустройства морского нефтегазового месторождения.
Здесь и далее под обустройством понимается комплекс строительно-монтажных
работ по сооруженшо подводных, надводных и наземных сооружений, систем добы­
чи, подготовки пластовой продукции, хранения и транспортировки УВ, извлекаемых
из морского месторождения (формулировка примерно соответствует приведеиной
в ГОСТ Р 55311-2012 «Нефтяная и газовая промышленностъ. Сооружения нефтегазо­
промысловые морские. ТермШIЫ и определения»).
И, пожалуй, последнее. В качестве конструкционного материала корпусов ПБУ
всех типов используется сталь. При создании платформ находят применение и желе­
зобетон (в основном, гравитационные платформы), а также композитные конструк­
ции - сталь и железобетон.
Более подробные сведения обо всем разнообразии платформ приводятся в следу­
ющем разделе.
17


2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЛАТФОРМ
2.1. Основные кnассифмкационнь1е nризнаки
В силу упоминавшегося разнообразия rтатформ классификационных признаков на­
бирается достаточно много, и мы остановимся только на ключевых. Эти признаки
определяются различным их влиянием на основные элементы rтатформ. Так, то, что
«идет от месторождения» (состав и основные характеристики rтастового продукта,
объемы добычи и т.п.), оказывает решающее влияние практически только на ВС rтат­
формы (через свои размеры и массу ВС, конечно, опосредованно влияет и на 00/
корпус). С другой стороны, например, глубина моря, оказывает решающее влияние
на архитектурно-конструктивный тип 00/корпуса, который должен «подстраивать­
ся>> под нужное ВС, не зависящее от глубины моря.
Также естественно, что назначеiШе Шiатформы и основные характеристики буро­
вого и технологического оборудования всецело находятся в компетеiЩИи нефтяников/
газовиков, в то время как характеристики и архитектура 00/корпуса - это, в основ­
ном, царство судостроителей.
При этом никак нельзя рассматривать нефтяников/газовиков и судостроителей как
антагоiШстов - оiШ равноправные парmеры, поскольку только разумные взаимные
компромиссы позволяют создать рациональную rmarфopмy для каждого конкретно­
го месторождения. Попутно отметим, что именно конкретизация месторождения во
многом влияет на назначение, архитектурно-конструктивный тип и основные пара­
метры rтатформ, равно как и природные условия, присущие именно конкретному
месторождению. Поэтому основные характеристики платформ, включая назначеiШе,
определяются на базе техiШКО-экономических расчетов, обосновывающих рацио­
нальную генеральную схему обустройства того или иного месторождения.
Давая классификацию rтатформ, мы оглядывались на упоминавшийся терминоло­
гический ГОСТ Р 55311-2012. Однако многие приводящиеся в нем определения по­
казались нам несколько тяжеловесными. Например, термин «маятниковое шарнирное
сооружеiШе» расшифровывается как «морское нефтегазопромысловое сооружеiШе,
устойчивость которого в рабочем положении обеспечивается наличием балластных
емкостей и опорной частью в виде вертикальной колонны, закреrтенной на фунда­
ментной плите узлом шарнирного соединения, который позволяет совершать колеба­
тельные движения в горизонтальной rтоскости под воздействием волновых и ветро­
вых нагрузок, предназначенное для выполнения одной или нескольких самостоятель­
ных функций, связанных с добычей и подготовкой пластовой продукции, отгрузкой
жидких углеводородов, сжигаiШем газа и нагнетанием флюидов в скважину». Согла­
ситесь, определение из 65 слов не только понять, но и выговорить на одном дыхании
достаточно сложно. Поэтому, поскольку наш обзор IШКОИМ образом не претендует на
Государственный стандарт, мы позволили себе некоторые отступления от упомяну­
того ГОСТа, благо в нем нет упоминания о том, что его нарушение ирееледуется по
закону.
В табл. 2.1, приводятся классификационные признаки rтатформ. Чтобы не ус­
ложнять классификацию, там, где необходимо, эти признаки (в основном хранение
и отгрузка) приведены только для rтатформ, основным продуктом которых является
нефть. Специфика «газовых» платформ рассмотрена в разделе 8. Следует отметить,
18


Табn. 2.1. Основные классификационные признаки платформ
Признаки
1. Вид УВ
2.~кциональное
назначение
3. Положение
относительно
донного грунта при
эксплуатации
4. Архитектурно­
конструктивный тип
00/корпуса
5.Наличие/
отсутствие
нефтехранилища,
система отгрузки
нефти
6. Способ отгрузки
нефти
7. Обитаемость
8. Расnоложение
относительно уровня
моря
9. Материал 00/
корпуса
Комментарии
Это очевидный, довольно важный, признак, в комментариях не
нуждающийся, поскольку определяет вид продукта, который в том или
ином состоянии находится на nлатформе. Ern можно отождествить
с признаком транспортных судов по тиnу nеревозимого груза -
навалочник, контейнеровоз, лесовоз, танкер и т.д.
Представляется, что этот признак является одним из главенствующих,
поскольку в решающей степени отражает суть платформы - что
она делает с тем nродуктом, который на ней находится. Давая
классификацию по этому nризнаку, мы стремились выделять только
те основные «элементы назначения» платформы, которые оказывают
заметное влияние на ее nараметры- размеры, состав оборудования,
в определенной мере архитектурно-конструктивный тип и т.п.
Очень важный признак, определяющий степень подвижности платформы
при эксплуатации -стационарная или плавучая - и, как следствие,
предопределяющий различное архитектурно-конструктивное оформление
00/корпуса.
Тесно связан с nризнаками 2 и 3, во многом определяет принциnиальные
различия в технологии строительства, методах транспортировки, монтажа
на месторождении и в ряде других, в основном судостроительных,
факторов.
Этот nризнак в решающей стеnени определяется концеnцией
транспортно-технологической системы -танкерной или трубоnроводной,
устанавливаемой технико-экономическими расчетами, иногда не только
для одного месторождения, но и для их группы.
Возможны два различных способа - отгрузка непосредственно от
платформы nри бесконтактной/контактной швартовке танкера или
с помощью морских выносных причалов, отнесенных от платформы
на значительное расстояние.
Этот nризнак разделяет платформы на две большие группы -
постоянно обитаемые и необитаемые, с nериодическим посещением
обслуживающего nерсонала: небольшие, простейшие надводные
платформы -блок-кондукторы (Б-К) или подводные добычные комnлексы
(ПДК), см. следующий nризнак.
В подавляющем большинстве в мире исnользуются надводные
платформы, но на больших глубинах применяются также ПДК,
не сnособные существовать автономно и требующие наличия
в относительной близости морских/береговых сооружений, на которые
передается nродукт скважин от ПДК для дальнейшей nодготовки до
товарного состояния. Естественно, необитаемый ПДК принципиально
отличается от любой надводной nлатформы.
Выбор материала определяется расчетами устойчивости платформ
(гравитационные сооружения) и экономическими факторами.
что мы не претендуем на исключительность предлагаемых классификационных
признаков и ничуть не сдерживаем инициативу читателей, которые могут иметь
и другое мнение.
Мы сознательно не ввели в классификационные признаки глубину моря. Разуме­
ется, она оказывает влияние на архитектуру 00/корпуса, но определить численные
19


границы глубины моряt при которых происходит качественное изменение архитек­
турно-конструктивного типа, обычно не представляется возможным. Более того,
в зависимости от условий конкреmых месторождений в одном и том же диапазоне
глубин мирно уживаются принципиально различные решения. Например, при ма­
лых глубинах моряt допустим до 20 м, эксплуатируются искусственные грунтовые
островаt гравитационная платформа «Приразломная» и ферменныеt свайные плат­
формы- согласитесь, достаточно разношерстная компания! Они имеют единствен­
ный общий признак - все сооружения являются стационарнымиt тем или иным
способом опирающимвся во время эксплуатации при оmосительно малой глубине
моря на донный грунт.
При больших глубинах моря 300 м и более единодушия также не наблюдается:
используются ферменные, свайные стационарные платформы-гиганты (правда, в еди­
ничных случаях, но все же!) и большая гамма плавучих сооружений. Эrи сооружения
имеют корпуса различной, иногда весьма своеобразной архитектуры (судового и по­
лупогружного типовt цилиндров разного удлинения и т.п.) с также весьма разнообраз­
ными системами позиционирования и способами их крепления. Как мы видим, здесь
еще больше непонятного: нет ни одного признакаt объединяющего эти платформыt
поскольку в Шiавучий рай заrесались и стационарные платформы. Только начиная
с очень больших глубинt можно говорить о безраздельном господстве плавучих соо­
ружений, что также вполне естественно: например, строить фермеиное 00 высотой
2 км и выше можно только теоретически и только в страшном сне!
Поэтому, чтобы не путаться в этом винегрете, мы приняли решение разрубить гор­
диев узел самым простым способом - вынести глубину моря за скобки, а при описа­
нии различных платформ указывать диапазоны глубин моряt при которых они экс­
плуатируются, с обоснованием рациональности (в меру наших сил и способностей).
2.2 . Кпассмфикаци•
Классификация приводится в соответствии с приведеиными в табл. 2.1 признаками.
1. По виду УВ.
1.1 . Нефтяные.
1.2 . Газовые.
1.3 . Газоконденсатные.
1.4 . Возможны также сочетания указанных видов УВ на одной платформе (все за-
висит от того, что находится в залежах).
2. По функциональному назначению (см. табл. 2.2 ирис. 2 .1).
3. По положению относительно донного грунта при эксплуатации.
3.1 . Полностью неподвижныеt стационарные.
3.1 .1 . Гравитационные, удерживаемые на грунте только силами гравитации, при­
жимающими платформу к донному грунту и обеспечивающими ее устойчивость при
действии внешних нагрузок от природных фа:rсrоров.
3.1.2 . Свайные, устойчивость которых обеспечивается за счет держащих сил свай­
ного фундамента (подавляющее большинство стационарных платформ).
3.1 .3 . Комбинированные (свайно-гравитационные).
Выразим свое отношение к определениям «свайное» и «свайно-гравитационное»
00. Строго говоря, чисто свайных 00 классических платформ не сушествует, по-
20


Табл. 2.2. Классификация nлатформ по функциональному назначению
Функции
Варианть1nлаnрорм
Бурение Добыча Подготовка Хранение Транспорт
1. Бурение скважин nроизводится собственным ~вым комnлексом
Вариант 1.1 . Самая сложная,
дорогостоящая «универсальная»
(все функции) nлатформа-
+
на относитеnьно больших
месторождениях
Вариант 1.2 . Хранилище
отсутствует, трансnорт товарного
nродукта на морское/берего-
вое хранилище- буровая
и технологическая nлатформа
Вариант 1.3 . Трансnорт nродукта
скважин осущесJВЛЯется на
+
близлежащую технологическую
+
nлатформу/берег для дальнейшей
nодготовки- буровая nлатформа
+
+
+
+
+
+
Танкер
Трубоnровод
Трубоnровод
2. Буровой комnлекс отсутствует, nродукт nостуnает из скважин, nробуранных на nлатформе другими
техническими ~вами
Вариант 2.1 . Бурение с nомощью
СПБУ nри относитепьно малой
глубине моря- технологическая
nлатформа
Вариант 2.2. Самые nростые,
«"Транзитные nлатформы» (Б-К,
ПДК). С nродуктом ничего не
nроиСХQD,ит, технологическая
nлатформа/берег находится
относитеnьно недалеко. Бурение
скважин с помощью СПБУ (на
Б-К), ППБУ и БС (на ПДК)
1
1
+
+
Трубоnровод
+
Трубоnровод
3. Скважины отсутствуют (nродукт скважин принимаеrся от буровых платформ, Б-К и ПДК)­
центральная технолоn1ческая платформа (ЦТП)
Вариант 3.1. Товарная нефть
направляется на морское или
береговое нефтехранилище
Вариант 3.2 . Товарная
нефть опружается танкеру
непосредственно от платформы
+
Трубоnровод
+
+
Танкер
скольку все платформы в той или иной степе1m давят на грунт. В самом деле, когда на
донный грунт устанавливается фермеиное 00, оно естественно давит на него своей
массой за вычетом силы плавучести от погруженных в воду фермеиных конструкций
(их телесности), и после забивки свай эта сила 1mкуда не исчезает. Поэтому фермеи­
ные 00 платформ, в принципе, являются свайно-гравитационными, но поскольку во
всем мире принято считать их свайными, мы не будем идти против всех. Чисто свай­
ными платформами можно считать только эстакады, которые контактируют с донным
грунтом исюnочительно сваями.
21


Буровая 11 тех-
ноло rп~tесh:аЯ
11.11атформа
Буровая
n.rJaтфopl\ta
о Платформа
1.1
1.2 018:10
11 Хранилище нефти
1.!::::======:::!.1
1.3
Технолопаческая
платфор!\rа (ТП)
DIШO
2.1
ЦТП бе·J
Xp11HIIJI I IЩ1l
DD
3.1
2.2
IБ-кl Бло•с-•сондую·ор
~Подводный
~ дOбЬI'IHOi'l
ком плекс
ПТП с храншшщеi'I
-
~·DD
3.2
Рис. 2.1. Назначение nлатформ (нумерациR соответствует табл. 2.2)
18] Бурово й комплекс
0 Технолоrическпii
комплекс
=:Сетка
Шl скважпн
8jjiiiJiiiil'~
...,
• Танкер
--- Подводный
трубопровод
3.2 . Плавучие, малоподвижн:ые- ковтахт с rрунтом обеспечиваетсятолысос помо­
щью яхорно-швартовных JDIНИЙ (ЯIIIЛ- яхорь, цепь/канат, лебедка).
3.2.1. Не имеющие возможности поворота в горизонтальной ШIОсхости на 360°
(ЯIIIЛ заводятся на лебедки или крепятся к оборудованию, уставовленному непо­
средственно на корпусе платформы):
•
с провисающими Я1l1Л - по типу, устававливаемых на IПIБУ (см. соответствую­
щий обзор);
•
с предварительно напряженными ЯШЛ - платформы типа ТLР (Tension Leg
Platform). Напряжение достигается откачmй бЭJШаста из корпуса с присоединен­
ными к нему ЯIIIЛ - создается избыточная сила плавучести, которая растягивает
(напрягает) ЯIIIЛ. За счет этого исюnочаются вертикальные и существенно умень­
шаются горизонтальные персмещения платформы под действием внешних натру­
зок от природных. фа:кrоров.
3.2.2. Имеющие возможность самопроизволъв:ого, под действием внешних сил,
кругового вращения в горизонталъв:ой Шiоскости (ЯIIIЛ крепятся к специальным
бухм/1УРеШIМ, вокруг которых на поДIIIИIIВХКаХ может поворачиваться: корпус с обо­
рудованием пшпформ:ы). Такой ТШI реализуется: д;ля: плаrформ с корпусом судового
типа- FPSO (Floating Production Storage Offloading), FPO и др.
4. По архитектурно-конструктивному типу 00/корпуса.
4.1 . 00, ХОКI8.К'ПiруюЩИе С ДОННЫМ грунтом.
4.1 .1 . Искусствев:ные грунтовые острова:
•
с каменной, традиционной наброской И.1П1 металлическими клетками/сетками
с камнем/гравием (габионами)- вьmолв:яется по периметру острова для его защи­
ты от раз:мы:ва под действием: волнения: и течения:, в rом числе экстремального, за
весь срок э:ксплуатации;
22


•
с легким приурезоным креШiением мешками с песком/гравием;
•
защищенные гибкими матами из бетонных плит, соединенных тросами;
•
оконтуренные различными конструкциями (шпунтовыми стенками, металлически­
ми ИJm железобетоННЪIМИ понrонами и т.п.) с целью уменьшения объема грунrового
ядра и, сооrветственно, стоимости острова, а также лучшего восприятия внепших
нагрузок. Оконrуривающие попrоны имеют Шiавучесть, изготаwшваются на судо­
строительных заводах, буксируются к месJУ возведения острова и там погружаются
на предварительно сооруженную берму/постель, после чего формируется грунrовое
ядро. Иногда масса понтонов, водяного балласта и материала ядра острова оказы­
вается недостаточной, чтобы противостоять значительным сдвигающим нагрузкам,
особенно ледовым, поэтому используются сваи, забиваемые через направляющие
в корпусах понтонов. Поскольку такой остров имеет частичное свайное крепление,
то он не является чисто гравитационным сооружением.
Заметим, что 011Iесение искусственного острова к Шiатформам является несколько
условным, ведь остров можно отождествить с вырезанным вместе с землей <<уЧаст­
ком сухопутной буровой установки», помещенным в воду. Однако он имеет все при­
нятые нами признаки Шiатформы: у него есть 00 в виде грунтового ядра, ВС в виде
наземного бурового и технологического оборудования, установленного на теле остро­
ва, и от него по трубопроводу осуществляется транспорт продукции. Отметим также,
что на шельфе Сахалина эксплуатируется гравитационная Шiатформа <<Моликпаю>
с песчаным ядром (рис. 2.10 и раздел 7.3 .1), которую вполне «законно» можно клас­
сифицировать и как песчаный искусственный остров, ОКОНJУРеННЫЙ стальными поп­
тонами, соединенными в единое целое. Поэтому мы с чистой совестью оставИJШ ис­
кусственные острова в СIIИске Шiатформ.
4.1 .2 . Кессонные.
4.1 .3 . С колоннами.
4.1 .4 . Ферменные.
4.1 .5 . Эстакады.
4.2 . Плавучие корпуса.
4.2 .1 . Судового типа.
4.2 .2 . TИIIa SPAR- ЦИJmндр большого удлинения.
4.2 .3 . TИIIa BUOY- цилиндр малого удлинения.
4.2 .4 . Полупогружные.
5. По наличию хранилища подготовленного к транспорту продукта и системам
отгрузки.
5.1 . С хранИJmщем -танкерная система.
5.2 . Без хранилища- трубопроводная система.
б. По способу отгрузки продукта танкерам.
6.1 . Непосредственно от Шiатформы с помощью собственных отгрузочных
устройств.
6.2 . С помощью выносных причалов/терминалов, соединенных с Шiатформой под­
водным трубопроводом.
7. По степени обитаемости.
7.1 . Обитаемые с персоналом, размещаемым непосредственно на Шiатформе.
23


7.2 . Обитаемые с персоналом, размещаемым на отдельной жилой платформе.
В этом случае платформы соединяются переходным мостом длШIОЙ 70--80 м, по кото­
рому экипаж <<Ходит на работу», а также осуществляются, при необходимости, другие
коммуникационные связи. Такое решение существенно повышает безопасность пер­
совала, находящего на жилой платформе, при относительно значительных авариях
буровой/технологической платформы.
7.3. Необитаемые, эпизодически посещаемые лишь для осмотров, плановых и ава­
рийных ремонтов. Это простейшие платформы- надводные Б-К или IЩК, которые
служат только для передачи продукта скважин без всякой подготовки {или в мини­
мальной степени, частичной) на морскую технологическую платформу/берег, т.е. яв­
ляются своего рода <<Транзитным» элементом обустройства месторождения.
8. По положению относительно уровня .моря при эксплуатации.
8.1. Надводные - подавляющее большинство Шiатформ.
8.2. Подводные - необитаемые ПДК.
Отнесение IЩК к платформам, безусловно, является спорным: уж очень велико их
отличие от «классических» платформ. Однако, cornacнo принятому нами определе­
нию, они подпадают под разряд платформ, поскольку являются транзиmыми элемен­
тами, обеспечивающими передачу продукта скважин к морскому/береговому техно­
логическому комплексу. Более того, у них есть 00 - опирающаяся на дшmый грунт
металлоконструкция, на которой размещается своеобразное ВС (фонтанная арматура,
манифолъд и т.п.) и трубопроводы для передачи продукта скважин для дальнейшей
подготовки к транспорту. Правда, все это происходит под водой, но с точки зрения
классификации отмеченное обстоятельство не является принципиальным. Поэтому,
немного посомневавшись, мы все-таки решили оставить ПДК в классификации Шiат­
форм, хотя их можно рассматривать и просто как подводное оборудование - элемент
обустройства морского месторождения. IЩК, в свою очередь, подразделяются на сле­
дующие основные группы.
8.2 .1 . «Мокрые»: расположение контактирующего с морской водой оборудования
осуществляется непосредственно на металлоконструкциях {темплейтах), установлен­
ных на донный грунт. Оборудование доступно водолазам и подводным телеуправля­
емым аппаратам {ROV) для обслуживания. Большая часть ПДК в :мире -такого типа.
8.2 .2 . «Сухие», имеющие водонепроницаемый корпус, в котором размещается обо­
рудование. На корпусе расположена шлюзовая камера, через которую к оборудова­
нию попадает обслуживающий персонал, доставляемый к ПДК обитаемым подво­
дным аппаратом, также оснащенным шлюзовой камерой.
9. По .материалу 00/корпуса.
9.1. Стальные.
9.2 . Железобетонные.
9.3. Комбинированные - сталь и железобетон.
Классификация платформ по основным функциональным типам, архитектур­
но-конструктивному типу 00 и способу крепления ко дну приведена на рис. 2.2-2.4,
а далее- галерея платформ основных и наиболее интересных типов.


Рис. 2.2 . Классификация nлатформ по основным функциональным типам - своеобразная
ЭВОЛЮЦИЯ ОТ СЛОЖНОЮ К nростому
О•·rружа нефти
]~[ Отгружа нефш
Отгрузка нефти
Б-КuПДJ( ­
ктрn11.ЗШ1111Ш
/ULШII I/JOpliiЫ»
J3F<J ]~I]~I
lr=
=1
1~ Ар.\7tmектурно-h·онструктивный 11/llll 00 h·opnyca ~ l
1
Стационарные ш1атформы, 00 1 1
Грунтовое ядро- нскус­
f-...
ственный остров
f+ Кессон 1 1Ферме1111ое +
~ С кодонна~шJ [Эстакада
1
1 • Плавучие ш1атформы, корпус j
1 Пo.Jiyuoi')J)'Жнoii_+
[ Бyi'i большого удлuв евпя +
1 Бyli мa.floro удл11н ен11Я
Сnособ hреиления nлшифор.11 1< донно.11у .'рунту
CT:IЦ110HI1J1HЬIC
Грав11та цнонный
8JЩЩ<1ТЬСЯ 8 I'О JЩЗОН-
JaB)'ЧliC
11 3 ~·pe.IIIUBCТJIOCJШOJ\1 В
КО(Jпус б)·е - ш~атфор~t а
l\IOЖe1· В(JаЩ<lТЬСЯ В 1' 0 -
•
t.,...
1
rrr
1w"
По -rnn)' ППБУ - IIJIOBIICaющrte ЯШЛ
Т1ша ТLР - BeJITIIh<JJJьныe ЯШЛ (l<lC'J"ЯH)'TЬI
CD.IJOO 111бЬIТО•IПОЙ П.113В)"ЧССТ11
Рис. 2.3 .
Классификация
nлатформ no
архитектурно­
конструктивному
типу 00/корnуса
Рис. 2.4 .
Классификация
nлатформ
по сnособу
кремения
к донному rрунту
25


ГАПЕРЕЯ ППАТФОРМ OCHOBHbiX ТИПОВ
Стационарные платформы
2.5 . Искусственные грунтовые острова:
а) оконтуренный шпунтовой стенкой, месторождение Кашаган, Северный Касnий, Ресnублика
Казахстан; б} защищенный мешками с nеском, море Бофорта, J<анада; в) оконтуренный
цилиндрическими конструкциями; г) оконтуренный восемыо понтонами; 1 -берма; 2- ядро
острова; з- понтон; 4- каменная наброска
2.6. Свайные эстакады, месторождение Нефтиные Камни, вблизи Баку.
Справа - приэстакадная площадка с буровым комnлексом
26


а)
б)
2.7 . Фермеиная буровая и технапоrическая матформа со свайным креnлением, без хранилища:
а) схема традиционной матформы с пирамидальным 00; б) общий вид платформы; в) схема
и общий вид платформы «Pelronius»; 1 - ВС; 2- 00; 3 -система райзеров
2.8. Бурение скважин на технопоrической
nлатформе с помощью СПБУ с двумя
буровыми вышками: а) схема (nатент США
6491477 82); б) Общий вид (скважины
разбуривает СПБУ с QДНОЙ буровой
вышкой). После завершения бурения всех
скважин СПБУ уходит.
1 - СПБУ; 2 - буровая вышка; 3 - консоль
буровой вышки; 4 -сетка скважин; 5- ВС
nлатформы; 6- фермеиное 00 nлатформы
27


б)
28
2.9. Комплекс из двух ледостойких
платформ, соединенных nервходным
мостом: а) на месторождении
D·6, Балтийское море, вблизи
Калининграда; б) на месторождении
им. Ю. Корчаrина, Северный Касnий;
1 -буровая и технологическая
платформа без хранилища нефти;
2 - жилая платформа: з - переходной
мост; 4 - система раt1зеров;
5 - ледовая эащита райэеров
2.10. Гравитационная ледостойкая
платформа ссМоликпак• с п~аным
ядром на месторождении Чайво
(шельф Сахалина}.
Слева- схема стального 00.
Песчаное ядро формируется
после установки 00 с ВС на
месторождении.
1 - 00; 2 - песчаное ядро; з- палуба
00, на которой формируется ВС (4)


2.11. Гравитационная ледостойкая
буровая платформа «Орлан• без
хранилища, месторождение Чайво,
Сахалин.
Опруэка мастового продукта на
берег по подводному трубопроводу.
00 - комбинированное: стальные
нижняя (под водой) и верхняя (1)
части, железобетонная средняя
часть (2)
..
2.13. Грав~tПационная плсrтформа
•HeЬron» с железобетонным 00
и хранилищем нефти. Отгрузка
нефти - через выносной причал.
1 - ВС; 2 - нефтехранилище; 3-
подводный трубопровод; 4 - nодводный
манифапьд; 5-линия отгрузки
(выносной причал); 6 - уложенная на
дно заnасная линия 01Трузки; 7 - танкер
2.12. Гравитационная ледостойкая
матформа с кессонным стальным
00 и хранилищем нефти
ссПриразломная• на одноименном
месторождении в Печорском море
Поуmам
матформы -
два устройсrва
дляопрузки
нефти танкерам
2.14. Отгрузка нефти от платформы через выносной
причал на комплексе «Витязь•, месторождение Чайво,
Сахалин.
1 -платформа «М011икпак•; 2- выносной причал типа
SALM; з- хранилище, танкер .аха..;4- экспортный
танкер.
Схема испапьзовалась до 2008 г. Сейчас- трубоnровод
от матформы на берег
29


Плавучие платформы
30
2.15. Гравитационнаи
ледостойкая матформа
с четырехколонным
железобетонным 00 •Лунская»
на одноименном месторождении,
шельф Сахалина.
Опруэка добываемою
продукта - на берег по
подвцдномутрубоnровод~
1 - ВС; 2- колонна 00,
оnирающаяся на донную nлиту
2.16. Платформа (судно} тиnа
FPSO- подrотовка, хранение
и опруэка сжиженнот
нефтяноrо rаза.
В носовой части - устройство
(1) крепления концов
цеnей (2) якорной системы
позиционирования и rибких
райзеров (З) дпя постумения
rаза на судно
2.17. Буровая и технологическая
платформа типа SPAR:
а) схема, винтообразные
наделки (страйки) на корпусе
дпя уменьшения вибрации от
волнения, течения; б) общий вид
платформы.
1 - ВС; 2 - корпус, цилиндр
больwоrо удлинения; 3 -система
якорноrо позиционирования


2.18. Технологическая
nлатформа типа BUOY:
1- ВС; 2- корnус,
цилиндр малого
удпинения
2.19. Платформа
типа П.Р: 1 - ВС;
2- nолупогружной
корnус с четырьмR
стабилизирующими
колоннами и нижней
ооединителыюй
конструкцией -
nонтоном; з- система
вертикальных
nредварительно
напряженных ЯШЛ;
4- якоря; 5 -система
райзеров
2.20. Попупогружная
nлатформа: а) схема;
б} общий вид.
1 - ВС; 2- попуnоrружной
корnус с четырьмя
стабилизирующими
колоннами и понтоном;
3-система
nозиционирования
с nровисающими ЯШЛ
31


Простейwие nлатформы топько дnя трансnорта nродукта
2.21 . Надводный Б-К: а) общий вид; б) бурение скважин через Б-К с nомощью СПБУ, буровая
вышка на КDнооли выведена над Б-К
а) ПДК ссмокроrо» типа на пять скважин: 1 -трубоnроводы;
2 - манифопьд; з -скважины; 4- металлоконструкции;
5 - гибкие трубоnроводы к технологической платформе/на
берег
Рис. 2.22 . Подводные добычные комnлексы (ПДК):
32
б)
б) ПДК «cyxoro» тиnа на
одиночной скважине:
6- водонепроницаемый
корnус со шлюзовой камерой
для стыковки с обитаемым
подводным аnпаратом


Рмс. 2.23. Бурение скважины
через подводное устьевое
оборудование (ПУО) с помощью
буровот судна: 1 - БС (возможно
использование ППБУ);
2- райзер. Э - превентор БС,
закрепленный на ПУО (4), через
который осуществляется бурение
эксnлуатационной скважины:
5 - манифольд; 6 - подводный
трубопровод и друrие
коммуникации
Рмс. 2.24 . ПДК как элемент
обустройства месторождения:
1 - ПУО на одиночных скважинах;
2 - манифольд; З - подводный
трубопровод; 4- технологическая
матформа {судно) с хранилищем
нефnи.С~ноимеетвозмажность
поворачиваться в rоризонтальной
плоскости вместе с танкером на
360° вокруг ЯШЛ (5); 6- танкер,
получающий нефть от судна
Ниже приводятся более подробные сведения о всех основных типах плаrформ.
Начнем мы с одних из самых мелководных- искусственных грунтовых островов.
33


3. ИСКУССТВЕННЫЕ ГРУНТОВЫЕ
ЭКСПЛУАТАЦИОННЬIЕ ОСТРОВА
3.1. Общие сведения
Эrот раздел подготовлен в связи с естествеiШЫМ интересом к освоеншо месторожде­
ний, залегающих в мелководных аркrических районах РФ. ИзвеС111о, что искусствен­
НЪiе грунтовые острова (ИГО), своеобразНЪiе «:платформьi», являются, по меньшей
мере, хорошей альтернативой другим пmам rтатформ, а в ряде случаев, например на
супермелководъе (5 м и менее), их применение - пра.юически единственное разумное
техническое решение. Сказанное подтверждается тем, что ИГО, благодаря использова­
нию для формирования ядра грунта, добываемого, как правило, из морских близлежа­
щих карьеров, относительно дешевы- это и предопределяет их привлекателъность. По
назначению ИГО делятся на две группы: для разведочного бурения и для обеспечения
добЪIЧИ уrлеводородов. Описание конструктивных типов разведочных ИГО приведено
в обзоре СПБУ. Настоящий раздел посвящен эксплуатационным ИГО. Оrметим, что
многие технические решения, используемые для разведочных ИГО, пОJШостью приме­
нимы и для добычных островов - технология формирования грунтового ядра, защита
от размыва и т.п.
ОсновНЪIМИ отличиями добычного ИГО от разведочного являются:
•
длительность срока службы. Разведочные ИГО рассчитываются, как правило, на
два сезона (первый - строительство, второй, после консолидации грунта,
-
буре­
ние одной скважины:), а эксплуатационные - на весь срок жизни месторождения,
естественно, на порядок больший;
•
необходимость транспорта продукции скважин на берег или технологический
ИГО;
•
большие размеры, если ИГО предназначен для добычи продукта и доведения его
до товарного состояния.
Наиболее богаТЪIЙ опыт строительства и эксплуатации ИГО, как разведоЧНЪIХ, так
и эксплуатационных, имеется на аркrическом шельфе моря Бофорта. В этом реги­
оне для промытленной добычи нефти и газа было возведено и, по данным 2011 г.,
находилось в эксплуатации четыре ИГО: Endicott (построен в 1985 г., в 2009 г произ­
ведено его расширение), Northstar (2000 г.), Oooguruk. (2006 г.) и Nikaitchuk (2010 г.).
Все они расположены в территориалъНЪiх водах США у побережья Аляски. Как мы
видим, ИГО Endicott к настоящему времени имеет впшше почтенНЪiй возраст- 31 год
в строю!
Как извесmо, ледовые и другие условия моря Бофорта во многом схожи с услови­
ями российского арктического шельфа, поэтому мы надеемся, что приводимые ниже
сведения об особенностях эксплуатационных ИГО будут полезными.
3.2. Особенности nроектировани.я
Конструкция ИГО определяется следующими основНЪiми факторами:
•
параметры внешних условий, в первую очередь, ледовых и грунтовых (нагрузки
и устойчивость), а также волновых (размыв), глубина моря и рельеф дна (высот­
ные отметки);


•
доступность соответствующих строительных материалов.
Особенности отмеченных факторов, в свою очередь, определяют следующие па­
раметры ИГО:
-
способ строительства;
-
площадь и форма острова в плане;
-
материал ядра и конструкция его оконтуривания;
-
отметка территории острова (возвьппение рабочей шющадки над уровнем моря).
3.2.1 . Внешние условия
Основное влияние на конструкцию острова оказывают ледовые условия, волновой
режим, глубина моря, рельеф дна, состав и характеристики грунта.
Ледовые нагрузки - практически всегда больше волновых - закладываются в рас­
четы устойчивости с учетом состава и характеристик грунта.
Воздействие волн может вызвать такое крайне негативное явление, как размыв
грунта, поэтому надо предпринимать все конструкrивные меры по исключению/ми­
нимизации этого явления.
Именно достижение должной степени устойчивости и предупреждение возмож­
ных размывов, обеспечивающие глобальную безопасность ИГО, и составляют две
основных проблемы его проектирования. Конечно, есть много других вопросов, под­
лежащих оценке при проектировании, но отмеченные являются краеугольными.
3.2 .2 . Площадь территории и форма острова в плане
Наиболее часто ИГО имеют круглую форму в плане. Такая форма оптимальна в слу­
чаях открытого моря, когда воздействие льда и волн в равной степени возможно
с разных направлений, или когда априори нельзя установить направление наиболь­
шего силового воздействия.
При известных господствующих направлениях распространения волнения и дви­
жения льдов форма острова в плане принимается овальной или близкой к прямоу­
гольной, вытянутой по оси наибольшего воздействия.
Оконтуренные ИГО, как правило, имеют в плане форму восьмиугольника (кон­
тур из понтонов) или квадрата/прямоугольника (шпунтовая стенка).
Площадь территории должна быть достаточной для размещения необходимо­
го оборудования и производства технологических операций. Площадь основания
определяется по результатам оценок устойчивости на сдвиг, с учетом несущей спо­
собности грунта.
Построенные в море Бофорта эксплуатационные ИГО имеют размеры в плане от
128х170 до 41Qx640 М.
Отметка территории должна учитывать возможные колебания уровня моря,
а также исключать негативные последствия от волнового воздействия и, особенно,
от наползания льда. При определении проектной отметки следует учитывать про­
садку ядра острова и донного основания из-за естественной консолидации грунта
во времени.
Возвышение над уровнем моря территории ИГО, возведенных в море Бофорта,
находится в пределах +4 ... +5 м. При этом со стороны наибольпm:х волновых воз­
действий по периметру могут быть устроены защитные конструкции (парапеты),
возвышающиеся над рабочей шющадкой на величину 1-3 м.
35


В 1980 г. компанией Exxon бьши выработаны: общие условия и требования для
проекrирования и строительства ИГО в море Бофорта. Согласно этим требованиям,
возвыше~mе территории разведочных островов над уровнем моря при глубm~ах до
9,1 м должно составлять не менее 3,4 м, высота защитного парапета не менее 1,5 м,
а для эксплуатационных островов, соответственно, 4,6 и 2,4 м.
3.2 .3. Материал ядра острова
Основным материалом является песок и гравий. В зависимости от его достуnности
в море Бофорта в территориальных водах США ИГО были преимущественно постро­
ены из гравия, а в территориальных водах Канады (разведочные ИГО) из песка. При
недостаточной прочности песчаной засыпки исполъзовалисъ гравийные подушки.
При проекrировании ИГО следует учитывать, что при извлечении, транспортиров­
ке и укладке в тело острова грунта его характеристики мoryr меняться. Кроме того,
может набтодаться снижение прочности грунтовой засыпки в результате пороного
давления, возникающего от циклических внешних воздействий - волновых, ледовых
и сейсмических. При строительстве ИГО из проницаемых грунтов следует предусма­
тривать мероприятия, направленные на снижение последствий от возможных утечек
нефти, а именно использование непроницаемых поверхностных сдерживающих кон­
струкций или лежащих под поверхностью геомембран.
3.2 .4. Конструкции крепления откосов
Откосы мoryr быть укрепленными или неукрепленными. Конструкция откосов за­
висит от назначения и срока службы острова и внешних условий в точке возведения.
В связи с тем, что срок службы эксплуатационного ИГО довольно длителен, его отко­
сы в mобом случае должны быть укреплены. Для этого мoryr использоваться различ­
ные способы/конструкции: каменная наброска, фигурные бетонные блоки и битум­
ные смеси, синтетические гибкие водонепроницаемые фильтрующие полотна, мешки
с песком или бетоном, габионы и др.
На пракrике крупный камень для крепления откосов эксплуатационных островов
моря Бофорта бьш использован в неболъших объемах: на острове Endicott для кре­
пления откосов только на угловых участках периметра острова и на острове Northstar
при ремонте поврежденных участков крепления откосов бетонными матами. Это об­
условлено тем, что в море Бофорта вблизи площадок, где велось эксплуатационное
буре~mе, отсутствуют обширные карьеры пригодного для использования камня, а из­
готовление по мес'IУ фигурных бетонных блоков (долосов) или их доставка от уда­
ленных производственных баз связаны с определенными трудностями и имеют высо­
кую стоимость. Более приемлемым методом крепления откосов для данного региона
явилисъ синтетические мешки, заполненные гравием или песком, и бетонные маты,
вЫIIолненные в виде шарнирно-соединенных отдельных бетонных блоков (рис. 3.1).
При этом для предотвращения вымывания ядра острова мешки и маты укладываются
на фильтрующее гибкое полотно, покрывающее грунтовый откос.
Пракrический опыт использования бетонных матов для крепления откосов разве­
дочных и эксплуатационных ИГО имеется в Американском секторе моря Бофорта. По
сравненшо с мешками бетонные маты харакrеризуются более высокими капитальны­
ми и более низкими в обслуживании затратами, а также обеспечивают более долго­
вечную ЗаiЦИ'Iу откосов от воздействий волнения и льда.
36


Рмс. 3.1 . Бетонные блоки дnFI кремения откосов ИГО: а) пористая структура (Арабские Эмираты};
б} обычные rибкие бетонные маты
В Арабских Эмиратах для защиты ИГО от волнения впервые исполъзовалисъ бе­
тонные блоки особой пористой структуры (рис. 3.1). Блоки работают :как: губка: при
ударе волны вода просачивается в крупные поры блоков, затем поток разбивается на
более мелкие струи в порах- энергия волнеВЮI, по утверждению разработчи:ков, уга­
сает на 92 %. Естественно, воздействие льда на такую конструкцию не исследовалосъ.
Более подробно о сnособах защиты nлатформ от размыва довиоrо rрувта говорит­
ся в разделе 10.
3.3 . Сnособы формировани• rрунтовоrо Jlдpa
Эти способы для экспдуатациоВВЬIХ ИГО идентичвы разведочным- намыв или отсып­
ка. Чаще всего в ар:кmческих реmовах с продоJIЖИТе1IЬным ледовым периодом форми­
рование ядра производится в зимний период с поДВОЗRDЙ rрунта автотравсnорrом: по
ледовым дорогам и ОТСЬПП\ОЙ его в прореза:в:вые nроруби.
3.3.1. Намыв
грувт забирается землесосами из подводвых. карьеров и транспортируется по плавучим
трубопроводам непосредственно в тело острова. Сrроительство возможно в летнее вре­
мяв условиих отсутствия льда и nри r:пубивах, допускающих раб<пу соответствующих
плавсредств. С э:коно:мичес:кой точки зрения примевев:ие намыва с исполь:юва:вием под­
водных близлежащих :к острову карьеров целесообразно, если ИГО расположен дале:ко
от материка и доставка грунта с береговых карьеров плавсредствами или по ледовой
дороге 8ВТО1равспорrом становится э:ково:мичес:ки неэффекrиввой. Возможно, если до­
пускает глубина моря, исnользование самоотвозвых землесосов - хопперов,
-
работа
:которых по:каза:ка на рис. 3.2. Глядя на :пу жуrковm:у:ю с точки зрев:ия: непримиримого
гринписовца карrину, петрудно предположить, что происходит в его зеленой душе, в ко­
торую буквально пmоет rрязеваи пушка. Перефразируя извесn~ое высказывание далеко
не лучшего человека, можно с:казвrь: <<При слове иа:м:ыв моя рука 'IХВетси к пистолету!»
Собствевио говоря, мы продемонстрировали основвой недостато~ присущий этому
способу формирова:вия грунтового ядр~ особевио если ИГО находится в nриродоох­
ра:виой или блн:з:mй к ней зоне. Безусловно, природу, после того, что мы с в:ей сделали,
надо всячески беречь, и экологические nроблем:ы при возведении ИГО должны яв-
37


Рис. 3.2 . Формирование ядра ИГО сnособом намыва
ляться: весьма веским сдерживающим фа:к:rором. Представл.я:ется:, что при мвоrокри­
териальном выборе рациовальноrо nma ппэ:rфор:мы и устав:овпевии иерархии крите­
риев оценки э:колоrия по nраву должна эа:вимать наивысшее место.
3.3.2. Отсыnка
Иногда грунт доставляется: от береrовоrо :карьера ав:rотранспортом по ледовой до­
роге и отсыпаетси в тело острова через проруби. Строительство возможно только
в условиях устойчивоrо ледовоrо покрова. Преимуществом таю:>rо способа JШJI.f:leтcя
возможность возведеВWI ИГО ва меmсоводье, rде исnользование плавсредств может
быть ограничено/исюпочено, в первую очередь, из-за их большой осадки. При оцевхе
экономических по:казаrелей большую роль шрает количество задействовавиоrо ав­
тотрав:спорrа, что зависит не только от объема тела острова, но и в значительвой
степени от расстоявия между островом и :карьером. Как показывает прак:ти:ка, заrраrы
на возведение ледовой дороги и поддержание ее в эксплуаrациовном состоянии я:в­
ля:юrси довольно заметной составшпощей в общих расходах ва строительство :ИГО.
Строительство васьmных островов в условиях меmrоводъи в зи:мвее время: начи­
нается: с удалеии.я: льда на участках, rде лед nримерз к морскому liJ.{'f. Это можеr быть
достиr.вуто за счет раэрыхлев::ия льда бульдозерами. ECJПI ледовый покров находится
наплаву, то лед евачала разрезается на блоm, а затем удал.я:етси с помощью захват­
ных устройств погрузчиков или кранов. Блохи транспортируются: подальше от места
строительства, для: тоrо чтобы их вес не перегружал ледовый покров.
Строительство ИГО в летвее время возможно, когда грувт доставл.я:ется: с бере­
rовоrо или подводвоrо карьера при помощи са:моразrружающихся барж (с расхры­
вающимися: корпусами или с днищевыми <<ШТОрками>>) и отсьшается: в тело остро­
ва. ВерХВЯJI часть острова при этом может отсьшаться: также с помощью баржи, но
с примеиеиием грузоразrружающих. устройств (грейферы, коивейеры и т.п.). Строи­
тельство ИГО возможно при mубивах моря, допускающих рабооу соответствующих
nлавсредств. Доставка грунта с карьеров, как правило, примеЮiется в тех случаях,
когда дов:ны:й грунт в месте возведения острова в:еnриrоден по своим кондициям для
ИСПОЛЬЗОВ8ВWI.
Ивоrда для: строительства используетси «хороШИЙ>> меств:ый грунт, добываемый
либо с морского дна, JШбо с предварительно устроенвою отвала (зарав:ее доставлен-
38


Рис. 3.3 . Сnособы отсыпки ИГО и соединительных дамб
вый rpyкr), который отсьшается грейферами с обЬIЧИЫХ барж, а может быть достав­
лев по трубопроводу, хоппером или саморазrружающейся баржей.
Оrмече:виый вьппе способ строительства пmро:ко испол::ьзуется для формирова.ни.ti
соеди:вительвых или ограждающих острова дамб.
Так же :как и в предыдущем случае, строительство возможно тоm..ко летом в усло­
виях отсутствия m..да и при r:пубивах, допускающих рабОIУ соответствующих плав­
средств.
В море Бофорrа исполъзовались развые технологии, в том числе и ко:м:бивировав­
вые, коr;ца подводная часть ИГО возводилась намывом, а надводная насьmалась.
Строительство методом отсыпки проИЛЛIОстрироваво ва рис. 3.3.
3.4. Оnь1т строитепьства и эксnnуатации искусственных
rрунтовых островов в море &офорта
3.4.1. Остров Endicott
Как упомm~алось, этот первый ИГО в море Бофорта около побережья mтara Аляска,
предназначенвый для промьпплевной добычи уrnеводородов, был введен в эксплу­
lr!'ацшо в 1987 r. компанией Soblo Alaska Petroleum Company и в настоящее время
эксплуаmруется British Petroleum. Пик добычи уrnеводородов пришелся на период
с ноября 1987 г. по октябрь 1993 г. при среднемуровне добычи вефти 16,6 тыс. МЗ/сут.
Endicott состоит из двух островов- основного (техволоrическоrо) и вспомогатель­
ного (бурового), которые соединены между собой дамбой (рис. 3.4, 3.5). Сначала тех­
нологический остров использовался и для бурения скважи:в.
39


Б с помогательныi'r
буровой остров
Рис. 3.4. Схема ИГО
Endioott
Рис. з.s. ИГО Endioott-
техноnоrический
(а) и буровой после
расширения в 2010 г. (б)
а)
б)
Острова расположены примерно на равном расстоявин - около 5 км от береrа
и друг от друrа. С берегом и между собой ови соеди:в:еиы гравийв:ыми дамбами, на
которых проложеиы трубопроводы дпя: тра:в:спорта нефти. Глубивы моря- 3,7 м (тех­
нологический остров) и 2,7 м (буровой остров), расчетный срок службы сооружений
составлял 25 лет.
Ядра островов отсыпаны в зимнее время с доставкой гравия из береговых харье­
ров автаrра:в:спортом по льду. Работы по креплению откосов вьшолиены в период чи­
стой воды за два сезона, профиль и их конструкция перемеины по периметру остро­
вов. Для крепле:в:и:я откосов была исполъ.зовава комбинированная система защиты,
состоящая из бетонных блоков, уставовленных в зоне воздействий льда, и меш:ков
с гравием в верхней части откоса, где они образуют шероховатую и nроницаемую
поверхность, способствующую гашению волиового наката и м:инимизации подтопле­
в::и.я:. Размеры в плаве бетонных блоков соста:аmши 1,2xl,2 м, а на уг.ловых уч:аст:ках
были использованы блоки трапецеидальной формы (рис. 3.6).
Мешки с гравием имели размеры 1,5х3,0 м, объем 3 м3 и вес ою:шо 6 т. Мешки
укладывались внахлест, 1~50 % от дли:вы мешка. Величина нахлеста зависела от
степени подверженности волновым воздействиям. С целью снижения: :каnитальных


Рис. 3.6 . Креnление откосов
острова Endicott в углах
затрат крепление ОТIСОсов :меiiiКа.МИ исnользовалось в наиболее мелководных участках
островов. При этом для уменьшения риска повреждения мешков подвижками льда
они были покрЪIТЫ защитным слоем жерrвенного rравия. Эконо:мич:еский анализ по­
казал, что затраrы на укладку и обслуживание такого rравия меньше соответствую­
щих затрат на крепление с помощью меmхов.
И бетонные маты, и мешки с rравием укладывались на фильтрующее полотно. Всего
на откосы бьшо уложено оmло 160 тыс. м2 та:коrо полотна, 35 тыс. мешков с гравием
(с:корость укладки 25-30 мешков в час) и 25 тыс. бетов:ных блоков (11 О м2/час).
Соединительная дамба между островами выпол:в:ена с жертвенв:ы:ми rравийным:и
откосами без хреплев:ия. Отметка rребня дамбы соста:апя:ет +4t2 м, ширина по верху
перемевная, 23-30 м. В дамбе для. прохождения рыбы и минимизации :в:аруm:ения
естествев:ных морских течений бьши предусмотрены водо/рыбопропускные отвер­
стия, перекрытые мостовыми ко:в:струкциями.
В 1997 г. компанией British Petroleum в 5-8 милях к востоку от месrорождения
Endicott было открыто месторождение Liberty. Его освое:в:ие плав:ировалось с исполь­
зованием существующих сооружений месторождения Endicott. Новая буровая уста­
новка бьша размещена на буровом острове Endico~ предварительно расmирев:ном
для. этой цели (рис. 3.7).
Рис. 3.7.
Endicott. Схема
расширение
буровоrо острова
для освоения
месторождениR
LiЬerty
Креnление
откосов (щш
расшвреюш)
Сушествующее. ~
щ mi острос
с•1усю1 шлюnок
lliП) 'Irronaя стенка
/ (nрн рааuнр ен1111
острова)


3.4 .2 . Остров Northstar
Northstar- второй ИГО в море Бофорrа, предназиаченвы:й дпя: промьшшевиой добы­
чи уmеводородов, и первый объект в этом регионе, где для транспорта нефти к берегу
были использованы подводные трубопроводы. Он возведен в 2000 г. компавней British
Petro1eum. Exp1oration Inc. ва месте ранее существовавшего разведочного острова Seal,
на расстоявин 9,6 хм к северу ar побережья: Аляски при г.лубиве воды 12 м. Площадь
территории острова составила 22 тыс. м2, габариты в nлане- 128х170 м, отметка тер­
риторm~ острова +5,0 м. Расчетный срок службы- 15 лет. ИГО Northstar гравийный,
комбшmрованиого профиля: с пологой широкой бермой вблизи уровня воды и ограж­
денвый верти:калъной пmунтовой стенкой в верхней части. Оrраждающая шпунтовая
сте:нка уставовлева с восточной (длина- 142 м), севервой (148 м) и западной (142 м)
сторов острова. С южной стороны :ИГО предусмотрена причальная сте:нка, выпол­
вевиая из стального nлоского шпунта.
Метод строительства- отсыn::ка гравшr, доставленного с берегового карьера в зим­
в:ий период грузовым автотранспортом по ледовой дороге. В в:ижв:ей части тело
острова частично сформирова:во гравий:вым грунтом, сохранивmимся ar ранее суще­
ствовавшего разведочного острова Seal.
Разрез ИГО показав ва рис. 3.8, а схема- на рис. 3.9.
1·
23
15-30
+1 .5
+6 (Восток)
+8 r3апад)
t
Рабочая nлощадка
'f '+S
+2.7~с
--
тальное
--- --
.........~~-----==
-----===---1 шпунтовое
Бетонные 11tаты
Рис. 3.8 . Разрез ИГО Northstar. Размеры и высотные отметки даны в метрах
Крсnлеш rе
Г(1 11ВJ1i'lпая берма
_ _..._... .
огражде ние
Рис. 3.9 . Схема
ИГО Northstar


Рмс. 3.10. Общий вид
ИГО Northstar
Как видно из рис. 3.9, при креплении откосов ИГО использовались бетонвые :маты,
которые были уложевы на фильтрующее rеотекстильное полотно иа отметках от -6,0
до +2,6 м. На уr:ловых участках по периметру ИГО :маты собравы из бетонных блоков
трапецеидальной формы.
Orуровня дна до отметки -4,6 м по периметру ИГО с заnадной, северной и восточ­
ной сторон уложена подводная: гравийнu берма шириной 15 м; с северо-восточ:воrо
и северо-западвоrо уг.повых участков ширина бермы увеличена до 30 м. Назначение
бермы - остановка ледовых полей с mубохой хилевой частью. Общий вид Ш'О при­
веден на рис. 3.10.
Сrроиrельство
Строительство острова было начаrо в 2000 г. с разработки гравийного береrовоrо
карьера и доставки материала по ледовой дороrе. Гравий отсыпался в тело острова
через проруби. Отсьшка гравийного тела острова заняла 3 месяца, объем отсыпаино­
rо грунта составил 600 тыс. м3• Скорость отсыпки достигала 20 тыс. м3 в сутки при
трехсменной вепрерывной работе.
При строительстве причальной сте:нки: с южной стороны острова поrружев:ие
плоских пmув:товых свай осущест:вmшось с использовавнем вибропоrружаrеля. Ско­
рость погружевия шпув:та соста:в.mша в верхних, мерзлых слоях (отметки от +0,6 до
-4,4 м) 0,3--0,6 мlм:и:в., в в:ижвих, немерзлых- 5 м/м:ив.. При наличии препятствий
в груше ю:>JЩевым: стенкам ячеек придавалась изоr:вуru форма в nлане для обхож­
дев:ия преnятствий. Примерно 1000 mпу:втин было nоrружев:о за 54 рабочих дня при
работе в 2 смены с производительностью 19 свай в сутки. Работы затрудвялись из-за
сильных ветров, однако, несмотря на вынужденные остановки, поrружевие mпувта
было вьmолиено в соответствии с календарным rрафиком.
При строительстве ограждающей рабочую площадку шпунтовой стенки также
были исnользованы вибропоrружатель и молот. Работа молота часто привоДWiа к от­
казу или поврежденшо nmунта, как правило, nри количестве ударов более 160 на :метр
поrружени.ti. Еще одни:м: неудобством при строительстве nослужила необходимость
проrрева смерзmеrося гравия nодачей парачерез трубчmъtе зовды. Для этоrо произво­
дилось бурение скважшf с шаrом 2,5 м ва r:пубину 7 м виже уровв:я воды. Дпя буреНИJI
каждой скваж:и:вы mуби:вой 12 м требовалось 2 часа. Бурение ограничивалось именно
такой глубиной, пoci«>JJЫCY дальиейшее ее увеличение приводило к столкнове:вшо со
свободной водой и диссипации пара из труб без аде:квагв:оrо отrаивания грунта. Для


Рис. 3.11. Northstar. Проrрев
rрунта паром и поrру.жение
шпунта
размора.живан:ия: гравия исnользовались 4 nаровые трубы, установленвые в четырех
скважинах и оставленные на 1О часов. В течение 22 дней 660 стальных шпунтовых
свай были погружены (рис. 3.11) с северной, западвой и восточной сторов острова на
проектвую тубиву со средней производительностью 30 шпувтин в сутки.
Укладка конструкций крепления откосов продолжалась 2,5 месяца. При этом по­
требовалось извлечение льда для образования рва с открытой водной поверхностью
по периметру острова. Укладка конструкций производилась последовательно после
проверхи заложения: откоса и укладки фильтрационной ткани.
Укладка бетоив:ых ма:rов осуществmшась из предварительно собраиных паиелей.
Дли пря:моmmейвых участков по периметру острова паиели собирались из бетовных
блоков размерами l)x 1,2хО,23 м. Каждая nаиель состояла из 3 рядов блоков по ши­
рине и 18 рядов по длине. Паиели имели вес 38 т и покрывали поверхность откоса
площадью 90 м2• На угловых участках острова для маrов использовалось 36 типораз­
меров бетонных блоков трапецеидальной формы. Предварительно собранвые паиели
весили 35 т и покрывали поверхность откоса площадью 80 м'-. Паиели на откос укла­
дывались краном и перед расстроповкой осмспривались водолазами. Соединение уло­
женных на откос соседних павелей также производилось водолазами. Общая площадь
поверхности крепления откосов острова бетоввыми матами составила 27 тыс. м2•
Средв:яя: скорость укладки матов составила 800 м2 в сут:ки при трехсменной работе.
В ходе строительства укладка бетонных маrов дважды приостанавливалась - первый
раз в начале июля: 2000 г. в резул:ьт1Пе nодвижек ледовоrо nокрова., второй раз в авrу­
сте вследствие сил:ьв:оrо шторма, повторяемость котороrо была оценена 1раз в 25 лет.
В обоих случаях поврежденные откосы были восстановлены.
Эксnлуатация
За время э:ксплуапации острова крепление его откосов неоднократно nодвергалось
разрушениям:, поэтому проводятся систематические осмотры технического состоя­
ния откосов и работы по восстановлению поврежденных уч:аСТI<Ов.
Оrмеч:ается, что большинство повреждений крепления откосов ИГО Northstar свя­
зано с совмествым воздействием волнения и льда, в том числе за счет местноrо дав­
ления значительных по размерам блоков биrоrо льда, перемещающихся с болыпой
скоростью по откосу. В ходе сильного шторма в октябре 2006 г. нижние блоки в севе-


Рис. 3.12. Остров Northstar.
Вид НИЗИН на откосах
до и nocne ремонта на
северной стороне (а, б)
и на ют-восточном углу
острова {в, r)
а)
б}
ро-западв:ом углу острова сместились из-за ударных воздействий льда. Было привято
решение уложить крупвый камень вместо замев:ы нижних бетон:вых бло:mв. Кроме
того, бьши обиаружены две в::иэив:ы - одна на северной стороне и другая на юrо-вос­
точном углу острова. Технология их ремонта состояла из демонтажа бетонных бло­
ков, укладки нового фильтрующего полоrв:а в:а откос, укладки мешков, перекрытия
мешков полотном и георешеткой и укладки бетонных блоков. Общий вид НИЗШI на
откосах острова до и после ремонта показав на рис. 3.12.
Кроме того, в 2005 г. были обнаружены повреждения тела острова. На участках,
rде гравий был вымыт из тела ИГО, осущеСТJШЯЛся: демонтаж бетовных блоков и дл.я:
восстав:оапев:и.s профИJIЯ на откос укладывались меппси с песком. Поверху ухлады:ва­
лось фильтрующее полотно, осущеСТВЛJIЛась замена бетонных блоков и восстанавпи­
валось их соединение между собой.
3.4.3. Остров Oooguruk
Этот ИГО был построен компанией Pioneer National Resoшces в 2006 r. в море Бофор­
та. Остров расположен на расстоянии около 9 км от берега при r:пубив:е моря: 1,4 м.
Площадь терриrории составила 25 тыс. м2, площадЬ основания- 43 тыс. м2, габариты
по верху- 18Зх137 м, отметка территории +4,0 м. ТИп ИГО- гравийв:ый с крепле­
нием откосов мешхами с гравием. Профиль ОТIСОсов переменвый по периметру в за­
висимости от напраапения и интенсивности вОJПiовых воздействий. С западной сто­
роны острова (зона наибольmих волновых воздействий) - профиль откосов ломаный
с устройством надводной горизонтальной бермы, с восточной стороны - плоский.
дliя крепления откосов по всей их высоте использовались синтетические мешки
с гравием объемом по 3 м3, весом 5,5 т. Они уложены свахлестом 50% в продольном
и поперечном направлеНИJIХ на слой фильтрующего полотна. дliя защиты от воздей­
ствий льда по li:fiY внешней границы креплеви.я дополнительно уложены в три ряда
жертвенные меппси.
С южной стороны ИГО для: обеспечения: доступа на рабочую площадку устроен
павдус, в зимнее время: используемый для автотрав:спортв:ых средств, а в сезон от­
крытой воды - дm1 разгрузки барж. С восточной стороны ИГО предусмотрена воз­
можность швартовки ма.лых судов.


---N-
Буровой компаекс
Жертвен­
ные мешкtt
~
Гравиiiный
Thi.1IOROЙ ()'Гif()C
Мешкисгравием "-... +S, б
Рис. 3.13. Общий
вид и схема острова
Oooguruk
Рис. 3.14. Поперечный профиль острова Oooguruk. Слева- западная, сnрава- восточная сторона.
Размеры и высотные отметки даны в метрах
Метод строительства- отсыn::ка гравия, доставле~mоrо с береговоrо карьера в зим­
ний период грузовым автотранспорrом по ледовой дороге. Расчетный срок службы-
20 лет. Общий вид и схема ИГО приведены на рис. 3.13, плав и поперечный про­
филь- на рис. 3.14 .
~хническоепроектирование
При выполнении геологичесiСИХ изысканий было установлено, что на :месте строи­
тельства ИГО поверхность :морскоrо дна сформирована илами толщиной слоя около


Рис. 3.15. ИГО
Oooguruk. Установка
дрен В ЗИМНИЙ nериод
15,3 м. Кроме тоrо, на r:лубине около 30,5 м бЪIЛО вь:unшено, что донный грунт преиму­
щественно нахоДWiся в немерзлом состоянии, за исiСЛЮчением неболъшоrо сезонного
промерзания с поверхности, :rд;е наблюдалось наличие севшего на дно льда. В свхзи
с этим в резульnrrе наrрузок от отсыпки гравия в течение 9-12 лет ожидались просадки
илистого грунта, величина юлорых оценивалась 0,6-1,2 м. Это явление имело суще­
ственвое значение для: mвструкций, подлежащих установке ва рабочей поверхности
острова и их соедивеЩ особевв:о с заmубленными трубопроводами.
Решением этой проблем::ы явилось устройство верrиюшьв:ых перфорированных.
дрен. Вода из них откачивалась с помощью насосов, 'ЧТО приводило к балее быстрой
просадхе хрувта. Дрены бЫ.JIИ заmублевы на 16,8 м ниже ила в песча:вый дренирующий
слой и ставились по треугольной сетке с расстоянием 3,6 м друг ar друга. Считалось,
что при тахом расположении 90 % возможной просадки донноrо rрувта произойдет
в течение 6 месяцев с момента отсыпки гравия. При площади основания ИГО 43 тыс. м2
требовалось установить около 3000 древ (8 рабочих смен). Дрены уставааливались
в зимний период с использованием специальной техники (рис. 3.15).
Дm:чики, встроенвые в ядро ИГО для: контроля nросадок, свидетельствовали, что за
90 дней после начала отсыпки гравия просадка довв:оrо осиоваию~ составила в среднем
0,6 м. Это подтвердило эффективность использова:н:ия дрен ДJIJI усв:орения просадок.
Другим rеотех.в:ичес:ким аспеiСIОм, :который учитывался: nри проектирова:вии ИГО
Oooguruk, явилось то, 'ЧТО при разработке береrовоrо карьера, транспортировке к мe­
f:IY строитепьства и при отсыmrе в тело острова гравий находился: в мерзлом состоя­
нии. В Э'ТОЫ случае он естественным образом не уплО'I'IDiется:, что при последующем
оотаивании может привести к большим просадкам рабочей шхощадки ИГО. В качестве
истоЧВИI<Ов тешха, вызывающих отrаивав:ие, можно указать естественный ваrрев, вы­
деляющие тепло наземвые установки и подземвые источники тепла (скважины, заrnу­
бле:нные трубопроводы). Глубm~а оrrаивав:ия зависит от содержания: влаги в rравии,
ero способности к дренированию и местных факторов, таких ках наличие теней от
строений и др. При проеiСТИрОва:вии ИГО задача заключалась в создании устойчивоrо
к оrrаивавию поверхвост:в:оrо слои ТОJIЩИНОЙ 1,8 м по всей рабочей площади остро­
ва, особенно на участках, подверженных воздействию тепловых nотоков. Для этого
учитывалась специфика каждой установки/строения: с изучением потеiЩИала дополни­
тельвой rnубивы отrа.ива.:вш:r:. Кроме тоrо, возмо:жвым: решением явилось изолирование


нижних частей строений с созданием пекоторой воздушной прослойки для способство­
вания конвективному охлажденшо. Таким образом, при строительстве сооружений ис­
полъзовались не свайные фундаменты, а фундаменты мелкого заложения, опирающие­
си на подстилающи:й гравий:ный: грунт. Гравий должен либо поддерживаться в мерзлом
состоянии, либо быть оттаявшим, дренированным и уплотнеm1ым. При выпоJПiении
данных условий фундаменты мелкого заложения довольно экономичны и выдержи­
вают большие нагрузки. Этот тип фундамента, как правило, подвержен небольшим
просадкам из-за ползучести подстилающего замерзшего грунта или остаточным про­
садкам донного основания. Однако считается, что такие просадки ограниченны и до­
статочно равномерны. Обычный метод компенсации просадок фундамента - регули­
ровка при помощи тонких подкладок между фундаментом и строением. Решение ис­
пользовать этот тип фундамента также основывалось на опыте их использования для
ИГО Northstar и Endicott.
Подземные источники тепла передают его на окружающий грунт в процессе все­
го срока эксплуатации. При проекrировании были рассмотрены различные решения:
изоляция обсадных труб (лишь замедляют оттаивание грунта), охлаждение гравия
термосифонами (эффективно только в зимнее время), искусствеmюе замораживание.
В итоге был реализован метод механической обработки гравия вокруг скважин в зоне
около 6 м до оттаивания и уплотнения. Также были пришrrы дополнительные меры,
учитывая неопределенность в долгосрочном распространении тепла - заглубление
герметичных прокладок в донный грунт вблизи скважин и трубопроводных узлов.
Строительство
Формирование ИГО выпОJПiено за 7 месяцев. Работы были начаты со строительства
ледовой дороги в январе 2006 г. и разработки берегового гравийного карьера в февра­
ле 2006 г. Строительный материал доставшшся по ледовой дороге автотранспортом,
и гравий отсыпался в тело острова через проруби. Доставка и отсыпка 325 тыс. м3 гра­
вия была произведена в течение 32 суток, общий пробег автотранспортных средств
составил 740 тыс. км. До отсыпки гравия в доmюм основании, сложеmюм слабыми
илистыми грунтами, с целью снижения просадок ИГО был устроен дренаж.
В летний сезон откосы укреплены мешками с гравием. Всего уложено 8 тыс. меш­
ков весом каждый около 5,5 т.
Эксплуатация
В августе 2007 г. была припята программа мониторинга технического состояния
откосов. Первоначальные работы заключались в осмотре откосов по 23 поперечни­
кам. Значительные повреждения отсутствовали, несмотря на ппорма с восточных на­
правлений со скоростью ветра 31 м/с, наблюдавшиеся в октябре 2006 г. Позднее при
осмотре были выявлены повреждения 11 О мешков, составляющих 1,4 % от их обще­
го количества. Большинство повреждений обнаружено вблизи и вЬШiе уровня воды.
В основном, они были вызваны производственными факторами, а не воздействием
волнения или льда. В частности, имелись повреждения мешков от работы тяжелого
оборудования при уборке снега и доставке материалов, а также навала барж. Повреж­
дения были призваны не требующими ремонта. В дальнейшем предполагалось про­
водить ежегодные обследования откосов (рис. 3.16) с принятием, при необходимости,
своевременных мер по ремонту.


Рис. 3.16. ИГО Oooguruk. Осмотр
защиты откосов после одного года
эксnлуатации
3.4.4. Остров Nikaitchuq
В настоящее время компанией ENI Petroleum ведется разработка иефтяноrо место­
рождения Nikaitchuq, расположенного в Американском секrоре моря Бофорта на mу­
бинах воды около 3 м вбmt:зи Северноrо склона Аляски. Оцениваемые запасы вефm на
месторождении соста:вJШОТ 35 млв м3• Планируемый срок эхсплу81'8ЦИИ месторожде­
вия 30 лет при махсимальном уровне суrочной добычи нефти 4,5 тыс. МЗ.
Добыча планируется с использованием 52 схважии с двух буровых площадок - бе­
реrовой и морскойt соедивев::вых Mf:ЖJJ:Y собой подводв:ыми трубопроводами. Морская
буровая nлощадка будет :находиться на ИГО, удаленном <Yr берегаварасстояние о:коло
5,6 хм и расположенном вблизи естественвоrо острова Spy.
Оrроительство береговой буровой nлощадки и ИГО завершено в 2010 г. В феврале
2011 г. с берега пробуревы первые 12 скважин и начата добыча нефти. Начало монтажа
буровой установки на морской ШIОщадке было заплав:ироваио васередину 2011 г. Экс­
плуатация всех 52 скважин должна была иачаrъся х 2014 г.
Информация о конструкции искусствениоrо rрувтовоrо острова Nikaitchuq в досrуп­
ных для ознакомления источниках. прахrичес:ки отсуrствуех:. Известно, что остров -
rрав:ий:в:ыйt Шiощадь территории 44,5 тыс. м2, rnубина моря 1,8 м. Остров построен
компа:в:ией Nanuq, доставка гру.вта к меС'IУ строительства осуществmшась, по всей ви­
димости, по ледовой дороrе. Общий вид береrовой буровой площадки н ИГО показавы
на рис. 3.17.
Рис. 3.17. Месторождение Nikaitchuq: а) береrовая буровая площадка; б} ИГО
"


3.5. ИскуСС1'8енные rрунто•ь•е острова
месторождения Kawaraн
Кашагав-крупное иефтегазовое месторождение, расположенное в Казахстаиском
секторе Севериого КaciiИJI. Месторождение было открыто в 2000 г. Геологические
заnасы оцениваются: в 4,8, а хо:м:мерч:еские ресурсы в 1,4-2 млрд т нефти. Имеются:
таюке крупвые запасы природного газа- более 1 трлв МЗ. Кашаrа:в: я::вляется одним из
самых крупных месторождений в мире, открытых за nоследние 40 лет.
Глубины моря на месторождении составшпот 3-7 м. Добычу уmеводородов было
решено осуществтrrь с помощью ИГО. Проектом nредусмотрено строительство mrrи
островов: из них четыре острова предназначены только для бурения: скважин, а mrrый
(D) представляет собой центральную технологическую <<плаrформу» с возможно­
стью бурения: скважин. В оrкрЪIТЫХ источниках имеются различные сведения о коли­
честве ИГО, в некоторых из них сообщается, что по прое:к:rу планируется постройка
14 островов -это уже целый архипелаг!
Остров D - самый крупвый
-
включает отдельный райзериый ИГО размером
200х200 м, соедив:еи:вы:й с остальной частью насыпью. К райзериому острову под­
водятся 10 трубоnроводов. Общая: площадь острова D составшr:ет более 100 тыс. м2•
Вокруr в:его установлены четыре внеmв:их ледовых барьера и три вв:уrрев:в:их.
Через подводвые трубопроводы продухт с:кважив: от других ИГО поступает на
D, где вьmолняется изалечеиие из nродукта ЖИДI<DЙ фазы (нефти и воды) и сырого
газа (первичиа.я: очистка). В дальнейшем газ с острова D будет закачи:ваrъся обраrно
в скважины, чтобы обеспечить необходимое давление в пласте. Прошедший первич­
вую очистку продукт подается по трубопроводам от острова D на береговой завод,
расположеиный в 35 км от г. Атырау, где размещена установка кuмплексной перера­
ботки нефти и газа (УКПНиГ) <<Болашаю>. Схема обустройства месторождения пред­
ставпена на рис. 3.18, а внеiПНИЙ вид некоторых :ИГО месторождения: Кашаган - на
рве. 3.19.
Работы по отсьmке ИГО иачались в 2002 г. Отметка островов составпяет +3 м над
уровнем моря: и +7 м в местах расnоложения: оборудования. Материалы для строи­
тельства островов перевозились баржа:ми из поселка Бауrиво, где была введена в экс­
nлуагацию береговая база поддержки морских операций. Одm1 из ее причалов специ­
ально оборудован под переrрузку камня и щебня производительностью 250 тыс. м3
в месяц.
50
Рис. 3.18. Схема
обустройства
месторождениА Каwаrан.
ДО- добывающий остров


Рис. 3.19. ИГО
месторождениR Кашаган
3.6. Искусственные rрунтовые острова
дru1 месторождения Круаенwтернское-море
Добывающи~ остров _
Опираясь на зарубежный опыт эксплуаrации ИГО, Крьшовским Цекrром совместно
с ГГ «Север» в рамках rосударственноrо :контракта прорабатывался вариант использова­
НШI этоrо типа сооружев:ия дr.u1 освоеНЮI арiсrИЧеских месrорождевий, находщихся на
суперnредельво:м мел::ководье (о:коло 3 м).
В :качестве расчетноrо бьmо прШIЯТО :месторождение Крузевшrервское-море (МКМ),
которое располаrается на ак:вапор1m эапи:ва Шарапов Шар восrоч:воrо побережья по­
луострова Ямал в Карсi<Ом море (рис. 3.20). Эта ахватория харахrеризуется довольно
суровыми услови.ям:и: :короткий безледовый период (о:коло 3 мес.щев), rnубива моря
2-3 :м: (очень критично дr.u1 исполъзова:в:и:я плавучих сооружений), толщина ровного од­
нолетнего льда 1;2-1,4 м, возможно промерзанис залива до дна, слабые илисrые rрунты
значительной мощности и 't.д. Месторождение залегает в транзитной зоне, т.е. имеется
и береговая ero часrь. С точки зрения защищенности месторождение распОJiожено удач­
но - с восточной стороны ero nрикрываюr острова Шараповы КоШIСИ, с севера и вос­
тока- материк, и тольКD оrносительио узкий проход в южной части - пролив Мутный
Шар- я::вw~ется оr:крытым. В районе расположения :МКМ находится довольно хорошая,
по мер:ка:м: Архтихи, :иифраструк:rура: рядом имеюrся два хруп:вых месторождении- Бо­
вавен:ковсКDе (осваивается) и Харасавейсi<Dе (в перспективе). На БованеВI<Dвском место­
рождении имеется аэродром: и проложева ж/д ветка, :которую предполагается продлить
до XapacaвeйCI<Dro месторождения. Or Бовавев::ковсi<Drо месторождения: nроложева си­
стема газопроводов до Ухты, пересекающих Байдарацкую губу.
51


1\АРСЬ.VЕ МОРЕ
~·ое
\
\
\
\
n -'ов
\
\P«Ait•---
/
'<'О
1
~ Нурм
1
1
1
1
Ж'д вет.кя «Обская -
Кярскяя»
Ноtоnорта.
Рис. 3.20. Ситуационный план расположения
месторождения Крузенштернское (слева,
в рамке) на Ямале и МКМ (справа, пунктир}
в заливе Шарапов Шар: 1 - Харасавейское
месторождение; 2- Бованенковское; 3-
система rаэопроводов ссБованенково - Ухта»
Разработ.ка nроекта ИГО основывалась па следующих основополагающих прин­
цm~ах:
•
максимально возможное испол:ьзовавие берега ДWI размещения соответствующего
оборудования- сокращение размеров ИГО в Шiаие, толыrо для размещения буровоrо
IСОМПЛекса, :миним:изация заrрю- денежных средств па ero строительство;
•
соединение ИГО с береrом дамбой - nрив:ци:rmальвое решение по транспорту газа
(ис:ключ:ение строительства подводных трубоnроводов с их за:щиrой от ледовых воз­
действий, удобство осмотров и ремонтов при эхсплую-ации), простая: система снаб­
жения (автооранспорт) и обеспечения безопасности- при аварии па буровом ком­
Шiексе персовал может покинуть Ш'О на своеобразном «автобусе безопасности»
(аналог судна stand Ьу), постоянно дежурящем около дамбы.
Ситуациовный Wiaи расположенив ИГО и сопуrствующих сооружений приведев на
рие.3.21.
Внешний вид предполагаемоrо к использованию Э:К.СWIJатационноrо ИГО приведен
на рие. 3.22 .
Транспорrно-технологическая: дамба, соеди:wпощая: ИГО с береrовой Wiощадкой,
рассчитава ДWI проезда rрузовоrо авrоrрав:спорrа, прокладки инженерных. сетей и тру­
бопроводов. Ковструхция дамбы предполагает водоnропусiСВЬiе отверстия: для сниже­
ния: велпивных воздействий строительства и эхсплуаrации на водообмен в заливе.
52


Рис. 3.21. Ситуационный
nлан расrюпожения ИГО
и друrих сооружений на
МКМ:
1-ИГО;
2-трансnортно­
технапоrическая дамба;
з- ледазащитная дамба;
4 - nодходной канал;
5 - береговая площадка;
6- водоnропускное
отверстие
Рис. 3.22 . Общий вид
ИГО. По nериметру
nредусмотрен nроезд,
который выходит на дорогу,
nроложенную по дамбе
(справа)
Ледазащитная дамба- защитное сооружение, предназначенное дпя снижения ледо­
вых нагрузок, действующих на Ш"О.
3.6 .1 . Грунтовьtй остров
Рабочая зова ИГО имеет форму квадрата с размерами lOOx 100 м. На острове разме­
щается только буровой комnлекс с мивимадЪНЫМИ складскими и другими помещени­
ями, вкmочая электростанцию, обеспечивающими его работу.
Возвьппевие территории над уровнем моря прив:ято досi1П'ОЧИЫМ дл.я: защиты от
ваползавия льда и волвового воздействия- 4,2 м.
Строительвый материал грувrовоrо ядра в условиях Карского моря - это мел­
кий и IШЛеватый песох. Высота rрувтовоrо ядра при r:пубив:е моря: расчетного ме­
сторождения: до.л:жв:а составлять не менее 7,~7,5 м. При использовав:ии д;шr. стро­
ительства мелкого или пъшеватого песка прогнозируемая величина просадки тела
острова будет составшrrь 0,5--0,7 м. ПросадiСа острова может продолжа:rься 2-3 года.
Сокраrить продолжителъв:ость процесса просадки, как: и для островов в море Бофор­
та, можно путем установки вертикального дренажа. Кроме того, улучшения качества
грунтового ядра, снижения в:елrrивных воздействий на окружающую среду и сокра­
щеНИJI дпительвосm просадок можно достичь при использовании rеотубов, заnол­
ненных под давлением песком и илистыми rрувтами.
Для. оrра:вичев:ия просадок при перемещения:х буровой вьппки необходи:м:ы или
пуrи на сва:йв:ом основании, или искусствев:ное уплаrиевие грунта с устройством ще-
53


Рис.Э.23.
Облегченное
шпунтовое
ограждение на
промежуточной
берме
бев:очвой постепи поверх засЫIПСИ. Надежным решением JIВJifleтcя: устройство свайsых
дорожек под путями перемеще:в:ия буровой установки.
Как упоминалось, одним из осв:овв:ых вопросов nри прое:в:тирова:н:ии ИГО .я:вля:ет­
ся: выбор рациональвой конструкции окоитуриванив, с учеrом условий месторождения.
В рамках проекта после проведев:ия: nредвар:ительвоrо анализа зарубежвоrо опыта были
рассмоореиы следующие варианты оковтуривавmr:
-
обдегчеввое шпунтовое ограждение на промежуточной берме (рис. 3.23);
-
заанхерев:вая пmувтовая стенка без бермы.
Откос бермы и часть rоризонтальв:ой площадки защищены ма:rа:ми из железобетон­
ных плит. Между собой ПЛИТЬI соеди:вевы цепны::ми звев:ья::ми, допускающими их взаим­
ный поворот. Под плитами уложен слой щебня:, а между песч:а:в:ым телом и слоем щебня
проложев:о rеотекстильвое полотно.
Шпунrовое оrраждение можеr быть вьmалнено в разmr:чных подвариантах:
-
заанхеренв:ое;
-
везааихерев:в:ое;
-
mпунтовые ячейки разл:ичв:ых конструкций.
При высоrе засьmк:и за mпувтовой стенкuй 7 м в:езаавхере101ая стенка заведомо в:(>
эффеiСТИВна, в то времи ха:к: заа:нхере:вв:ая доС'ЛП'ОЧВо эхов:о:мичв:а. Ее в:едоС'ЛП'КО:м: .IВl.UI­
ercя риск звачительв:ых разрушений rрувтовоrо ядра в случае локальных повреждений
замковых соедине:вий пmувта при ледовых воздействиях. Устройство mпувтовых я:ч:еек
(рис. 3.24) уменьшает этот рис14 в:о значительно возрастает металпоемкость конструк­
ции и сложность проиэводства работ.
Рис. 3.24 . Общий вид
шпунтовой ячейки


Рис. 3.25. Свайная эстакада
на nромежуточной берме:
1 -естественный rрунт;
2- намытый rрунт; з- сваи;
4 - rеотубы; 5 - бетонные
маты, уложенные на щебень;
6- rазоnроводы от ИГО на
берег; 7- автодорога
с отбойниками
3.6.2. Транспортно-технолоrическая дамба
При прое:к:rировании трав:сnортно-техвологич:ес:кой сuзи острова с береговой базой
рассматривалось четыре варианта :конструктивных решений:
-
грунтовая: дамба с откосами;
-
грунтовая: дамба с откосами и двухрядной шпунтовой стенкой;
-
эстакада на промежуточной берме;
-
эстакада на естествеином дне.
В качестве примера на рис. 3.15 nредставпев один из nроработаиных вариантов
эстакады на промежуточной берме.
3.7. Аварии
Различ:ны:е чрезвычайные сmуации могут возиикнуть и при строительстве, и при
эксnлуатации :ИГО. Аварии, :касающиеся технологии строительства или воздействия
внешних условий, идентичны как для островов поисково-разведочного бурения, так
и эксплуатационных. В настоящем разделе приведсны и рассмотрены различные ава­
рийные ситуации, которые необходимо учитывать при nроекmровавии и строитель­
стве rрувтовых островов веэависимо от их вазв:ачев:ия:.
За период строительства и эксплуатации 36 Ш'О в море Бофорта с 8 островами
(22 %) произошли ивциденты, повлекшие частич::вое или полвое разрушение остро­
вов (см. таблицу).
Аварии ИГО в море Бофорrа
Проект
Год Существо аварии
AmakL-30
1976 Оползание недавно возведенной береговой полосы
Jssugnak 0-61
1979 Значительная эрозия насыпи в районе ватерлинии
Tarsiut N-44
1980 При посадке кессоны были смещены на 20 м от nланируемого места
Alerk Р-23
1981 Почти половина острова была размыта
При достижении половины рао;етной высоты во время строительства
Nerlerk В-67
1983 произошло общее разрушение откоса. Проект был остановлен, потери
составили более 100 млн дOJUt.
Adgo Н-29
1984 Растрескивание и просадка песчаной насыпи
Mlnuk 1-53
1985 Эрозия осrрова, nотеря буровой установки и жилого модуля
Amauligak 1-65 1986 Частичное разжижение песка
55


Рис. 3.26. Навал льда
на ИГО Northstar в море
Бофорта
Рис. 3.27. Навал льда
на ИГО месторождения
Кашаган
Существует еще одна nроблем~ общая ддя. всех ледостойки:х мелководных ИГО, -
это чрезмервое наполэание льда во время его дрейфа, скаnли:вав:ие и навалы на кон­
струкции. Под собствевной тяжестью лед уплотвя:етс.я:, что преmпствует ero та.я::вию
и сокращает период подхода судов к острову. Образование стамух может на длител:ь­
н:ы:й период времени привести к невоэможности работы судов снабжения, что создает
угрозу остановки производства.
Эrа проблема nрисуща как морю Бофорт~ так и Севериому Каспию, хотя регио­
ны имеют очень разные ледовые условия. На рис. 3.26 можно видеть навал льда на
остров Northstar в 2007 г., а на рис. 3.27 - то же самое явление в Северном Каспии на
месторождении Каmаган. Мощное ледовое образование у «борта» ИГО абсолюrно
исiСJIЮЧает подход судов снабжения: с этой стороны.
Эффехrа навала льда можно частич:во избежаrь пуrем устройства ограждающих
периферийвых дамб из скального мэ:rериал~ во это решение требует значительных
:капитальных вложений.
В 2013 г. на Кашагане иэ-за природных условий сложилась довольно интересная
сmуация, :коrда основные ИГО оказались в ледовой блокаде. В середиве декабря
шrормовой ветер отоmал воду от островов, а после этоrо ударил сильвый мороз.
УчиТЫВЗJI, что максимальная: г.лубииа моря в районе размещения ИГО не превъппает
4 м, даже во время прилива суда обеспечения и снабжения оказались неспособны­
ми добраrься до островов. Эта ситуация с большой вероятностью может произойти
56


Рис. 3.28. Двуrлавый смерч
идет на месторождение
Кашаrан
и в арrrичес:ком регионе, ще имеются перспекгиввые месторождения на rnубинах
моря 2-3 м. Продолжительность такого <<Ледового плена» может быть значительной.
Таким образом, при проеiСТИровании тобого тиnа плаrформы для: предельного
мелководья необходимо рассмmривать ситуацию неблагоприятного колебания уров­
ня моря даже в летний сезон, т.к. с эти:м: вопросом наnрямую связаны тахие важные
аспеiСТЫ, как снабжение, безопасность при возникновеншt: чрезвычайных ситуаций,
например пожаров (откуда брать воду для: туmен:и.и, eCJm море либо <<yiiiЛO»t либо
промерзло до два), использование спасательных mmопок и т.п.
При проектировавии ИГО дл.я Северного Каспия: необходимо, помимо льдов, так­
же учитывать следующие опасные природвые JIВЛения: землетрясения, ура:га:вы и,
как ни странно, торнадо (смерчи, рве. 3.28), :которые хулиганят, в основном, в США
и Юrо-Восточной Азии но, как мы видим, иногда забредают и на Северный Каспий.
Сведений о том, дошел ли смерч до Кашаганских островов, и что он там наrворил,
в печаrи не появилось. Призваемся честно: нам неизвестно в:икаких разумных спосо­
бов защиты от смерча, :кроме как быстрее уносить ноги!
Давайте обобщим приведенные выше сведения: по ИГО. Расс:матриваи тахие не­
простые вопросыt как выбор рационального архитектурно-констру:к:пmного типа
плэ:rформы дл.s освоен:и.и месторождений, иаходя::щихся: на предельном мелководье
(до 5 и менее метров)t отметим, что одним из первых полноправных вариантов .я:вл:я­
ется ИГО. И это совершенно справедливоt в первую очередь, в плане его прахтиче­
ской реализуемости и относительно малых :капитальных затрат.
На первый взгляд, может показа:rься, что технология возведения ИГО достаточно
проста: ну, подумаешь, насыпали кучу песка, разровняли ее, затащили оборудование,
и все. Но, как мы видим, это далеко не так. ИГО явл.иется очень сложным инженер­
ным сооружением, при строительстве которого необходимо решать весьма непро­
стые, необычиые дl1Я судостроителей <<Грунтовые», зачасхую проблемиые, вопросы,
требующие детальной проработки в процессе проектирования:. Среди них:
•
велnивное воздействие на окружающую среду:
-
загрязнение водной среды увеличением коJЩеитрации взвешенных веществ, осо­
бенно при намыве грунта;
-
изменение гидрологической и ледовой обстановки- нарушение естествеиной кар­
тины течений и солености, наруmев:ие сложившейсв: биоты, возможные затрудне­
ния вывоса льда, как следствие, сокращение периода чистой воды и т.п.;
57


•
зависимость и большая чувствительность острова к характеристикам доiШого
грунта на месторождении, особешю при наличии «слабого» грунта, и качеству до­
ступного строительного материала (возможна длительная просадка острова, тре­
бующая установки дрен, прогрева или, наоборот, поддержания грунта в мерзлом
СОСТОЯНИИ И т.п.);
•
оползание, эрозия, размыв откосов острова при его возведении и эксrшуатации -
необходим мониториш состояния откосов и защитных сооружений, своевремен­
ный их ремонт или замена;
•
необходимость защиты ИГО от наползания льда;
•
организация системы снабжения в условиях предельного мелководья в летний
сезон;
•
прокладка трубопроводов в зимний сезон или летом, в условиях мелководья.
С другой стороны, может оказаться так, что для месторождений на предельном
мелководье не будет других, лучших технических решений. В этом случае, наверное,
не нужно сильно бояться, но, опираясь на опыт зарубежных специалистов (наличие
такого опыта- это уже преимущество перед шобым неапробированным конструктор­
ским решением), следует попробовать создать эксrшуатационный ИГО и в России,
например, для месторождения Крузенштернское-море.
Теперь, покончив со своеобразными платформами - островами, - перейдем к сле­
дующему, самому распространенному nmy платформ- стационарным сооружениям.
58


4. СТАЦИОНАРНЬIЕ ПJIАТФОРМЫ
Такие платформы по архитеюуре 00 можно разделить на три основв:ых типа:
• свайные эстакады;
• фермеиные свайные;
• гравитационные.
4.1. Свайнь1е эстакады
Сооружения такого типа исполъзовались при небольшой глубине моря. В качестве
примера на рве. 4.1 покаэана «Каспийская Венеция» - целый rород на сваях, возве­
денный недалеко от Баку nри r:пубиие около 20 м ва месторождении Нефтяные Камни.
Эста:кады были относительно дешевы и имели возможность довольно просто расши­
ряться - путем забивки свай в в:ужв:ых ваправпев:иях
-
по мере строительства новых
кустов скважи:в:. В настоящее время эстакады практичес101 не встречаются: в связи
с nеренесением <<Вефт:явых» интересов в rораздо более глубоководвые районы.
а)
Рис 4.1. Свайные эстакады (а} и nриэстакадная мощадка
с буровым коммекоом (б) на месторождении Нефтяные
Камни
4.2. Пnатформь1 с фермеиным
оnорнь1м основанием
4.2 .1. Общие сведения
После тоrо как мелководные иефтегазовые месторождения в большинстве своем
были обустроены и стали эксплуатироваться:, начал про.ивдяться подтвержденный ге-
59


олоrо-геофизическими изыскав:иями естественвый шrrepec к более тубоководным и,
соответственно, более отдаленным от берегов морским месторожде:виям, для юлорых
строительство искусственных островов и эстакад стало доста:rочв:о дорогим удоволь­
ствием. Поэтому прое:ктанты прИRJШИ впол:ве лоrич:вое решение перейти на платфор­
мы с фермеввы:м основанием (jacket - джекет; в дальнейшем мы будем пользовшъся
этим терм:ив:ом ка:к широко распростравев::вым), в ка:кой-10 степени :копирующим свай­
ное крепление к rру.вту эстакад. Фермеввые :констру.кции бЫJП1 хорошо отработа:в:ы: на
суше, поэтому, с учетом специфики морских условий, стали интенсивно использовать­
ся для моря, и в настоящее время дже:кеты я:вmпотся основвым типом 00 платформ,
контактирующих с донным грунтом в процессе э:ксr:шуатации. Сухопутная: травспорr­
ная арrерия, которую, по сути, предстааляла эстакада, б:ьша перерезана-теперь вместо
нее примеюпотся морские транспортвые системы. Широкому использованию дже:кетов
способствовало и такое немаловажное и неоспоримое их преимущество, хак «прозрач­
ность» l1дЯ ВOJDt:, что снижало волновые ваrрузки (основные в безледовых районах),
умев:ьmало металлоемкость и повьппало эков:ом:ичиость плаrформ.
Однако отказ от эстакад повпек за собой необходимость строительства на больших
тубивах протяжев::в:ых подводных трубоnроводов и доста:rоч:но непростых операций
по монтажу платформ с джехетами в море. Эти два обстоятельства обусловили исполь­
зование весьма сложных обслуживающих плавсредств - трубоукладочных судов, су­
дов-трубовозов, трубозаmубителей, траншеекопателей, судов подводно-технических
и водолазных рабог для обследования и ремонта трубопроводов, краново-монтажных
судов с кранами большой грузоподъемности, адаптирова:нвых к rрузовым операциям
в открытом море, транспорrво-спусковых барж для перевозки крупногабаритных соо­
ружений И 'I.П.
Джекет классического типа представпяет собой ферме:в:в:ую RDнстру.кцию в виде
усечев:в:ой пира:миды, у коюрой большее основание :ковтахrирует с доив:ым rрувтом,
имея: свайвое крепление. Основные элементы пmпфор:мы с таким джекетом приведевы
на рве. 4.2 и 4.3 на примере нефтяной буровой и техволог.ичес:кой платформы North
1~
60
Рис. 4.2. Основные элементы
платформы Nol1h West Hutton с джекетом
классического типа:
1 - модульное ВС с двумя буровыми
вышками и факельной стрелой; 2- джеквт
из четырех основных угловых трубчатых
элементов - ребра усеченной пирамиды
(3) и четырех вспомоrателы-~ых, средних
элементов (4), соединенных 1JРУГ с друrом
перекрещивающимися раскосами;
5 -трубопровод дnя отrрузки товарной
нефти; 6- свайные ростверки на четырех
основных трубчатых элементах дnя
прохода в каждом четырех свай {всеrо на
платформе16 свай); 7- направляющие дnя
прохода свай и толкателя при забивке;
8 - система райзеров, по которым продукт
скважин передается на ВС; 9 - ферменная
палуба-рама, на которую устанавливаются
модули вс


Рис. 4.3 . Состав модулей ВС платформы
North West Hutton: 1 -буровые вышки
с nодвышечными основаниями;
2- nьедестальный кран; э- вертолетная
nлощадка; 4 - модуль хранения сыпучих
грузов; 5- жилой модуль; 6- технологический
модуль; 7- энергетический модуль; 8-
вспомогательный модуль: 9- устьевой модуль:
10 - гаэовыхлопы энергетического модуля:
11 - воздухозаборники; 12 - факельная
стрела; 13- газовыхпоnы газовых турбин
компрессоров; 14- модули бурового раствора
и бурового оборудования
Рис. 4.4 . Платформы-рекордсмены
Дж.екет высотой (длиной) 416 м платформы
Bullwinkle при транооортировке на барже, которую
он буквально •nодавил» -ее практически
и не видно! В районе каждого уrлового трубчатого
элемента раооопож.ены свайные ростверки (белые
точки}- по 7 свай в каждом, всего 28 свай. Баржа
буксируется двумя буксирными судами, в корме­
одерживающее судно
West Hutton, уставовлевной в Северном море. Самыми «важными» элементами такой
плаrформы являются верхнее строение (ВС) и джекет. Как следует из рис. 4.2, на
плаrформе с джекетом практически неr;це разместить хранилище для товарвой про­
дукции, поэтому все платформы такого типа отгружаюr ее по подводиому трубопро­
воду на морское/береговое хранилище.
Глубины моря, при которых устанавли:вались платформы с дже:кетами, в основном,
не превьппали 150 м, хотя, хах уже упоминалось, есть свои реmрдсмены (рис. 4.4) -
плаrформа Bu11wink1e с джекетом традиционного, «пирамидальноrо» ТШiа установ­
лева при rnубине мори 412 м, а Petronius (comp1iant tower - «rибxaJI ба.mн.ю>)
-
при
rnубиве мори535 м. Впечатляюще, не правда :rm? Более nолукилометра- абсолютв:ый
рекорд ДЛ.f1 стационарных платформ!
61


5
7
/
~
Рис. 4.5 . Комплекс из двух платформ
с джекетами: жилой {слева)
и производственной {сnрава),
соединенных переходным мостом:
1 -жилой комплекс с двумА (!)
вертолетными nлощадками;
2- энергетический комплекс;
з- переходной мост; 4- буровой
комплекс; 5 - факельнаs:t стрела;
в - технапогический комnлекс;
7 - подводный трубопровод;
8- система райзеров; 9- забор воды
дпя охлаждения; 10- забор воды дпя
хозяйственно-бытовых нужд
Иноr;ца на месторождениях, при ооносителъно небольшой rлубиие моря, устанавли­
вается комплекс, соСТОJПЦИЙ из двух плаrформ (каждая на своем джекеrе)- жилой и со­
единенной с ней персходным мостом производствениой (рве. 4.5). Tai<De решение, не­
смотри на увеличенную стоимость ЩJуХ. пла:rформ по сравневшо с одной, nринимаеrся
с целью повьппеНИ.II безопасиости обслуживающего персонала, поскольку в этом случае
наиболее вероятв:ы:й источник возв:шсвове:ния аварийных сиzуаций с 1ХЖСЛЫМИ послед­
ствwrми - скважина - доВОJIЬИо зиач:ительв:о удален ar жилоrо I«>:мплекса.
4.2 .2 . СтроитеnЬС'IВО джекетов и операции в море
CyщecrвeJ:Пible 0ТЛИЧИJ1 дже:кетов от nлавучих 00 приводят к своеобразной технологии
их сrроительства и зиачительв:о услож:вяюr морские операции по сравнению с nлавучи­
ми 00/nлаrфор:ма:ми в сборе. Однаi«> за удоiЮПЬСТВИе всеrда надо пmпить: проорачиые
ДJUI ВOJIR, аrносительв:о дешевые фермеШIЫе :в:онструщии требуюr в определенной мере
рисi«>ва:нных морских операций.
Строительство джекетов и их поrруэка на трансnортные баржи
Сrро:и:тельст:во джекеrов ocyщecтвJIJieтc.ll в буквальном смысле слова на песке - на от­
крытых строительных площадках. Непременными атрибутами Таi«>Й nлощадки ЯJШЯется
наличие заготовительного цеха/цехов для сварки секций из трубчаrых элемекrов и кра­
нов с большой высоrой подъема гака.
Формирование джекета въmол:няется в горизонтальном положении. Его прямоуголь­
ное основание в плане может иметь значительные размеры. Например, для упоминав­
шейся плmформы Bulwinkle (месторождение Green Canyon в Мексиканском заливе) оно
составmшо 15Ох125 м при спус:в:овой массе свыше 56 тыс. т (в привципе, впеча:rляет, не
так Jm?). В rорmоиталъном положении :минимальный размер основания (в приведеином
примере 125 м) стаиовиться высотой, поэrо:му дпя монтажа требуютс.я краны с большой
высотой подъема rа:ка. При этом грузоподъем::в:ость :кранов отходит ва второй IJ.ЛЩ по­
сmлысу при необходимости можно сделать весколыm подъемов.
Поrрузка джекета ва трапспорrную баржу въmо.лня:ется двумя способами:
•
перем:ещением джeirera с помощью лебедок по полооыr:м (иадви:жха), сформирован­
ным на строительной nлощадке, на :которых собственно и мовтируется дже:кет;
•
иака::rы:ванием на миоrоосиых тележках, в том 'ЧИсле самоходных.
62


Основвые операции при строительстве пирамидалъноrо классического джекета,
например, состоящего из трех вертихалъво ориентированных блоков, относительно
просты и состоят в следующем:
•
ухла.дка на полозья трубчаrых элементов (своеобразных «закладв::ых>> секций)
среднего блока джекета;
• формирование средиего блока джекета с помощью кранов, к которым подаются
секции, сваренвые в заготовительном цехе;
• формирование и пристыковка к среднему блоху боковых блоков;
• перемещение (иадвижкой или нахатывавием) rотовоrо джекета иа баржу, котораsr
откач::кой балласта компенсирует nередающийся в:а нее вес дже:кета.
Джекеты, перемещаемые наliаржу по полОJЬRМ
Схема строительства трехблоч:воrо джехета, перемещаемоrо на баржу по полозь.в:м,
приведена в:а рис. 4.6 . На рис. 4.7 nредставлева панорама фактическоrо монтажа
дже:кета.
Строительная площадка
Укладка кранами на полозья ссзакпадныхlt труб
среднею блока джекета
Монтаж среднею блока джекета.
СеJЩии nодаются к кранам из эаrотовитвльною
цеха; вначале выполняется соединение
улаженных на nолозья труб между собой, затем
монтируются вертикальные элементы
Сформированный средний блок дж.екета
Рис. 4.8. Схема формирования джекета
на строительной nлощадке и ero надвижки
на транспортную баржу: 1 - паnОЭЬА;
2 - эаrотовительный цех; з- гусеничный J<раН
с болЬUJОЙ высотой rюдъема гака; 4- набережная:
5 - акватория; 6 - nришвартованная к набережной
транспор1НВЯ баржа (принциnиально она может
nрийти rораздо nозже, персщ началом надвИЖI<И
готовоrо джеквта)
63


"
Сформированные средний и nервый
боковой блоки джекета.
После nолного завершения формирования
среднего блока выполняется монтаж
одного иэ боковых блоков
Формирование nоследнего бокового блока
джеквта.
После завершения формирования двух
блоКDв выполняется монтаж последнеrо
блока. На nереднем плане - монтаж: палубы­
рамы
Надвижка законченного постройкой джекета
по полозьям на транспортную баржу.
На заднем nлане, между кранами, видна
сформированная палуба-рама
Баржа с джекетом буксируется
на месторождение
Рис. 4.8 . Схема формирования джекета
на строительной мощадкв и его надвижки
на трансnортную баржу
(продолжение)
Рис. 4.7 . Панорама монтажа джекета
на от~срьrтой мощадке nри nомощи, по
меньшей мере, nFПи rусеничных кранов
с большой высотой nодъема rака {очень
длинные стрелы).
На заднем плане - цех для сварки
секций. Джекет формируется на двух
спусковых дорожках для nоследующей
надвижхи(направпениепоказано
стрелКDй} на трансnорn~ую баржу


Рис. 4.8 . Основные элемекты тележки:
1 - деревянная прокладка; 2
-
грузовая
nлощадка; 3 - гидроцилиндр; 4 - колеса;
5- nеревозимая конструкция (опорное
основание Варандейскоrо морскоrо
nричала)
Джекеты, накатшаемые на баржу с памощъю IIUi!Jie:нteK
При:вципиальво строительство таких джекетов ве отличается от приведеиной вьппе
технологии. В этом случае непрерывные полозья могут замев:яться клетками (ава­
лог - хильблоm) такой высоты, чтобы под джекет могли заехаrь мноrоосвые тележ­
ки. Тележки имеют гидроцилиндры (рис. 4.8), с помощью которых готовый дже:кет
приподви:мается и перевозится (на:катывается) на баржу. На барже он опускается ги­
дроцилив:драми, и тележки возвращаюrся на берег.
На рис. 4.9 и 4.10 прошшюстрировано вака:rывание джекета массой 3200 т с помо­
щью миоrоосиых (суммарно 102 оси) тележек на травспорткую баржу Posh Giant 1.
Оrметим как любопытиый факт, что мировой рекорд по количеству осей при накатке
сооружений принадлежит 000 «Кливер» (Калинииград). 1 июля 2007 г. на травс­
портв:у.ю баржу накатывалось построеиное ва этой совремев:ной верфи опорвое ос­
нование Варав:дейскоrо стационарного морского ледостойкоrо вефтеотгрузочноrо
причала массой около 9800 т, размерами в плав:е 5Зх53 м и высотой 40 м. Во время
накатки использовалось 20 тележек с нагрузкой иа ось 27 т, количество осей- 432 (!!).
Морские оnерации по монтажу пnатформ с дж:екетами
Морские операции (МО), в общем случ:ае, включают:
• транспортировку джекета в горизонтальном положениива месторождение;
•
перевод джекета в вертикальное положение;
• установку на точку;
• забивку свай;
• монтаж палубы-рамы;
Рис. 4.9. Тележки (1) для накатки
джекета (2) с набережной (З) на
баржу(4)
65


Начало накатки джекета на
баржу Posh Giant 1. Передние
тележки 38WЛИ на баржу, задние
находятся на набережной
Продвижение джекета.
Балластная система баржи
автоматически отслеживает
изменение веса джекета,
приходящеrося на баржу
в процессе накатывания
Джекет полностыо находится на
барже в проектном положении.
Поrрузка эаКDнчена
Рис. 4.10. Накатывание джекета
с помощью мноrоосных тележек
• траиспорmровку блок-модулей ВС или ero цели:ком в сборе;
• монтажВС.
МО весьма разнообразны и зависят, в основном, от тоrо, какого типа джекет (с по­
ложительной или отрицательной плавучестью) используется в каждом IСОвкретвом
случае и какой предусмотрен метод монтажа ВС (из блок-модулей или целиком в сбо­
ре). Укрупненная схема вьmолнеНШI традиционных МО по формированию платфор­
мы с джекетом приведева на рис. 4.11.
В 2015 г. было построено судно Pioneering Spirit, вьmОЛЮiющее практич:есхи все
перечисленные операции.
Далее МО расемотревы более подробно (в том числе и с исполъзованием судна
Pioneering Spirit) в зависимости от тоrо, :какой тип джекета и способ монтажа ВС
используются.


Рис. 4.11.
Укрупненная
nоследовательность
выполнениА
морских оnераций
no формированию
nлатформы
с джекетом
Onepat(/111 с д.ж-екеmо,"
1 Тра н спо ртrrровка 1
джекета
1 , Сн1пrrе с б~•рж•• кр~шам•• _]
1
н-. На сr1ец11 а.Г1ь ных
баржах
Спуск н~• во.:.у
1
1
н-.С ПОМОЩЬЮ бyKCII- ~ ~ llepeвo.:t в верл•- ~
pOBO' IIIbiX П.fiOTOB
h:3.' 1b HOe I IQ,IIOЖe HII e
~а с••ет собственной ~
1
П<'p<'M<' Щ<'IIII <' 11 '
nлaвy•r ecт rr
ycT ~IН OBIOI на TO'Ih'Y
Операции с ВС 1 Tparrcnopтrrpoвr~a w,Iонтаж ВС rв
11 1 б:roк-.t~oдJ·:r ell
блок-моду.11еii ВС
б.11ок:-моду.rJе П
Джекет с noл031Cumeльнofl nJUUJYЧecmъю
Уставовка с использованием травепортио-спусковой баржи
Операции с ВС
в сборе
Транспорт11 -
ровка ВС в
сборе с eдrrнoii
na.rJyбoli-paмoii 1
1\ lонтаж на ~
джекете ВС в
сборе с eдrr нo ii
n a.fi)'OOii-paмoii,
'-\aб JI Rt,il cвa ii
l\Iонтаж •
П а.ll)'бы- рамьr
ПоследоВ~:ПеПЬность основных операций по установке ва месторождении джехета,
имеющеrо собственную плавучесть, с использова:вием трав:спортно-спус:ковой баржи
(ТСБ), заключается в следующем:
•
ТСБ, оборудова:вв:ая rидрОТОJIIаПеЛем и поворотным устройством, буксируется в рай­
он уставовm джекета ва место, rде mубивы допусхают операции по ero безопасиому
спуску с точки зрения возможных соударений с донным rрувтом;
•
заrем ТСБ при:в:имаеr балласт в о:ков:ечные цистерщ создавая дифферент в сторону
спуска джекета;
•
с помощью г.идроrолiС.ателя джекет стра:rивается с места и начинает с:кольжеиие по
в:аправmпощим баржи, подобно cyтi1I'J, осуществпя:ющему спуск по пахлонному ста­
пето. Гидротол:к:аrел необходимдлs преодоления сил трения по:кnи дже:кета, :которые
во многом превышают силы трения скольжения. Если бы rидро'l'QПЮ:П'ешi не было,
пришлось бы создавm. значительвый дифферент ТСБ, что nривело бы к боль:шим
скоростям движения джекета и последующему оrиосительво рез:кому его <<npЬDКIC)')>
в воду. Эrо в:ежелаrельно - процесс спуска :конструкций весом десятки тысяч тонн
должен происходить, по возможности, плавно;
•
по достижении джекетом поворотиого устройства (рис. 4.12, предусмаrривается,
чтобы мвоrотысячвая махина в:е смяла корпусвые :конструкции ТСБ), когда центр
тяжести джекета перейдеr за ось вращения устройства, происходит поворот джекета
Рис. 4.12. ТСБ «Н-591 » (а) и кормовая оконечность ТСБ BOSS-6000 (б).
3а rабариты корпуса ТСБ выступают ccpora» (1) поворотного устройства, nредотвращающего
смятие конструкций баржи при оnрокидывании джеквта
67


в верrикальной шюскости, что облегчает его дальнейшее соскальзывание в воду. При
этом ферменные конструкции джекета служат своеобразным тормозом, поскольку за
счет rшохого обrекания создаюr относительно большое сопротивлеШiе движеншо
джекета в воде;
•
когда край джекетапередвинется за ось вращеШIЯ поворотного устройства, он «спры­
гиваеr)) в воду. Поскольку энергия скачка частично передается и ТСБ, она оrскакивает
в проmвоположную сторону, шюгда на десятки метров. Этот процесс можно отожде­
ствить с детской шрой в «блошки», возможно забытой в связи с развитием компью­
терных шр. В этой шре одной пуговШJ;ей (в нашем случае джекет) надашnmают на
другую (в нашем случае баржа), а та резко и далеко «выстреливает». Чья пуговица
улетела дальше, тоr и выиграл. Поэтому все суда, не участвующие непосредственно
в операциях по спуску джекета, должны держmъся подальше, чтобы не быть <<убиты­
ми пуговицей-баржей»;
•
после того как джекет займет верrикальное положение пуrем самопроизвольного
заполнеШIЯ водой соответствующих балласmых емкостей, осуществляется его стро­
повка краново-монтажным судном (КМС), юлорое перемещает джекет непосред­
ственно к меС'IУ установки, rде он погружается на донный грунт также за счет бал­
ласта;
•
после этого выпОJПIЯется забивка свай, причем, в зависимости ar характеристик грун­
та, иноrда на значительную mубину. Сваи могуr заб:ившъся через трубчшъrе верти­
кальные элементы джекета, расположенные по его периметру. Это осуществляется
при небольтих по высоте джекетах - малая mубина моря, когда «не жалко» части
свай, находящихся в элементах и не участвующих в креrшении джекета к донному
грушу. При больших mубинах моря, а они могуr существенно превосходитъ mубину
забивки свай, протяженность не используемых в удержании джекета участков свай
становится большой и такой способ забивки оказывается не экономичным. Поэтому
используется забивка свай снаружи вертикальных элементов по направляющим.
Чтобы избежать применения подводных, достаточно дорогостоящих молотов,
применяются обЪIЧНЫе молотьr с толкателями. Толкатель представляет собой длин­
ную трубу: по ее верху бьет ударная часть молаrа, а низ упирается в сваю. По мере
заmубления сваи толкатель наращивается, а после забивки демонтируется и может
использоваться на другой свае;
•
после заmубления всех свай на необходимую г.лубину и надежного закре~mения
джекета на донном грунте на верхние части его трубчатых элементов опускается и
монrируется палуба- рама, коrорая является основанием для последующего монта­
жананейВС;
•
монтаж ВС может осуществляться следующим образом:
-
из оrделъных блок-модулей, как правило, функционально законченных (буровой,
жилой, энергетический и т.п.), которые устанавливаются КМС с кранами относи­
тельно небольшой грузоподъемности;
-
целиком в сборе при относительно небольтом ВС с помощью большегрузных КМС;
-
целиком в сборе при очень большом ВС (такназываемаяинтегральная палуба, т.е. па-
68
луба на которой собраны (интегрированы) все блок-модули ВС), когда используются
баржи, заходящие в проем, предусмотренный в верхней части джекета (рис. 4.13).


Рис. 4.13. Последовательность установки ВС на джекет, имеющий проем: 1 -буксировка баржи
с ВС, имеющим палубу-раму (выделена черным), к джеквту; 2- заход баржи в nроем джекета
и ее центровка; з- погружение баржи приемом балласта до контакта элементов nалубы ВС
с джекетом; 4 - nогружение баржи дальнейшим приемом балласта, освобождение ее от ВС и уход;
nлатформа остается для последующего окончательного монтажа (5)
Баржа с джекетом в месте его
установки: 1 - гидротолкатель;
2- поворотное устройство
Страгивание джекета толкателем
Создание дифферента баржи путем
nриема баnласта в оконечные
цистерны
Скольжение джекета, как судна по
наклонному стапелю во время спуска на воду
Достижение джекетом поворотного
устройства и nоворот после nервмещения
центра тяжести джекета (бирюзовая
точка) за ось вращения устройства
с одновременным соскальзыванием в воду
Рис. 4.14 . Схема установки джекета с положительной nлавучестью и формирования матформы
в море
69


7
8
10
70
Стропоsка джеК81а
nocne занятия
вертиквпьного
попожвния
Продолжение соскальзывания
джекета в воду
Сброс джекета ссnрыжком»
nослеv nрохождения поворотною
устроиства, отскакивание баржи
Рис. 4.14 . Схема ус18Новки
джекета с паnажительной
плавучестыо
и формированиА nлатформы
в море (продаnжение)


Дж.екет на барже отбуксирован в район спуска
на воду. Баржа принма балласт и получила
дифферент в сторону ооуска джекета
Дзпы-tейшее продвижение джекета,
nоворотное устройство работает
Джеквт входит в воду, повороnюе устройство
еще не сработало
«Соскакивание• джекета в воду, баржа
начинает «выстреливать»
Баржа отброшена ОТ джекета, ВИДНЫ торчащие ИЗ ВОДЫ ccpora» ПОворОТНОЮ устройства, джекет
nродопжает погружаться в воду
6
Джекет начинает очень медленный nоворот в вертикальное положение под действием ВОДЬ!,
поступающей самотеком в ею концевые бамастные емкости
Рмс. 4.15. Последовательность фактическою спуска джекета с ТСБ в воду
Рмс. 4.16. Сваи на барже (16 ед., слева), подвезенные дnя забивки через 4 угловых ростверка
джекета по 4 сваи в каждом (справа)
71


72
Рис. 4.17 . Забивка свай паровым
молотом.
Кран поддерживает
наnравляющий каркас, по
которому в nроцесс& забивки
nеремещается ударная часть
napoвoro молота - ссбаба ...
Масса «бабы» МОЩНЫХ МОЛОТОВ
достиrает 125 т, высота сброса
1,75 м, высота наnраsляющеrо
каркаса21 м
Рис. 4.18. Монтаж С ПОМОЩЬЮ КМС
nалубы-рамы на джеквте nосле
окончания забивки свай
Рис. 4.19. Блок-модули,
доставленные к джекету
неnосредственно на палубе КМС
Рис. 4.20. Погруэка блок-модуля
краном на папубу-раму


Схема установки джекета с положительной плавучестыо с помощью ТСБ и форми­
рования вс плахформы из мок-модулей nредстаалена на рис. 4.14. На рис. 4.15-4 .20
приведевы илmострации фактических операций по этой схеме.
Джекет с отрицательной плавучестью
Если джекет не имеет плавучести, то реализовпь nриведенный вьппе сnособ его уста­
нов:ки невозможно, поскольку при спуске на воду джекет nопросту утонет. Поэтому
джекеты с отрицательной nлавучестью устав:авливались с помощью:
• сnециального буксировочного плота;
• КМС с кранами;
• специализированного судв:а Pioneering Spirit.
1. Уставовка с использованием буксировочвоrо плота
Этот оригинальный сnособ (патент US 3859804) использовался: в середине 70-х гг.
nри транспортировке джекета nлатформы «Greysop 1» ва месторождение Fortis, зале­
гающее nри mубине 122 м в Северном море. Джекет собирался: в сухом доке, r:n;e был
предварительно размещен IШОТ массой 12 тыс. т (рис. 4.21), на котором и происходил
монтаж джек.ета в горизонтальном положении (джекет и пдот соедииялисъ между со­
бой времев:ными креплениями).
Плот представлял собой трубчшую сварную конструкцию, плавучесть которой
была достаточной ддя: nоддержания джекета на плаву во время морских операций.
После оконч:а.:н:ия: монтажа док запОЛВJIЛс.я: водой, джекет вместе с плотом всплывал
и выводилс.я: из доха. Затем выпол:вялась буксировка обеих mв:стру:кций иа место­
рождение, где производились следующие основвые оnерации:
• nрием бwшаста в оконечные цистервы nлота и переворот его с джекетом из гори-
зонтального положеиия: в вертикальное;
• передвижение nлота с джекетом в верrи:кальном nоложении ва 1'()'11]()" установки;
• дальнейший прием балласта и погружеиие конструкций на донный грунт;
• забивка свай;
• отведение плота в вертикальном положении от джекета;
а}
б)
Рмс. 4.21. Буксировочный мот: а) схема, вид сверху {заимствован из патента); б) фактический
общий вид (нескоnько оmичавтся от схемы)
73


1
Позиции 3-5 имюстрируют
дальнейший поворот комплекса до
вертикальною положения
Буксиром
комплекс
ОТВОДИТСЯ на
точку и там
погружается
на донный
rрунт
С помощью КМС выnолняется
забивка свай
10 ;')
Плототсо~н~от -
11
\У
джекета, отводится в
1j
сторону, дебалластируется, lj..
совершая поворот в
горизонтальное положение,
j'
;:: т
и буксируется на базу (;·
~~~~~~~~~~~~~~ ~
Рис. 4.22 . Схема установки джеквта с nомощью nлота
• дебалластировка IIJIOТa и занятие им rоризонтальиоrо положения;
• обраmая бу.ксировка nлота.
7ft


Дальнейшие монтажные операции (палуба-рама, ВС) происходили, как для moбo­
ro джекета, уже установленного и захрепленного на донном rрунте. Схема осиов:вых
операций с комплексом <<ДЖекет +плот» приведена ва рве. 4.22 .
Та:ким способом были установлены джекеты еще трех nлатформ ва месторожде­
нии Fortis (глубины моря 122-126 м). М:в:оrоразовое использовав:ие nлота было воз­
можным, пос:кnл:ьку глубины моря и, соответствев:но, масса дже:кетов не CJIИIIII«)M
различались и, хроме тоrо, их конструкции были близки друг к другу..
Но этот способ транспортировки джекета не получил распространения, по-види­
мому, вследствие силъноrо различия в глубm~ах моря и конструкциях ковхретвых
джекетов для разных месторождений, а выбрасываrь <<Ва ветер» каждый раз 12 тыс. т
металла (и более- при звачителъвых rnyбm~ax моря)- сJПШIКОм дорогое удоволь­
ствие. Создать универсальвый плот, способвый «nршmмгrь» все типоразмеры дже­
кетов, было, естествевно, иереальво.
2. Уставовка с помощью кранов IСМС
При относительно небольшой массе джекета для ero установки nривлекзлись КМС
с хравами, соответствующими по грузоподъемности весу джекета. Такой способ яв­
Ш:IетсJI более nросты::м: по сравнению с приведеiШЫМИ выше, поскольку в:е требует
выполвев:ия достаточно сложных и в определенной мере рискованных спусковых
операций с джекетом в открытом море. На рис. 4.23 приведева последоваrельвость
установки джекета с оорица:rелъной плавучестью и ВС в сборе с помощью КМ:С.
3. Уставовка с помощью специализироваввоrо судна Pioneering Spirit
В 2014 r. по проекту финской :комnании Delta Marin в Южной Корее (верфь Daewoo)
было построено и в 2015 r. в Ротrердаме о:коич8rеЛЬво смонтировано удивиrельное суд-
Буксировка джекета на барже к месту
установки. Справа- КМС ThiaJf с двумя
кранами r/n no 7100 т
Работой кранов •враздрай» начинается
nоворот джекета в вертикальное положение
Джекет снят с баржи двумя кранами
Окончание поворота джекета, rак с траверзой
одноrо из кранов опущен под воду
Рис. 4.23. Последовательность монтажа матформы с помощью КМС
75


Буксировка ВС на барже после забивки свай
надж.еК9те
ВС опускается на дж.екет
ВС, снятое с баржи двумя кранами, надвиrается
над джекетом перетягиванием тросов якорных
линий кмс
Зевершив работы, КМС уходит, оставляя
nлатформу в сборе
Рис. 4.23. Последовательность монтажа платформы с nомощью КМС (nродолжение)
Рис. 4.24 . Судно Pioneenng Spirit: а} вид
сверху; б) вид с носа; в) схема судна
с ВС в носовой и джекетом в кормовой
частях (видны nоnеречные балки,
удерживающие ВС). Хорошо виден
катамаран в носовой части судна
но-полуюпа.мара:в: Pioneering Spirit (рис. 4.24 и 4.25). Создатели судна называют его
<<Монстром», и ово ПОJШОС1ЪЮ оправдывает это вазвавие- по размерам, стоимости по­
стройки (особепво) и фуmсциовальны:м возможностям, :которые вКJПОч:ают:
76


Рис. 4.25. Установка на судно
Pioneering Spirit в Ропердаме
nоnеречных балок с помощью
баржи, заведенной между его
корnусами
• перевозку, хах раздельвуюt так и совмесrнуюt ВС и дже:кета;
• установку/сюrrие с точки джекетов и монrаж/демонrаж ВС;
Балка
• использование в :качестве флслели (большое число :ка:юrв:ых мест);
• уклащ.су подводных трубоnроводов после дооборудова:в:ия трубоукладочной ли:вией.
Все фув:кции требуют повьппев:вой точности удержа:вия: судна при выполнении paз­
JIИIIВЬIX операций, поэтому оно оборудовано системой дина:мичесmго позиционировав:ия:
(DP). Операции с джехета:ми и ВС осуществmпотсв при вол:в:е высотой не более 3,5 м.
Сообщается, 'ЧТО судно построено, в первую очередь, дl1JI демонтажа заJСDв:ч:ивших
эксплуатацию платфор~ по можеr бьпь использовано и при их установке. Судно имеет
следующие основные характеристmси:
Длина макс., м
382 (!) Масса джекета макс., тыс. т
25
Ширина :макс., м
124 (!!) Мощность ЭУ, М:Вт
95 (!!)
Длина <оопамарава»t м
122
Винторулевые IСОлоики, МВт
12x5t5
Ширm~а между хорпуса:миt м 59
Скорость хода макс., уз
14
Грузоподъем:пость, тыс. т 48
Каютвые места
571 (!)
Масса ВС макс., тыс. т
48
Стоимость постройки, млрд. дОJШ. 3 (Ш)
Д;1же сч:ита:вmееся: до ведавнего времени самым большим судном, обслужива:ющим
морские сооружевшr, уже упоминавпrееси КМС Тhialf имееr дliИII.Y и ширину «всего»
220 и 88 м соответственно, что примерно в 1,5 раза меньше, чем у Pioneering Spirit Тах­
же отметим просто чудовищную мощиость ЭУ, коrорой нет ни у одного rраждавсmrо
судна: даже самый мощный аrомв:ый ледо:в:ол <<Ар:ктиха>>, заложенвый на Балrийсi<Ом
заводе, имеет мощность ЭУ <<ТОЛЪI<О» 60 МВт, т.е. в 1,5 раза меньше!
ВС перевозится на шести перемещающихсв балках, свабженных ва концах гидраали­
ческими захватами (рис. 4.26) труб палубы-рамы, смонтированной вместе с ВС. Балки
и захваты используются и при операциях установки ВС на джекет. Если ВС мои-
Рис. 4.26. Гидравлические захваты на концах балок судна Pioneering Spirit: 1 - балка; 2 - захват
в закрытом положении; 3- труба палубыi)амы (4}; 5- захват в открытом положении, труба
освобождена, и балка может nередвигаться поnерек судна
77


Рис. 4.27 . Схема снятия ВС матформы с железобетонным 00 без палубы-рамы. В захватах судна
закреnлены временные конструкции (1, они на левом рисунке выделены в красных захватах
белым цветом), контактирующие с нижней моекой поверхностью ВС
тируется/демовтируется без палубы-рамы, в захваты вставляются и зажимаются
временные конструкции с IШос:ким верхом, которые контактируют с IШоской по­
верхностью ВС (рис. 4.27).
Джекет перевозится в кормовой части рабочей палубы. Он закреплеи на П-об­
разиой поворотвой в вертикальвой плоскости раме, которая используется для его
уставовm/демовтажа.
Схема основных операций с джекетом и BCt устаиовленном на палубе-рамеt
nриведсна на рис. 4.28-4 .31.
При необходимости судно может использоваться в качестве трубоукладчика.
Для этой цели оно дооборудуется трубоукладоч:вой линией, размещаемой в в:осо-
Рис. 4.28. Основные оnерации nри поrрузке джекета на судно Pioneering Spirit. 1. К набережной
завода-строителя подходит баржа с трансnортными nер~Щвижными тележками (lТ1'f. имеют
гидроцилиндры), которые nервмещаются под джекет, стоящий на строительных J<ИЛьблоках (СК).
С помощью rидроцилиндров джекет снимается с СК и на ТГТТ накатывается на баржу (2 и З).
4. После завершения накатывания джеквта баржа движется к C'/дJ'f'J
78


Рис. 4.28. Прод011жение.
5. Баржа подходит к ero корме и стыкуется с П-Qбраэной рамой, выстуnающей за rабарит судна.
6. С исnользованием ТПТ джекет nервкатывается с баржи на раму. 7. После накатывания джеквта
на раму, ТПТ оnускают его на нее и возвращаюУСА на баржу. 8. После крепления джекета к раме
судно следует на точку
Рис. 4.29. Основные операции при установке джекета на точке.
1. С помощью системы гид,роцилиндров П-Qбраэная рама вместе с джекетом поднимается над
палубой судна. 2. Рама nредельно вываливается за корму судна, и джеквт оказывается над точкой
установки. 3. Джеквт отсоединяетСА от рамы и с nомощью тросовой оснастки погружаетСА в воду.
4. После установки джекета на донный rрунт судно Ploneвrlng Splrtt уходит, затем баnее дешевое
судно забивает сваи
79


Рис. 4.30 . Основные оnерации nри nоrрузке ВС с палубоИ-рамой (ПР) на судно.
1. В катамаранную часть судна заходит баржа с ВС и ПР, установленной на фундаментах. 2. Балки
сдвигаются внутрь судна, и захваты входят в контакт с трубами ПР. З. Захваты сжимаются
и снимают ВС с фундаментов, освобождая баржу. 4. Баржа выводится из-nод ВС, оставпяя ero
на судне, зажатым в захватах на баnках
Рис. 4.31. Основные оnерации nри установке ВС с ПР на джекет после окончания забивки свай.
1. Судно надвигается на джекет, держа ВС в захватах, как макат на nервомайской демонстрации.
2. С помощью DP оно, позиционируясь с нужной точностью, занимает такое nапожение над
трубами верхней части джекета, чтобы их оси совпадали с осями труб ПР. З. ВС опускается на
джеквт, трубы ПР входят в трубы джекета, зажимы освобождаются от труб ПР, и балки выВОДАтся
из-под ВС. 4. Судно отхQДИТ от платформы. Принципиально возможно дальнейшее выполнение
пусконаладочных работ и окончательная сдача nлатформы Заказчику. Необходимый персонал в
это времи nроживает на судне Pioneering Spirit, хоти это очень дороrое удовольствие, учитывая
громадную цену судна
80


Рис. 4.32. Трубаукладочная линия на судне Ploneerfng Splrlt
На рисунке {а) между корnусами виден уходАщиА под воду стингер (1) - фермеиная конструкция
с рольгангами, по которым перемещается трубоnровод nри опускании в воду в процессе ero
наращивания. Стинrер nримыкает к размещенному также между корпусами помещению (2), JДе
формируется трубоnровод (сварочные посты, ренттеноскоnия и т.n.). На рисунках (б) и (в) nоказан
стинrер в процессе строительства
вой, катамаранной части между корпусами (рис. 4.32). Трубопровод макси:м:аль­
в:ы:м: днаметром с бетонв:ы:м покрытие:м: не более 68 дюймов, или около 1730 мм,
формируется из сеiЩи:й труб длиной 12 :м по техвологии, обыч:в:о используемой
при укладке по S-методу. Для поддержания: трубопровода и формирования его без­
опасной кривизны в верхней части используется стивгер- фер:м:еиная: простран­
ствеиная конструкция дливой 170 м.
Для удержания трубопровода при передвижении судна в процессе укладки ис­
пользуются четыре натяжителя:, тяга каждого составляет 500 т (!). Натяжители так­
же формируют безопасную кривизну нижней части укладываемого трубопровода
(больше натяжение- меньше кривизна, и наоборот). Удержание судна при трубау­
кладке на нужной траектории обеспечивается DP.
Цена Pioneering Spirit шокирует: в 2009 г. за 3 млрд долл. можно было купить
пять построенных в Сингапуре полупоrружвых IШБУ, предназначенных для экс­
плуатации в суровых условиях при глубине моря свьппе 2300 м, и еще осталась бы
сдача в 415 млв доШI.!!! Однако потребность в IIЛавсредствах такоrо типа, по-ви­
димому, имеется, поскольку в 2020 г. планируется построить аналогичного по кон­
струкции «монстра» - больших размеров (рис. 4.33). Длина вового судна составит
400м(!!),ширина - 160м(!!).
Как видно из рисунка, существенно увеличена площадь :кормовой рабочей па­
лубы, а число балок с rnдрозахваrами возросло в 1,5 раза - 12 едиmщ против 8. Это
значит, что и масса перевози:м:оrо ВС будет во столъ:ко же раз больше- 72 тыс. т(!!).
81


Рис. 4..33 . Сравнение
размеров новоrо судна
(на переднем плане)
с Pioneering Spirit
Внимательно рассмотрев рисунок, отметим у.меньmеиие числа спасательных
IПJПОпок в:а правом борту с 6 в:а Pioneering Spirit (nри этом каждая: имеет вмести­
мость 90 чел.) до 5 в:а новом судне. Это означает, что число ка:ютв:ых мест, при сохра­
невии того же типа спасательных штопок, сократилось на 90, несмотря на больпmе
размеры судна.
Также исчезла П-образная рама (еСШI ее не забыл изобразить художник), поэтому
не ясно, как будет осуществляться погрузка джекета, вероятно, также большей массы.
Ну что же, давайте вместе доживем до 2020 г. -увидим!
Оrдавая: дань уважения создаrелям: такого сложвейшеrо судна, как Pioneering
Spirit, позволим себе критшс:у коJЩеiЩИИ его назв:ач:ев:ия, взmяв:ув на в:ее через при­
эму рекордной цены на постройку. При этом мы рассматриваем судно только с точки
зрев:ия монтажных работ.
Во-первых, не ясна идея возможности перевозки в:а одном судие и джекета, и ВС,
тем более одновременно. Конечно, если джекет и ВС строятся в Европе, а ме­
сторождение находится в Австралии, то, может, пришrrая: концепция:, учитывая
значительные расстояния, является оправданной. Но почему нельзя все строить
в той же Австралии и осуществлять раздельную транспортировку джекета и ВС на
относительно небольтое расстоявие? Представляется, что использование обыч­
ной ТСБ для транспортировки джекета и КМС для монтажа ВС было бы гораздо
более дешевым решением при везначительв:о возросших затратах общего времени
на морские операции.
Некое недоумение вызывает сложная: система установки джекета, сочетающего,
в определевиой степени, идею рассмотреиного выше буксировочного плота (П-образ­
ная рама, опрокидывающая: джекет) с транспортной баржей (судно). Почему нельзя
использовать только ТСБ? Ведь ма:ксимальная масса джекета (25 тыс. т) не представ­
ляется слишком значительной.
Не понятно, почему проектировщи:ки, взяв в:а вооружение <<nолукатамараиное»
судно, не приняли простую ковцеiЩИЮ передачи размещенного между двумя корпу­
сами ВС путем простой балластировки судна. При этом достаточно несколько изме­
нить форму верхней части джекета, предусмотрев там прямостеввый участок, чтобы
судно, nогружая:сь, не село на наклонную часть фермы. Тоr;ца от весьма сложных ба­
лок с захватами можв:о было бы отказаться:.
Также трудно nоиять необходимость нал:ичия: на судне значительного количества
хаютвых мест, явв:о избыточного для: раз:м:ещев:ия только экипажа. Исnользовать
82


же очень дорогое судно в качестве флотеля, когда все его основвые механизмы,
устройства и системы, кроме DP, простаивают (иногда до нескольких месяцев),
явно нерационально.
И последнее. Даже предположив, 'ЧТО в случае необходимости трубоукпадоч:в:ую
ли:вию можно смокmровать между корпусами, представить себе такой случай весь­
ма затрудв:ительв:о, поскольку стоимость укладки трубоnровода будет во :м:иого раз
больше, чем nри использовании относительно дешевого специализированного тру­
боукпадчи::ка ИJП1 та:кже дешевого КМС, оборудованного соответствующей линией.
Некоторое оправдание можно найти в диаметре трубопровода - 68 дюймов. Такой
трубопровод не может проложитъ ни одно существующее для этих целей судно (до­
стигнутый в настоящее время максимум - 60 дюймов).
Более оправдав:иым смотрится Pioneering Spirit при вьmолиеиии демонтажных
работ, обьявлеивых nроеiСТавта:м:и основными, во и тоrда убирать старое «железо»
трехмиллиардным судном -это очень и очень круто!
Однако можно скольm угодно сомиеватьс.я: в правильиости заложеи:вых в судно
решений, во фахты, ка:к мы знаем, страшно упр.ямаи вещь, и раз это судно построе­
но, значит, оно кому-то нужно, значит, были расемотревы все воз:м:ожвые альтерна­
тивы и предложеиная оказалась наилучшей - никто не будет выбрасывать на ветер
3 млрддолл.
В СССР платформы с джекетами усnешно строились ис:ключительио для Азер­
байджанского, незамерзающеrо, шельфа.
В России пшr:rфор:мы с фермеиными свайв:ыми 00 установлены тольm в Балтий­
ском море (легкая ледовая обстановка) при небольших. rnубинах, не превьппающих 35 м
(рис. 4.34). Более подробвые сведения по этим пла:rформам приведеиы в разделе 7.5.
После того как обзор был nодгаrовлев к nечати, совершенно случайно в ведрах Ин­
тервета отыскались сведев:шr, юлорые были д;ля нас, ка:к гром среди .ясного неба: мы
Рис. 4.34. Коммекс из
двух матформ с джекетами
на месторождении D·6
в Балтийском море (ПАО
«Лукойл~)
83


Рис. 4.35 . Макет нижней части джекета nлатформы Europipe 16/11 с вакуумными сваями
Рис. 4.36. Джекет для матформы
Slelpner Т с четырьмя вакуумными сваями
на транспортной барже.
Слева - крановое судно с двумя кранами
rотово к снятию джекета, ero повороту
и установке на месторождении
искренне считали, что все джекеты нахреmс:о <<прибиваютс.ю> к донному груmу обыч­
ными сваями, но не 'rуТ-то было. Два джекста имели крепление с помощью :ва:куум:в:ых
свай. Мы отнесли этот удивительный факт к разряду исюпочения, подтверждающего
правило, но, чтобы истина торжествовала, сочли цел:есообраэиым nривести информа­
цию, к сожалению весьма скудную, и по <<Ва:куум::в:ым: дже:кета:м».
В 1994 г. такой дже:кет (рис. 4.35) был использован д,т1J1. платформы Ешорiре 16/11,
устаиовленной nри r:луби:ве моря 70 м. ДИаметр ва:куум:в:ой сваи, nрикреnлеююй :куrnо­
во:му ребру джекета, соста.в.mш 12 :м, и она за:с:лубшшась в до:в::вы:й грунт на тубиву 6 м.
В 1996 г. джекет аналоrичв:ой :конструкции был устаиовлен в:а месторождении
Sleipner при mубине моря 100 м (рис. 4.36).
4.2.3. Блок-кондукторы с джекетом
Под бло:к-ко:вдуктором (Б-К) понимается сооружение, хоторое предназначено толь:ко
для транзита продукции с:кважив:, пробуреиных через него при помощи СПБУ с вы­
ДВШ'ающи:мся за :корпус :кантилевером, на :котором располагается буровая вьпmса. Б-К
используется, как правило, в том случае, когда количество скважин в соответствии
с генеральной схемой обустройства относительно невели:ко, до 9-12 единиц, и ста­
вить <<nолнораэмерную» плаrформу явно нерентабельно.


Рис. 4.37. Блок-кондуктор:
а} общий вид; б) бурение скважины с nомощью СПБУ (буровая вышка выдвинута на кантилевере
над Б-К, сбоку- дежурное судно обеспечения безоnасности)
Естественв:оt что в относительной близости от Б-К должны находиться m~бо тех­
нологическая плпформа, куда напра:влJiется nродукт с:кважин, либо берег с соответ­
ствующей шrфраструхтурой.
По сути, Б-К- это простейший вид IIЛатформы, на IO.Yropoй со «скважинв:ы:м>> про­
дуктом практически ничего не происходит. Она является необитаемой, посещаемой
персоналом только для проведения реmаментноrо обслуживания m~бо в аварийных
ситуациях.
Б-К состоит из джекета, вакотором размещается простейmее ВС (рис. 4.37). Про­
духт поступает из скважи:в: по райзерам ва ВС и затем с помощью насосов/компрес­
соров перекач:ивается по подводному трубоnроводу. Глубины моря, на :которых уста­
навmmаются Б-К, не иревосходят махсимально достуrmых для СПБУ- около 150 м.
4.2.4. Ледастойкие свайные бnок-кондукторы
Наш интерес к сооружениям та:коrо рода обусловлен налич:ием в мелководных рай­
онах российскоrо шельфа перспективных нефтегазоносных площадей, например,
в Обско-Тазовсirом регионе и на Приямальском шельфе Карс:коrо моря. ПозвОJDIМ
себе некоторое отступление и немного поrоворим: о философии проекrирован:ия ле­
достойких сооружений, предназначенных для: бурения эксплуатационных скважин.
Существуют две основвые К'Овцепции. Одну мы назвали «Сила на силу»: сооруже­
ние, прижаrое силой rравитации за вычетом архимедоной силы или крепко прибитое
гвоздями (сваями) к полу (довиому rрунту)t просто, «стиснув зубЬD>t сопротивляется
тому, что ему послала природа в виде ледовой ваrрузiСИ. Естествевв:о, nри этом растет
стоимость сооружения:. Кроме тоrо, ковцеrщшо бурения скважин в ледовых услови­
ях нельзя рассмшрива:rь узко, толь:ко с точки зрения сооружения, которое непосред­
ственно осуществляет бурение скважин и противостоит льдам. Не следует уподо­
бляться специалисту, про хотороrо Козьма Прутков говорил: «Специалист nодобен
фmосу- его полнота одностороННЯ>>. Мы дОЛЖВЪI забрпься на rорку и посмотреть на
проблему шире, с учетом решения вопросов снабжения и обеспечения безопасности
при ведении буровых работ в море. И тут нас ожидает приятный сюрприз в виде не­
обходимости оргавизовываrь с помощью ледокольных судов систему зимнего св:аб-
85


жения и, кроме тоrо, держать около каждой ледестойкой буровой платформы ледо­
кольное судно обесnечения безоnасности, прежде всеrо, ее экшtажа. Такое дежурное
судно, stand Ьу, повсеместно предусматривается в зарубежной практике, и для России
оно обJIЗательно в соответствии с «Правилами безопасиости при разведке и разработ­
ке нефт.а:ных и rазовых месторождений на континентальном шельфе» (ПБ 08-623-03).
Чем ледовитее я:вляется: район, где предполагается осуществтrrь бурение, тем более
мощные ледоколы nотребуются. Так, в Обско-Тазовс:ком регионе толщи:в:а 100-лет­
неrо льда может достигать величи:вы 2,5 м, преодолевать :который nод силу тол:ь:ко
атомному ледоколу, а таюrх ледоколов нужн:о, по меньшей мере, два- один возит, дру­
гой караулит около Шiаrформ:ыr И туr концепция: «Сила в:а силу» начи:в:ает подоорать
синим «экономическим» Шiаменем.
Поэтому возможна вторая: коJЩеiЩИ.II, которую мы назвали «Сила на хитрость».
Хитрость заюпочается: в том, чтобы вообще уйти от ледовых нагрузок на врем.и бу­
рения: с:кважив:, выnoJDWI ero в период отсутствия: льда с помощью, например, обыч­
ных, неледостой:ких СПБУ. Тогда все проблемы с ледоколами (и фпавсировав:ием)
исчезают, как дым, а плата за это - удлинение сроков разбурива:вия: месторождения
из-за перерывовна зим:в:и:й период. Согласитесь пр:юшекs:rел:ьвая: ковцепци.и, особеи­
но для не очев:ь богатых месторождений, когда больпmе хапитальв:ые зпраты будуr
ложиться иепосильиым бременем на каждую тов:у или кубометр добываемых УВ.
Такая концепция, nо-видиыому, показалась привлекател:ьной и m:мпании Furie
Operating Alaska LLC - оперm:ору одной из газовых площадей в заливе Кука (США,
побережье штата Аляска). Эта комnания захазала проект обустройства, который
предусматривает летнее бурение эксплуатациоНИЬIХ скважин через ледестойкий Б-К.
Ниже приводятся более подробные давиые об этом достаrочио шпересиом проекте.
Общие сведения
Залив Кука находится на южном побережье штата Аляска, наиболее крупный на­
селенный пункт- г. Авхоридж. В 2013 г. в этом заливе на площади Кitchen Lights Unit
(К.LU, рис. 4.38) СПБУ Spartan 151 бурила поисково-разведочную Ск:&а:ЖШIУ, кото­
рая: показала nром:ьппленный nриток газа. Проеп обустройства КLU разрабатывался:
компанией William Jacob Management (США).
} Штат А.ТJяска
п-ов Кенай } "
Рис. 4.38 . Расположение эапива Кука (вверху слева) и площадки КLU
86


Рис. 4.39 . СПБУ Spartan 151: а} бурение скважины в заливе Кука; б) схема, ось вышки при
nолностыо выдвинутом кантилевере отстоит от корnуса СПБУ на 12 м
Эта СПБУ с тремя фермев:ными опорами (рис. 4.39) была построена в 1981 г. и мо­
дернизирована в 2006 г. Максимальная г.лубива моря nри бурении скважины состав­
m~ет 45 м, ми:вимальная - 3,6 м, протяженность скважины по стволу- около 7500 м.
СПБУ не cмorna завершить буревне скважины до проектной rnубины -помешали
ледовые условия. Она была пробурева до отметки 2685 м и заmушеиа. Скважину
решили оставить как эксплуатационную, добурив ее через постаалеиный на нее ледо­
стойкий блок конду:к:rор (ЛБ-К), рассчитанный на 6 скважин. Бурение всех скважин
предусма:rривалось осуществить в навигационный, безледовый, период (15 апреля -
31 октября, т.е. 5,5 месяцев) с помощью упомянутой СПБУ.
.AквiПOpRfl залива Куха .fiВJIЯетси замерзающей, ледообразование вачииаетси с се­
верной части, со стороны Аmrориджа, и в декабре около половивы зamma покрыто
льдом. Максимальная толщина льда ваблюдается в сереДШiе февраля - начале марrа
и может достигаrъ 2 м, встречаются торосы массой 1500 т.
Гидрометеорологические характеристики залива Кука приведеиы виже.
Скорость ветра, устав:овивmегося/в порывах- 30/40 м/с;
Высота волн - 9 м;
Колебания уровня воды при приливе - 1О м (!);
Скорость течеиия:- 3 м/с;
Мивима.пьв:ая температура воздуха- минус 40 °С.
TptiНcnopm продукции cн.sfDICUн
Продукцw1 скважин от ЛБ-К по двум подводв:ым трубоnроводам диаметром 254 мм
(10 дюймов) и IIрО'IЯЖеВВ:остью 16 миль (около 30 км) подаетси в:а береговую установку
подготовки газа (рис. 4.40). Добыча газа планируется в:а уровне 2,8-5,6 млв: м3/сут.
Выход трубопроводов на берег осущеСТIШЯется с помощью наклониого бурения
(рис. 4.41) двух скважин протяженностью по 915 м с обсадкой трубами диаметром
406 мм (16 дюймов), через которые с помощью трубаукладочной баржи (ТУБ) будут
проведеиы подводные трубопроводы (рис. 4.42).
87


161\ШЛЪ
ЛБ-К l_
•тг
Подводные трубопроводы
Рис. 4.40. Схема подачи продукта скважин от ЛБ-К на береrовую установку nодготовки газа
(БУПГ). НТУ- намнизший теоретический уровень моря; ВТУ- наивысший
Рис. 4.41. Бурение
накnонной скважины для
протаскивания nодводноrо
трубопровода при ero
выходе на берег
--
; ;:-1-
-
r!- 1:-ii
~r::
1Береговая .1шния ~ ,..~~~§
229
м
-~
~ . ·-r··
. ,...10~' R 229м
,,...
.
.
.
.-
r:r-r ·т
=f::=l .L ~+f f+!- ~ _:_~ -
._,_
t
~
t
I
~
c-r---r-- 1-
+·-г-Hr-
~~-·
!-
-
t--
1Вытягиваемый с г- -
берега трубопровод 1 :- -f - -, -
-
_
1-
r--c- -
,1-:-. j:--
-
,...
-г--
1--
95м _
= 1ТУБ L \t:Ei=:' -r- '- -
Оптоволокон- 4 1_ _
-
/ Обсадняятруба 0 16",
..L.=t-
,
~
~
нъrй кабель 1
через которую про-
п
таски ваетсfr трубо- 1
провод 0 10 "
_,_.
--~
-L- -~
'М
i1f! t ~т~~~ +~·нi=J=/ ~
t, t~t~ ~ff : ~~ ~~:tit ~
~-tt~ tt- . ~~~
i~t~~t~+
-
r
--1-~~
-
+•
1
Рис. 4.42. Схема протаскивания трубоnровода с nомощью ТУБ от берега
Подводные трубопроводы будут укладываться от берега по следующей технологии
(предположение, с учетом схемы на рис. 4.42):
•
ТУБ подходит к месту; rде на дв:е моря выходит пробуреинаsr с берега с:кважина с об­
садными трубамц внутри ](DТ()рЫХ находится подводный трубопровод;
88


•
к концу подводною трубопровода прикреплев проводник, окав:чивающийся тросом
с м:ар:керным буем;
• ТУБ принимает буй, вытягиваеr на борг проводник и заводиr его на лебедку;
• при помощи лебедки ТУБ проводншс начинает выбираться, выт:ягивая предваритель­
во сформироваввый участок трубопровода. В случае необходимости трубопровод
может наращиваrься на береrу;
• после тоrо :ка:к tрубопровод будет вrmyr на ТУБ, вьmо.лняется ero укладка по обыч­
ной технологии и ТУБ движется к ЛБ-К;
• по достижев:ии ТУБ ЛБ-К трубопровод либо ВDП'ИВ8еТСЯ на него, либо соединяется
забойны:м: учаСТI<Dм.
ЛеОостойкий блок-кондуюпор
ЛБ-К представляет собой :конструкцию (монопод), :корпус коюрой состоит из вер­
тикальной :колонны, пересе.ка:ющей вгrерлив:и:ю, и опорного свайвоrо, фермеШiоrо (из
tруб) осво:ва:вия. Колоина о:кавчивается палубой-рамой, на коюрой располагается ВС.
ГЛубина моря в месте установки ЛБ-К составляет 31,7 м. В состав основного оборудова­
ния ЛБ-К входит:
-
жилое помещеiDiе на 28 человек, с верrолеrиой площадкой, размещенной на к:ръппе.
Помещение, в основном, используется при бурении, закавчивав:ии и ремоиrе сква­
жин;
-
два основных дизель-rенера:rора (ДГ) мощностью по 200 :кВт, работающих на rазе,
И ОДИН авар:И:Й:В:ЫЙ ДГ МОЩИОСТЬЮ 280 кВт;
-
цистервы для храв:евия nресвой воды;
-
палвоповороrиый пьедестальв:ы:й кран грузоподъемностью 40 т;
-
технологическое оборудование дlJJL э:ксплуатации 6 с:кважив, в:ключая: факельное
устройство.
Концепция ЛБ-К и ero основвые элементы приведевы на рис. 4.43. Авалогом ЛБ-К
послужили оrиосительво небольmие, естественно, не имеющие ледостой:ких качеств,
Б-К для Мексиканскоrо залива (рис. 4.44).
Верхнее строение. Покаэана небоnьwая
вышка для обеспечения ремонта скважин,
устанавливаемая собственным краном Л&-К
Вертикальная колонна, сквозь которую
прОХОДRт 6 скважин, пробуривеемых в летнее
время с помощью СПБУ
Ферменное свайное опорное основание для
крепления ЛБ--К к донному rрунту
Подводный трубопровод для транспорта
продукта скважин на береrовую установку
подrотовки rаза
Рис. 4.43. Концеnция ЛБ-К и его основные элементы
89


а)
Жилое
помещевве
Вертопетв:ая
п пощадк а
19,7
Верхвее
б)
~~~~~~\С~~~~~г-- техво:rогвче­
31!.,7
Фер~1еввое
опорвое
освовавве
5.5
ская па.1)'ба
коповна
18..3
r13,7
Свайвое креп:Iевпе - 8 свай двамет­
ром по 1280 ~u1пд:швой по 36,6 м
Рис. 4.44 . Б-К для
Мексиканскоrо
залива: а} схемы;
б) установка
с помощью краново­
монтажноrо судна
(КМС)
Рис. 4.45. ЛБ-К. Вид
сбоку и основные
размеры (в метрах)
На рис. 4.45-4.47 приведевы схем::ы ЛБ-К и 3D-модель ero ВС, на рис 4.48. -схема
стоявки СПБУ Spartan 151 околоЛБ-К при бурении скважины.
90


..
.....
1 - внутренняя труба
2 - ветрозащитная стенка
3 -прием забортной воды
4 - райзеры, 6 единиц
5 -блок манифольда
6 -пульт управления фонтанной арматурой
7 - блок впрыска метанола
8 - передвижной огнетушитель {1)
9-проходы
10- блок замерного сепаратора
11 -эвакуационный траn
12- цистерна дизельного томива крана
23
ЕВ"
,l
111
111~~ \ 1
2
~i 20 illi~ 1\-i
3
4
.s
13- насос дизельного томива
14- комnрессор
15- склад
16 - агрегат обработки сточных вод
17- насос пресной воды
18- система открытых стоков
19 - цистерна пресной воды
20 - жилой блок
21 - сnасательная люлька
22- дизель-генератор
23- газовыхпоn
24- сепаратор топливнот rаэа
25- два подводных трубопровода
26 - факельная стрела
27 - сепаратор факельноrо устройства
28 - люк эвакуационного траnа
29 - спасательный круг
эо - детектор газа
31 - навигационный оrонь
32- кран г/n40т
ЗЗ- мощадка обесnечения буровых
и каротажных работ
З4- обогреватели
З5- аварийный ДГ, 280 кВт
Рис. 4.46. ЛБ-К. План технологической (слева) и верхней (справа} nалуб
31


СтроителъствD ЛБ-К и м.Dрские Dnepaцuu
Рис. 4.47 . ЛБ-К. ЗD-модель
верхнею строения
Рис. 4.48. Схема
взаимною
раооопож.ения ЛБ-К
и СПБУ Spartвn
151 при бурении
скважины
Строительство элементов ЛБ-К (рис. 4.49) вьшолв:ялось компанией WШiam Jacob
Management в г. Корпус-Кристи, расположенном на побережье Мекси:канскоrо залива
сравв:ителъио недалеко от границы США с Мексикой. После этоrо на транспортной
барже (рис. 4.50) элементы ЛБ-К через Панамский канал доставлялись в Сиэтл.
92


Рис. 4.49. Строительство
элементов ЛБ-К
Слева- nрактически rотовое
00, рядом -строительство ВС
Рис. 4.50 . Трансnортировка элементов ЛБ-К: а) nроектная схема расnоложения элементов ЛБ·К
на трансnортной барже; б} начало трансnортировки и фактическое расnоложение элементов ЛБК;
1 -вертолетная nлощадка; 2- nалуба-рама; 3-00; 4- жилое nомещение с nристыкованным
nьедестальным краном
Маршрут и продолжительность вьmОJПiев::ия транспортных операций приведены
на рве. 4.51. Трансnорrировка в Сиэтл вьmолmшась летом 2014 г., а на весну 2015 г.
была запланирована установ:ка ЛБ-К в заливе Кука - место установm nоказано на
рис. 4.52. Причина длительной стоявки в Сиэтле (она не отражена на рис. 4.51)- на­
ступление ледовых условий и невозможность продолжения морских операций.
Как следует из приведенных данных, протяженность маршрута морских травс­
порrных операций составл:я:ет 6853 мшш (ис:ключая: проход Пав:амского :канала), и на
это заrрач:иваются 41 сут. (48 сут. минус 5 сут. на nроход Павамехого ханала и 2 сут.
стоя::вхи в Ловг-Бич). Таким образом, средняя: скорость морской бухсировки баржи
составила 6853/(41 *24) = около 7 уз.
Установка ЛБ-К на довиы:й грунт была предусмотрена довольно ориги:в:альв::ы:м
сnособом:
• на дно опускается шаблон, коrорый сооrветствует по величи:в:е :ни:жвей части
опорного основав::ия: (места расположени.я: свай и одного из райзеров), ков:тахтиру-
93


Цунt-.'ТЫ следован пя l\1111.11 11 Сvтtш
1. :Корнус-:Крнстн -
1534
9
Бальбоа
2. Бальбоа -Кр1 1-
5
стобаль (проход Па-
н амс~;.:оrо ~;.:а нала
3. :Крнстобаль -
2933
16
Лонг-Бнч
4. Стоянка в Лонг-
2
Ба•••, r1оnолн енне
'Janacoв
5. iloнr-Б••••- Снэтл 1006
6
6. С нэтл - зал. 1{' ·•са 1380
10
rrroгo
6853
~8
Рис. 4.51 . Схема и nродолжительность трансnортных оnераций
Рис. 4.52. Место установки ЛБ-К
в заливе Кука:
1 - ЛБ·К, nомечен точкой КLU
Platform А; 2 - трасса nодводных
трубоnроводовпр~енностыо
16 миль от ЛБК до береrовой
станции nодготовки газа (З)
ющеrо с грунтом. Шаблон имеет относителъв:о большие размеры в плане, посколь­
ку расстоявие между осями диагонально расположенных свай составляет 18,3 м
(см. рис. 4.45);
• место размещения райзера на шаблоне совмещается с устьем уже пробуренной
скважины;


•
все 8 свай забиваются через шаблон таким образом, чтобы их КОIЩЪI несколько
возвышались над водой, после чего шаблон удаляется;
•
по сваям, играющим роль направляющих, с помощью крана КМС на дно опуска­
ется ЛБ-К и точно устанавливается на свое место;
•
все сваи забиваются до проектной глубины в донный грунт и цементируются
в гнездах;
•
после закрепления ЛБ-К на грунте осуществляется подсоединение проложеиных
с берега подводных трубопроводов;
•
затем к ЛБ-К может подходить СПБУ Spartan 151 и начинать бурение эксплуатаци­
онных скважин, прерываясь на зимний сезон.
Как следует из сказанного выше, проблему высокой точности установки ЛБ-К,
необходимой, чтобы сохранить пробурепную ранее поисково-разведочную скважи­
ну, предполагалось решить «в лоб», без всяких систем динамического или якорного
позиционирования, использования GPS или других косвенных методов достижения
цели. Однако такая оригинальная схема на ирактике реализована не была, видимо,
в силу ее относительной сложности.
Оценивая приведеиную концепцию летнего бурения в заливе Кука, можно сказать
следующее.
1. По-видимому, технико-экономические оценки, выполненные для КLU, но
не приводимые в открытых публикациях, показали эффективность бурения скважин
только в летнее время с помощью СПБУ, несмотря на удлинение сроков разбурива­
нии месторождения, по сравнению с крутогодичным бурением, более чем в 2 раза
(12 мес./5,5 мес. = 2,18).
2. Этому, как представляется, способствовало, ощутимое уменьшение капзатрат на
бурение скважин в безледовый период за счет отказа от строительства:
-
ледостойкой, способной противостоять льдам толщиной до 2 м, буровой установки
значительных размеров с размещением на ней бурового, энергетического и жилого
комплексов, примерно таких же, как на СПБУ, и с необходимостью обеспечивать
ее дальнейшую занятость после завершения бурения всего шести скважин;
-
двух ледокольных (ледопроходимость не менее 2 м) судов снабжения-обеспечения
безопасности при бурении скважин в зимнее время, также с поиском для них рабо­
ты после окончания бурения.
3. Аренда не самой современной СПБУ, какой является Spartan 151 (возраст 35 лет),
обходится значительно дешевле, и, кроме того, возможно использование, также на ус­
ловиях аренды, обычных, не имеющих ледового класса, судов снабжения и дежурных
судов обеспечения безопасности stand Ьу. Естественно, после окончания аренды нет
необходимости заботиться о занятости арендуемых плавсредств -это ирерогатива их
владельцев.
Раз уж мы заговорили о заливе Кука и ЛБ-К, отметим, что в этом регионе начи­
ная с середины 60-х гг. эксплуатировалось около 15 стационарных ледостойких плат­
форм, установленных при глубинах моря 20--25 м. Одной из самых крупных платформ
была Dolly Varden (рис. 4.53), построенная в 1967 г. на судоверфи в Ванкувере. Она
имела верхний корпус размерами в плане З6х36 м и массой 2100 т, опирающийся на
четырехколонное 00 (цилиндрические колонны диаметром в надводной части 4,4 м,
95


Рис. 4.53 . Ледостойкая nлатформа
Dolly Varden с двумя вышками,
установленная в заливе Кука
в nодводной - 5,5 м и высотой 37 м). Рассто.я::вие между осями I<OJioнн соста:вляло
24,4 м; 00 крешшось к донному грунту с помощью 48 свай (12 на каждую колонну)
диаметром по 840 :мм. Сваи забивались в грунт на г.лубиву около 55 м. С платформы,
на которой располаг8JП1сь две буровые вЪIIПКИ, можно бьшо пробурить 32 скважины.
Второй ТШ1 nлатформ- плшформы-моноподы, имеющие одну колонну. Такой
nлатформой была Union Marathon (рис. 4.54), у которой колоива диаметром 8,5 м
и высотой 44 м оnиралась на два nоитона дливой по 53 м каждый. С nомощью одной
буровой ВЬПIПGI с платформы можно было пробурить 32 скважи:вы.
Пос:колысу конусообразная форма корпуса в районе ледовой ваrерлииии умеиьшаеr
ледовые нагрузки в 3-4 раза, рассма:rривались предложев:шr: американских и канадских.
:компаний о постройке платформ та:коrо тшtа. Например, компанией McDermott была
nредложена платформа в виде ци.mmдрич:ес:кnй колоiШЬI диаметром 15 м, не доходящей
до ваrерлинии на 6 м. На I<ОЛониу устававливалея корпус конической формы высотой
13 м. Платформа крепилась к свайному основанию с 40 сваями диаметром по 960 мм.
Была разработана модификация этой плаrформы, у которой подводная цилиндрическая
:колонна заменена на коническую с диаметром нижиего основания 34 м, т.е. опора вы-
96
Рис. 4.54. Ледостойкая
платформа Union
Marathon С ОДНОЙ вышкой:
а} 00 nеред сnуском;
б} при буксировке; в)
платформа на точке в
заливе Кука


пОJШена в форме песочных часов из двух конусов. Отмечалосъ, что такая форма опоры
рациональна при небольших rnубинах моря, поскольку с их ростом резко увеличивает­
ся объем подводной конической колонны.
Обобщая раздел по Шiатформам с джекетами, отметим следующее.
Традиционные, классические пирамидалъные 00 таких IШатформ по конструкции
и методам строительства являются достаточно консервативными. Они состоят из труб­
чаТЪIХ секций и сооружаются на откръrrых строительных IШощадках с помощью кра­
нов, имеющих большую высоту подъема гаков.
Большое разнообразие наблюдается в технологии и технических средствах выпол­
нения МО в зависимости от наличия/отсуrствия Шiавучести 00.
Пракrически все Шiаrформы с джекетами строилисъ для эксплуатации в безледовых
условиях. Поэтому воспользоваться приведенным выше опъrrом по созданию зарубеж­
ных, в основном, rnубоководных, IШатформ с джекетами для условий России пракrи­
чески не представляется возможным, поскольку шm не адаптированы к восприятию
значительных ледовых нагрузок, характерных для Российской Ар:rсrики и Дальнего
Востока. Но мы и не ставили перед собой таких целей - просто ознакомили читателя
с самыми распространеiШЪIМ за рубежом типом платформ и, как нам кажется, любо­
пъrrными техническими решениями по МО с ними.
Определенный шперес представляют сведения по коiЩеiЩии летнего бурения сква­
ЖШI через Л-БК, реализованной в заливе Кука, и о ледостойких IШатформах, установ­
леННЪIХ в этом регионе при малых rnубинах моря.
На этом мы закончим знакомство со свайными платформами и перейдем к дру­
гому типу платформ, контактирующих при эксплуатации с донным грунтом, - гра­
витационным.
4.3. Гравитационнь1е nnатформы
4.3.1. Общие соображения
Платформы такого типа удерживаются на донном грунте естественным пуrем, исполь­
зуя только две природных силы - ньютоновскую и архимедову. Причем если сила тя­
жести положительно влияет на параметры устойчивости, то сила Шiавучести - с точ­
ностью до наоборот, поскольку наnравлена прямо противоположно силе гравитации.
Каждая полностью погруженная в воду однородная конструкция, без пустот, теряет
в весе за счет своей телесности:
Р1ЩЦ * Увощ}Умп'
где
Р1ЩЦ- вес конструкции в воздухе;
у -удельный вес воды;
воды
уuат- удельный вес материала конструкции.
При стальной конструкции, Yr:r = 7,8 т/м3, и морской воде, Уводы= 1,025 т/м3 (в сред­
нем), YвoтJYr:r = 0,131, т.е. полностью погруженная в морскую воду стальная конструк­
ция без пустот теряет в весе в среднем около 13 %. Железобетонная конструкция при
тех же предпосъшках теряет уже около 39% своего веса (уzб = 2,6 т/м3).
Если представить себе гипотетический материал с удельным весом, равным удель­
ному весу воды, то потеря составит 100 %, т.е. опущенная на донный грунт конструк­
ция с таким весом не будет давить на него, поскольку ее вес «съедеm> Архимедом.
97


Действительно, вода, опущеШiая в воду, ничего в ней не весит.
Из этих простых рассуждений следуют немаловажные выводы.
•
Если принять водяной балласт до уровня, соответствующего глубине моря в ме­
сте установки пшпформы с 00 без пустот, то платформа будет давить на донный
грунт с силой, равной ее весу (примерно равна водоизмещению при транспорти­
ровке), за вычетом силы Шiавучести от телесности конструкций, расположеННЬIХ
под водой. Если в 00 имеются водонепроницаемые объемы ниже уровня воды, то
дополнительно нужно вычесть силу плавучести от этих объемов.
•
Создание большей прижимной силы (силы, с которой конструкция давит на дон­
ный грунт) за счет приема жидкого балласта возможно, только если он будет при­
нимtпься въппе вtперлинии, соответствующей глубине моря.
•
Создать необходимую прижимную силу, чтобы обеспечить устойчивость грави­
тациоШiой платформы на доШiом, особенно слабом, грунте под действием внеш­
них нагрузок от природных факторов, только приемом водяного балласта весьма
затруднительно, поскольку сооружение должно либо бъrrь очень тяжелым, либо
иметь достаточно большие пустые объемы выше ватерлинии.
•
Если платформа имеет нефтехранилище относительно значительной емкости, то
обеспечить отгрузку нефти «сухим» способом, не замещая ее водой, практически
невозможно- платформа может просто всПЛЪIТЪ на поверхность моря под действи­
ем сил плавучести или так облегчиться, что не будут обеспечены параметры ее
устойчивости. Поэтому на платформах с большими нефтехранилищами необходи­
мо предусматривать «мокрый» способ, когда по мере отгрузки нефть замещается
забортной водой.
•
Если для достижения необходимой прижимной силы требуется балласт, то он, как
правило, является твердым (песок, бетон, гематит и т.п.) Чем больше его удельный
вес, тем меньше требуется объемов для размещения балласта.
Из сказанного выше также следует, что для 00 гравитационных Шiатформ хоро­
шим мtпериалом является железобетон, поскольку конструкции из него имеют боль­
шой вес в сочетании с относительно малой стоимостью. Поэтому ниже приводятся
сведения о гравитационных платформах с 00 из железобетона.
4.3 .2. Платформы с железобетонными опорными основаниями
Общие сведения
Платформы такого типа для больших глубин моря строились, как правило, с колон­
нами, опирающимвся на хранилище кессонного типа (рис. 4.55) или просто высокий
кессон, если хранения нефти не предусматривалось. Если хранилище/кессон отсут­
ствовали, то колонны опирались на плиту, контактирующую непосредственно с дон­
ным грунтом (рис. 4.56).
Глубины моря, при которых эксплуатируются гравитационные железобетонные
платформы, достигают больших значений- свъппе 300 м. Естественно, динамиче­
ский момент от нагрузки, вызванной столетними волнами, который воспринимается,
в основном, конструкциями в местах крепления колоШI к донной плите или храни­
лищу, оказывается весьма значительным, поэтому вопросам обеспечения прочности
железобетонного 00 с колоннами уделяется много внимания. Несмотря на это, слу­
чаются и весьма значительные аварии, вызванные как раз недостатком прочности.
98


Рис. 4.55. Схемы nлатформ
с железобетонным 00
и хранилищем: а) с одной колонной;
б} с тремя колоннами.
1 - ВС; 2 - колонна; Э- кессон
с хранилищем; 4- донная nлита
Рис. 4.56. Два железобетонных
00 платформ, не имеющих
хранилищ, для Лунскоrо (на
nереднем мане) и Пильтун­
Астохскоrо месторождений на
шельфе Сахалина.
00 находятся в строительном
котловане во всплывшем
положении. На краях
донной плиты расnоложены
строительные краны.
1 - колонна: 2 - донная плита
Рис. 4.57. Платформа Sleipner: а) схема; б) 00 в процессв строительства; в) надвижка двумя
буксирами (1) ВС (2), размещеннот на ~ух баржах (3), на почти папностью nоrруженное в воду
и заякоренное 00 (4) для последующей стыковки и всплытия обоих сооружений
99


Рис. 4.58. Узел, rде
nроизошло разрушение
конструкции.
Желтым цветом
выделены ячейки,
над которыми
предусмотрены
КОЛОННЫ, СИНИМ -
nрокладка между
ячейками, которая, по
утверждению комиссии,
расследовавшей аварию,
была «СЛИШКОМ жесткой~
В августе 1991 г. во врешr операций по стьпrовке 00 с ВС платфор:мы Sleipner
в 00 образовалась трещина, произошло затопление отсеков (насосы не смоrnи спра­
виться с откачкой проrрессивно поступающей воды), и платформа попросту утонула
при г.лубине моря 220 м. При ударе о донный rрувт она превратилась в rруду хлама,
а удар был такой снлы, чrо береговые сейсмические станции зафиксировали земле­
трясение (!) интенсивностью 3 балла по шкале Рихтера.
Платформа, nредназначенная для: эксплуатации при rnубине моря 82 м, nред­
ста:апяла собой 00 с хра.ни.mnцем ячеистой конструкции (24 яч:ей:ки диаметром по
12 м), на четырех из которых размещев:ы колоивы -на :вих располагается ВС массой
57 тыс. т (рис. 4.57).
Авария: произошла из-за ошибхи в конечно-злементной модели. После тоrо как ко­
лонны полностью восnриия:ли значительный вес ВС при всплытии до rnубины моря
65 м, прочность одного из узлов железобетонного 00 (рис. 4.58) оказалась недоста­
точной (по результатам работы комиссии, расследовавшей аварию, признано, что не­
дооценха нагрузок в этом узде составила 47 %!), и он стал разруmаrься.
Убытки от аварии составили немалую сум:м:у даже по :вынешиим мерхам -
700 :мл:н долл. в ценах 1991 г. Хорошо еще, что зто произошло не с rотовой платфор­
мой, уста:в:овпенной на месторождев:ии и ведущей добычу, поскольку последствия
такой аварии были бы катастрофическими. Конечно, она бы не утонула (стоиr на дон­
ном rрунте), но зто слабое утешение: первый же значительн:ы:й шторм мог разрушить
ведоброкачественньrй узел, за ним последовал бы другой, третий (принцип <<Доми­
но»), затем обрушение колонн, ВС -и от платформы практически ничего бы не оста­
лось, не rоворя уже о загрязнении окружающей среды нефrью и продуктом скважин.
Не зря одним из прШЩШiов, повышающих живучесть moбoro сооружения:, как раз
и является использование решений, по возможности исключающих этот страшный
привцип <<ДОМШIО» при развитии аварий. Когда мы смотрим шоу, где тысячи костя­
шек домино, падаи и последовательно увпекая в этот процесс соседей, создают у нас
на глазах красивую, ди:вамич:в:о мев:я:ющуюся картину, мы прекрасно понимаем, что
процесс очень легко остановить, удалив пару-тройку костя:ше:к: на пуrи бегущей вол­
ны, - остальвые остануrся на месте, поскольку их некому будет толкать. К сожа­
леmпо, в технmсе, особенно при потере nрочвости, такое практически невозможно,
и eCJDI из-за не вЬIЯВЛевной ошибки начался процесс разрушения, особенно при хруп­
IСОм разрушении бетона, то удалить <<ДОМИНОIIIКИ>>, чтобы предуnредить катастрофу,
нельзя, поскольку таких <<Домивошею> просто не существует (мы не можем знать за­
ранее, в :каком месте совершена ошибка).
100


Рис. 4.59 . «Новая• nлатформа
Sleipner {слева) в составе
обустройства одноименноrо
месторождениА.
В центре- две матформы
с 00 в виде джекетов; справа -
факелыюе устройство на
отдельном дж.екете
Все расчеты nрочности О'J.'I<О!)ректировали, в проект плгrфор:мы Sleipner внесли
необходимые изменения, и она была построена заново, а в июне 1993 г. установлена
на месторождении (рис. 4.59). Оrметим очень высокий жилой хомплекс на плгrформе
(покрашен в белый цвет и видев слева) - 9 ярусов (!), обычно 4-5.
Таким образом, печальвый итог аварии - потеря двух лет и 700 млн долл. Какой
же вывод из вьппесказавного, кроме тривиального - надо правильно считать,
-
:мы
посоветуем сделшъ проехrаитам, особенно молодым? Никогда слепо не верьте ре­
зульта:rам расчетов, даже по сертифициро:ваи:вы::м: программа:м:, даже когда речь идет
о соrв:я:х тысяч конечных элементов, что приiЩИПИальио исюпочает ручной счет. Как
бы завораживающе ни действовали результаты расчетов на ЭВМ, всегда старайтесь
их осмыслить, памятуя о том, к ка.:ки:м: ужасным последствиям могуr привести ошиб­
ки. Возможно, расчеты прочности - этот краеу:rольв:ый камень безопасности пла:r­
фор.мы - целесообразно поручать двум независимы:м группам расч:етчшrов, тог.ца ве­
роятность ошибки будет существенно снижаться.
Сrроительство железобетонных 00 производится методом скол:ьзя:щей опалубки,
и по мере наращивания: конструкций 00 постепенно поrружается в воду. Для: высо­
ких 00 требуется значительная: mубина моря недалеко от места, где располаrается
завод (может быть передвижны::м:) по приготовлению бетонной смеси. Поэтому ДЛJ1
строительства железобетонных 00 идеально подходит Норвегия: с ее rnубо:ководны­
ми фьордами, к тому же хорошо защищев:иыми от воздействия волве:ния - больпm:н­
ство платформ с такими 00 строилось именно в этой стране.
После строительства 00 в том же .месте (ИJПI поблизости) выполняется монтаж
ВС, если остойчивость готовой плаrфор:мы позволяет осуществить Yr'f операцию на
ШJаву. Если остойчивости не хватает, то операции по монтажу ВС вьmолня:ются после
установки 00 на месторождении. Такой метод монтажа приведен в разделе 7.3 .2 на
примере морских операций с пла:rформой для Лунекого месторождения:, расположеи­
ном на шельфе Caxamma.
Еще в 1976 г. западногерманской фирмой Strabag Bau AG с целью улучшения
остойчивости гравитационной железобетонвой пла:rформы, назвавной Seacos, была
разработана оригинальная конструхци.я:. У этой платформы ВС может перемещатьс.я:
по колоннам с помощью лебедок и тросов (рис. 4.60), дшr чего в нем предусмотрены
отверстия, сквозь которые проходят коловны.
При буксировке ВС находится на хранилище, что существенно умены:пает воз­
вьппение центра тяжести сооружения, а nри погружении 00 в воду оно остается: на
101


-. .;
_,.. ·-
.._ -
-
-
1\в
u
т-
~._
-= 11=
-
-
\[
f--
1
11
1
~
111 1 ~~~~~W' l
;~..~.
.. ~:,
•
~,·...
•
•1#
Рис. 4.60 . Основные элементы
и последовательность
установки платформы Seacos
на донный грунт: 1 - хранкпище;
2 - ВС; Э- колонна; 4-тросы
для подъема ВС;
5 -буксирное судно.
А- буксировка, ВС находится
на хранилище; Б- nрием
жидкоrо баnласта в хранкпище
и погружение 00. ВС все время
остается наплаву;
В- 00 контактирует с донным
грунгrом, ВС по тросам
поднимается на высоту 25 м
над уровнем моря
nлаву, обеспечивая необходимую степень остойчивости. Однако платформа не бьша
построена, по-видимому, вследствие сложности устройства подъема ВС и одноразо­
вости его использования.
Платформа проеimlровалась }1)1Я. эксплуатации в Северном море при следующих
условиях: mубина моря - 160 м, высота значительной вoJDIЫ - 30 м, ее период - 14-
17 с, скорость ветра- 56 м/с. Основные харахrеристики пл~ор:мы:
Размеры хранилища в плане, м
Высота хранилища, м
Высота коловиы, м
ДИаметр колонны, м:
мивимальв:ый
максимальвый
Расстоя::вие между их центрами, м
Емкость хранилища нефти, тыс. МЭ
Статистические сведения
13Ох130
30
170
13
20
80
160
В табл. 4.1 и рве. 4.61 приведепы общие сведев:ия: по всем 40 построевны:м и одной
строящейся в настощее время rравитационпым пл~ормам с железобето:нными 00.
102


Т8бл. 4.1. Гравитационные nлатформы с железобетонным 00 (выделены суnерглубоководные,
установленные nри глубинах моря свыше 200 м)
NоГод
Месторождение/название
Тип, количество
Глубины Район
-
установки платформы
колонн
моря, м
1 1973
Ekofisk
Tank- DORIS, кессон
71
Сев. море
2 1975
BeryiA
Condeep,3
118
Сев. море
3 1975
Brent В
Condeep,3
140
Сев. море
4 1975
Frigg CDP1
CGS, 1
104
Сев. море
5 1976
Brent D
Condeep,3
140
Сев. море
6 1976
Frigg ТР1
CGS,2
104
Сев. море
7 1976
Frigg МСР-01
CGS, 1
94
Сев. море
8 1977
DunlinA
CGS,4
150
Сев. море
9 1977
Frigg ТСР2
Condeep,3
104
Сев. море
10 1977
StatfjordA
Condeep,3
145
Сев. море
11 1977
Ubarana-Pub 3
CGS, кессон
15
Бразилия
12 1978
Ubarana-Pub 2
CGS, кессон
15
Бразилия
13 1978
Ubarana-Pag 2
CGS, кессон
15
Бразилия
14 1978
CormorantA
CGS,4
149
Сев. море
151978
Ninian Central
CGS, 1,
136
Сев. море
16 1978
Brent С
CGS4
141
Сев. море
17 1981
Statfjord В
Condeep4
145
Сев. море
181983
Schwedeneck А*
CGS, 1
25
Сев. море
19 1983
Schwedeneck В*
CGS,1
16
Сев. море
20 1984
Statfjord С
Condeep,4
145
Сев. море
211984
Super CIDS (теперь Орлан)
CGS, кессон
16
Сахалин
221986
GullfaksA
Condeep,4
135
Сев. море
23 1987
Gullfaks В
Condeep, 3,
141
Сев. море
241988
OsebergA
Condeep,4
109
Сев. море
251989
Gullfaks С
Condeep,4
216
Сев. море
261989
N. Ravenspum
CGS,3
42
Сев. море
271993
NAM F3-FB
CGS,3
43
Сев. море
281993
SleipnerA
Condeep,4
82
Сев. море
291993
Draugeп
Сопdеер,1
251
Сев. море
30 1996
Harding
CGS, сСПБУ
109
Сев. море
311995
TroiiA
Condeep,4
303
Сев. море
321996
WestTuna
CGS,3
61
Австралия
33 1996
Bream В
CGS,1
61
Австралия
341996
Wandoo
CGS,4
54
Австралия
351997
Hibernia
CGS,4
80
Канада
361999
SouthArne
CGS,1
60
Сев. море
37 2000
Malampaya
CGS,4
43
Филиnnины
38 2005
Лунекая
CGS,4
48
Сахалин
39 2005
Пилыун-Астохская
CGS,4
30
Сахалин
40 2012
Аркутун-Дагинская
CGS,4
33
Сахалин
41 Строится Hebron
CGS,1
109
Канада
103


По годам постройки
39%
1 24,5%
11
24,5%
11 12%
в
68,3%
По районам установки
7,3%
7,3%
7,3%
7,3%
1111D
11
до1980 1980-89 1990-09 2000-наст. вр. Сев. море Сахалин Бразилия Австралия Др. страны
По глубинам моря, м
48,8%
43,9%
7,3%
11
До 100 100-150 Свыше 200
По количеству колонн, единиц
(nлатформа Harding, см. далее,
определена как трехколонная)
22%
24,5%
12%
11
11
2,5%
-
О (кессон)
2
3
Рис. 4.61. Распределение, по данным табл. 4.1, количества (выделено наибольшее)
гравитационных nлатформ с железобетонным 00
39%
4
Анализ приведеиных выmе статистических сведений позволяет сделать следую­
щие выводы:
•
болъпnmство платформ (около 40 %) строилось 37 и более лет тому назад, и сред­
ний темп их постройки составил около 2,7 ед./rод. В 80-х гг. этот темп достаточно
резко (более чем в три раза) упал до 0,8 ед./rод, в следующем десятилетии падение
продолжилось (0,7 ед./год);
•
затем, в связи со смещением интересов к освоению более rnубоководны:х районов,
в строительстве платформ произошел обвал: в текущем столетии за рубежом была
построена всего лшпь одна платформа- в 2000 r., и после 15-летнеrо перерыва (! !)
в настоящее время строится также только одна платформа. Эту достаточно унылую
картину несколько скрашивает Россия, в которой за тот же период построено на
Дальнем Востоке три платформы по проектам норвежских компаний. Однако мы
вынуждены согласиться, что 4 платформы за 16 лет (четверть платформы за целый
год!) свидетельствует о закате этого типа конструкций. Они, как большие динозав­
ры, вымирающий вид;
•
основным ареалом обитания платформ является Северное море, там их располага­
ется свыше двух третей;
•
почти половина платформ является относительно мелководными (до 100 м), пода­
вляющее больпnmство платформ (свыше 90 %) установлено при глубинах моря, не
превыmающих 150 м;
•
только три платформы являются суперглубоководными (216, 251 и 303 м), они рас­
полагаются в Северном море;
104


Рис. 4.82. Платформы по проектам норвежских компаний
•
'ЧИСЛО холон:в: ва платформах колеблется от О (хессонноrо тшtа) до 4. Наиболее
популярными были платформы с 3-4 колоннами, которых построено наибольmее
I<ОЛИЧ:ество, около двух третей.
Гравитациовные nлатформы с железобетон:вы:ми 00 в 70-80 гг. были васТОJIЫ('()
востребованы, что в тот же период хомпа.нmr Sea Tank. проводила науч::во-исследова­
тельсiСИе работы по изученшо возможности строиrельства таких платформ для экс­
плуатации при глубине моря 600 м (!! !), но дальше этого дело не поmло - вероятно,
весхое слово <<сказала» эконом:иха. В самом деле, если масса платформы Troll А (г.лу­
бииа моря 303 м) составляет 680 тыс. т, то плаrформа аналогичного тm1а для глубины
600 м имела бы массу, а следовательно, и стоимость, практически в два раза бOJIЪIIIe.
Предполагать, 'ЧТО объем добычи тоже будет в два раза больше, оснований нет (r;n;e же
взять такое богатое месторождение?), поэтому о ревтабелъв:ости rоворить ие прихо­
дится, и все дело ограничилось только в:ауч:вы:ми исследова:н:иями, :как можно пред­
положить, лиmь в области проч:в:ости, ведь изгибающий момевт nри плече 600 м- это
серьезно.
На рис. 4.6.2 приведен своеобразвый парад платформ с железобетов:вым:и 00,
спроектированпьrх ворвежс:кими ш:мпания:ми Aker и Kvaerner- ведущими в области
создания морских железобетонных сооружений.
105


Описание отдельных матформ
Платформа Doris Ekofisk
Первой плаrформой, построевной с 00 из nредварительно паnряженного железо­
бетона, была нефтедобывающая платформа Doris Ekofisk (рис. 4.63), установленпая
в 1973 г. практически в центре Северного моря при глубm~е 71 м. Эта платформа
имеет размеры в плане SOxSO м, высоту 90 м, на ее изготовление было затрачено
80 тыс. м3 бетона, суточв:ая добыча нефти составляет 47,7 тыс. м3• Вокруг платфор­
мы nредусмотрена прикреплепная к ней поперечными связя:ми волногасящая стенка
ячеисrой конструкции, поrnощающая до 70 % энергии волн. Средний диаметр всего
сооружения составил 95 м.
При прое:к:mровав:ии плmформы Doris Eko:fisk был выполнен тех:в:и:в:D-экономиче­
ский анализ таикерной и трубопроводной систем транспорта нефти от нее с учетом
следующих факторов:
-
расстояние, на которое необходимо перевозить нефrь с помощью таихеров или
проЮiадывать подводный трубопровод;
1
106
Рис. 4.63 . Платформа Dorts Ekoflsk:
1 - общиА вид. Справа виден nepexQД на другую
платформу. Внизу, между стоИками на ячеистой
стенке - швартовное устройство; 2-5 -этаnы
строительства.
На позиции З хорошо видно тело 00 nлатформы
(на нем в ymax стоят краны), окруженное
ячеистой стенкой, которая имеет четыре
поnеречные связи с 00


-
скорость оборота танкеров между платформой и береговым хранилищем;
-
продолжительность грузовых операций танкеров около платформы и берега;
-
гидрометеорологические условия и потери времени на прекращение грузовых
операций танкерами в случае превъппения этих условий.
По результатам анализа было установлено, что для обеспечения суточной добы­
чи нефти в объеме 47, 7 тыс. м3 рациональным решением является танкерная система
с использованием танкеров грузовместимостью 71,5 тыс. м3 каждый, при этом оп­
тимальный объем нефтехранилища на платформе оказывается равным 159 тыс. м3•
При таких условиях годовая потеря нефтедобычи от простоя танкеров при грузо­
вых операциях (погрузка, разгрузка, ожидания) составила около 1,4 млн м3• Эко­
номические расчеты показали, что вследствие больmих вложений в строительство
подводного нефтепровода значительной протяженности до любого побережья Се­
верного моря (напомним, что платформа была установлена примерно в его центре)
увеличение годовой добычи нефти на 1,4 млн м3 не оправдывает денежных затрат
на строительство нефтепровода.
Отметим, что, как следует из результатов расчетов, предусмотрен достаточно
напряженный график подхода танкеров. Через каждые 3,3 суток (159/47,7) к плат­
форме обязательно должен подходить танкер, иначе добываемую нефть просто
некуда будет девать, поскольку хранилище будет полностью заполнено. Придет­
ся прекратить добычу, что не является хорошим решением, как с экономической
точки зрения, так и с точки зрения сохранения добычи на необходимом уровне.
Если часто «дергать» месторождение, закрывая и открывая скважины, то нефтяные
«капилляры» будут обрываться, заводняться и уровень добычи начнет объективно
падать. Естественно, надо, чтобы танкер подходил к платформе раньше, минимум
раз в 1,5 суток (71,5/47,7): за это время нефть в хранилище накопится в количестве,
достаточном для полной загрузки одного танкера.
Можно предположить, что экономическое иреимущество танкерной системы
было обусловлено в том числе и относительно малым временем годовых простоев
танкеров- около 29 суток (1400/47,7), примерно один месяц в году, или всего 8 %.
Приведеиные выше сведения о технико-экономических расчетах являются пре­
красным примером правильного, комплексного подхода к проектированию плат­
формы и транспортной системы. Он позволил доказательно обосновать как тип
системы, так и емкость нефтехранилища платформы - достаточно важного пара­
метра, определяющего размеры,- а следовательно, и стоимость строительства 00.
Разумеется, такие технико-экономические расчеты должны выполняться на ранней
стадии проектирования платформы. Попутно отметим, что приведенный выше под­
ход целесообразно использовать и при оценке запасов, в первую очередь, техноло­
гических, одновременно размещаемых на платформе, которые напрямую связаны
с системой снабжения (количество судов, их грузоподъемность и скорость хода).
Последний подход крайне желательно применять не столько для гравитационных
платформ, сколько для плавучих, с малой площадью ватерлинии. Для этих плат­
форм очень важно как количество запасов (проблемы с плавучестью), так и их от­
носительно высокое расположение (проблемы с остойчивостью).
В процессе эксплуатации платформы Doris Eko:fisk обнаружилось проседание дон­
ного грунта (seabed subsidence), поэтому было принято решение окружить платформу
второй, сплошной бетонной стенкой (рис. 4.64 и 4.65) диаметром 140 м и массой
107


Рис. 4.84. Операции со второй стенкой платформы Doris Ekofisk: а) строительство в сухом
доке бетонной стенки из IJ1J.yx обечаек; б) вывод обечаек из дока с nомощью буксирных судов;
в) nогрузка обечаек на судно типа Heavy Lift и поочередная трансnортировка к платформе;
г) установка и крепление к платформе
Рис. 4.85. Схема 00 платформы Doris
Ekofisk с допаnнительно установленной
сплошной стенкой: 1 - донная плита;
2 - перфорированная стенка;
3 - дополнительно установленная
сплошная стенка; 4- стойки длR
nоддержаниR железобетонной nалубы (5)
ВС; 6 - ячейка хранилища; 7 - стальная
nалуба, крыша хранилища
900 тыс. т (! !). Схажем прямо - с сеrодmппних позшnm достаточно стра:в:в:ое решение.
Если проседавне платформы было вызвано размывом доШiоrо :rрувта, то проще было
бы осуществить строительство вохруг 00 соответствующей защиты, например, в виде
каменной наброски, гибких бетонных матов и т.п. - относительно недорогие решения.
108


Рис. 4.66 . 00 платформ типа Condeep при строительстве
IЬиlтформы с 00 типа Condeep
После пла:rформы Doris Ekofisk в 1975-1976 rr. были построев:ы плшформ:ы Brent С,
CormorantAи Frigg ТР1 с железобетоивыми 00 для: более mубо:ководвых месторожде­
ний, залегающих при г.пубивах моря 100-150 м. 00 этих пла:rформ имели совершев:в:о
другой архите:ктурно-mнструктивный тип- Condeep (рис. 4.66), с :колоннами, опираю­
щимвся на подводное хранилище/кессон или донную плиту. В дальнейшем такой тип
00 получил наибольшее распространение.
Плаrформы Brent С и Cormorant А, предназначенные для бурения скважин, добы­
чи, подготовки и хранения нефти, имели по четыре колонны, а пла:rформа Frigg ТР1,
предназначенная только для: перерабаr.ки газа, две, поскольку ВС иа вей не было таким
'DIЖeJIЬIМ, как на первых liJJYX платформах. Отметим :как mобопыт:ный факт: у птr:rфор­
мы Cormorant А были предусмотрены семь (!) <<Юбою> очень большой высоты - 4,5 м,
одна по периметру доиной шmты, три попереч:вых и три nродольиых под этой плитой.
По-видимому, даже значительвой массы 00 (120 тыс. МЗ бетона и 17 тыс. т стальвой
арма1уры, всего свьппе 300 тыс. т) и ВС, рассч:ита:вв:оrо на бурение 36 скважшr, в:е хва­
тило, чтобы обеспечить требуемые nараметры устойчивости платформы на сдвиг.
IlJuunфopмa Harding
Сверхоригинальная платформа Harding (рве. 4.67) была установлева в 1996 г. в Се­
верном море при mубине 109 м. Как мы видим, она nредставляет собой гибрид 00
в виде железобетоиноrо нефтехранилища (это нормально) и ВС в виде самоподъемной
платформы (а это уже очень круrо!). Кpmro оnределить даже Т1Ш такой платформы
весьма затруднительно, но это еще полбеды. Совершеив:о неясно, зачем в качестве ВС
используется весьма дороrостоящее сооружение, самоподъем:в:ые :качества IСОТОроГО
востребовав:ы всеrо два раза в жизнеив:ом цикле платформы- при уставов:ке и демон­
таже. В остальное время сложное оnорно-подъемное устройство будет nростаивать
вместе со своими, не такими уж малыми, деньгами - сог.ласитесь, довольно странное
решение. Однако факт есть факт: платформа стоит уже 10 лет, значит, :ка:кой-то царь
в головах проеrrировщиков и, самое г.лавное, Захазчиха все-таки был, ведь просто так
большие деньги в:а ветер не вы:киды:вают!
О похожей конструкции мы упоминали еще в обзоре по СПБУ. Но там речь шла
всего лишь о к01щепции разбуривавия скважин через железобетоввый Б-К с помо-
109


--
3
Рис. 4.67. Платформа Harding (1),
состоит из железобетоннот подводнот
хранипища нефти (2) и установленноН
на нем СПБУ (3). Опруэка нефти на
специальный танкер (4) с носовой
шахтой для приема буя (5} системы
STL (6) через подводный манифальд
(7), соединенный с платформой
нефтепроводом (8) диаметром 610 мм.
Несмотря на не очень nонятную идею
nлатформы, согласитесь, она смотрится
nо-своему изящно- из леnестков
хранипища растут з фермеиных стебля­
опоры, заканчивающиеся красивым
бутоном - ВСI
Рис. 4.68 . Схема железобетоннот
Б-К оригинальной конструкции
с ячеистым 00 и одной колонной.
Бурение скважин выполняется
с nомощью СПБУ типа MSC CJ 70,
опоры которой входят в з из 8 ячеек
00. Одна из ячеек служит оnорой
ДЛЯ КОЛОННЫ С ВС блок-кондуктора
щью обычной СПБУ (рис. 4.68). Ова не <<npmroвaвa» к Б-К, а, заверпmв бурение сква­
жин, уходит зараба:rывагь деньги дальше, при этом Б-К остается на месторождении
и <<получает деньги», пропуская: через себя продуiЩИЮ скважин. Абсолютно логич­
ная:, экономически внятная коJЩепция.
Платформа HiЬernia
Любохwтная: нефтедобывающая nлатформа Нibernia с отгрузкой нефrи по двум
лин:и.им через выносвые буи, расnоложенные в 2 хм от плаrформы (рис. 4.69), была
установлена при глубине моря 80 м на одноименном месторождении, залегающем
на шельфе Ка:вады в 315 км к востоку от острова Ньюфаувдлеид. На месторожде­
нии имеютс.и две нефт.иные залежи - Hibernia (rnубнва залегавия 3700 м) и Avalon
(2400м).
00 платформы состоит из кессона и четырех колонн, ва которых размещаетс.и ВС
с двумя вьпшсами. Кессон имеет зубчатую в плане форму (16 зубцов) и при стоянке на
точке возвъппается над ваrерл:инией на 5 м (рис. 4.70).
110


Рис 4.69 . Схема расположения
nлатформы Hibemia на
месторождении: 1 - маrформа;
2- nодводный трубоnровод северной
линии до отгрузочноrо буя (3),
nередающею нефть на танкер (4);
5 -южная линия
Рис. 4.70. Общий вид и основные элементы матформы HiЬernia: 1 - ВС; 2- «зубчатый» кессон;
3- донная плита кессона; 4- коnонна, идущая от донной миты; 5- нефтехранилище; 6 - выходы
двух отrруэочных линий
Та6л. 4.2. Основные характеристики матформы Hibernia
1. Кессон:
З. Веrжнее етроение:
Диаметр по зvбцам, м
106
Размеры в мане, м
98хЗ4
Высота м
85
Масса тыс. т
37
Масса, тыс. т
600 +450 {1В. белл.} Количество сеажин
2ХЗ2
Объем ХР8НИЛИЩ81 ТЫС. М3 Около200
ПDОТЯЖенность асважин по стволv, м go8500
2.Колонны:
4. Масса платформы при стоянке на
1,2
точке млнт
Диаметр, м
17
5. Pa()fEmiЫй уровень добычи нефти, 24
тью.м'/wr.
ВЫсота от sонной nлиты. м 111
6. Экипаж. чеп.
185
Необыч:ная форма кессона была выбрана из условия лучшего противостояния
льдам и айсбергам, которые m10гда забредают в район Ньюфаунддевда. Платформа
выдерживает воздействие айсберга массой 1 млв т, а при его массе 6 МJП1 т. она, по
утверждению nрое:ктавтов, получает «восстанавливаемые повреждению>. Эrо какой
же ум:вый айсберг должен подойти к nлатформе, чтобы а:ккуратнев:ько ее повредить!
Соr:паситесь, очень смелое утверждение о восстана:аливаемосm -это после того, :как
«слов» массой 6 млв: т потрется: о платформу!
Основные характеристики пл~ормы указавы в табл. 4.2 .
111


Рис. 4.71 . Этаnы строительства платформы HIЬemla:
1 - начало строительства кессона на береrу; 2 - кессон спущен на воду, его строительство
nродолжается с nомощью четырех башенных кранов; з - кессон достроен до nроектной высоты;
4-6 - наращивание колонн. На nозиции 5 хорошо видна «шестеренка» кессона, удивляет также
количество вспомоrательных барж- не менее 14 (позиция 6), буквально облепивших 00
Плшформа строилась методом сiСОJIЬЗящей опалубки; основные этапы постройки
(начгrа в 1991 r.) приведены на рис.. 4.71.
После о:конча:ниJI строительства 00 к нему на двух баржах было доста.JШеио ВС
(рве. 4.72)t осуществлена его пересадка на основание, nлаrформа в сборе была оrведе­
на 9 буксирными судами (6 тв:нущих и 3 одерживающих, рис. 4.73) на месторождение
и там в 1997 г. устав:овл:еиа на точке к вепикой радости белых медведей, живущих на
Ньюфаундленде. Девять лет медведи крепились, но в 2015 г. не выдержали и стали под­
П.IIЬIВШ'Ь к nлшформе (рис. 4.74).
112


Рис. 4.72 . Транспортировка ВС
nлатформы Hibemia
Рис. 4.73. Буксировка nлатформы в сборе на месторождение. На заднем плане слева- судно
сопровождениR
Рис. 4.74 .
Любоnытство
неnорокl
Платформа Draugen
Заканчивая описание маrформ с железобетонными OOt nриведем последний
пример такой платформы, и:м:еющей только OДFI'J колон:в:у. Это нефтедобывающая
платформа Draugent уста:в:овлев:вая в 1993 r. в Норвежском море при rлубиие 251 м;
113


Рис. 4.75. Схема и общий вид nлатформы Draugen
обратим внимание на то, какие большие свесы ВС проектанты допустили в:а этой
nлатформе (рве. 4.75). Высота 00 составляет 285 м, масса при транспортировке -
518 тыс. т, расч:етв:ая производительность платформы- около 22 тыс. т/сут.
Основные выводы по матформам с желе3о6етонным 00
Такие платформы наряду с неоспоримым: преимуществом для гравитационв:ых
сооружений - большой массой
-
и относительно малыми зпратами денежных
средств на строительство имели также следующие недостатки:
• значительная осадка, требующая наличия тубоководных акваторий, как при
строительстве, так и при буксировке;
• ведопустимость ударов, в силу хрупкости бетона, о плотный доивый грунт при
установке на точ:ку эксплуатации;
• необходимость осуществления мероприятий по nредупрежденшо усадочноrо
трещинообразо:ваиия и попадании морской воды к арматуре, особенно к предва­
рительно напряженны:м конструкции:м, чтобы избежать губительной коррозии.
Однахо не эти недостаТIСИ nлатформ с железобетон:н:ыми 00 сдержали их даль-
нейшее развитие - просто рост глубин моря, при которых открывались перспек­
тивные месторождения, побудил прое:ктировщиков по причине больших габаритов
и, соответственно, стоимости вообще прекратить заниматься стационарными плат­
формами и перейти к плавучим сооружениям.
Примерно то же происходит и с СПБУ, nостепенно вытесняемыми полупогруж­
ными ПБУ и буровыми судами. И в этом: нет ничего странного: диалектическое раз­
витие, хоторо:м:у в определенной степени подчиняется техвика, как раз и предопре­
деляет переход количества (увеличение глубин моря) в качество (прив:ципиальв:о
новые арх.итектурв:о-хонструктивные типы сооружений).
4.3 .3. Платформы со стальными опорными основаниями
Первой гравитационной платформой тахого типа была Maureen Alpha (рве. 4.76),
nостроенная во второй половиве 70-х 1т. Достаточно оршивалькое 00 nлатформы


Рмс. 4.76. Платформа Maureen Alpha:
а} Схема и основные элементы. 1 -емкость
для хранения нефти; 2- башмак; з - джекет;
4 - ВС, смонтированное на палубе-раме;
5 - nодводный трубоnровод к морскому
выносному оттрузочному причалу;
б, в) этапы строительства 00; г} буксировка
00 без паnубы-рамы на СТ'Ьiковку с ВС.
Белые палосы - nротекторы для защиты
00 от коррозии
имеет три емкости дшr хравев::ия нефти, представшпощие цили:в:дры диаметром 25 м
и высотой 74 м каждый. На емкостях предусмотрены башмаки, диаметром о:коло
40 м, которыми платформа неnосредственно опирается на дов:ный грунт. Цилиндры
в плаве образуют nравИЛЪВЪIЙ треугольник с расстоянием между центрами около
75 м. Максимальная длина стороны треугольника (по башмакам) -около 115 м.
Емкости соединяются между собой джекетом, на котором монтируется ВС с па­
лубой-рамой. Общая: масса платформы без нефти составWiа около 112 тыс. т.
Строительство хша:rформы осущестВJ.UШось по частям на Западном побережье
Шотландии. 00 строилось в хотловане, затем оно выводилось из неrо и стыкова­
лось с ВС, построенным на верфи Howard Doris Кrishon.
Нефть от платформы отгружается танкерам no nодводному трубопроводу через
морс:кой вывосвой причал.
115


Гравитационной платформой со стальным 00 является и наша «Приразломная»
(правда, в нее было закачано большое количество бетона в качестве твердого бал­
ласта), свайно-гравитационными-российские платформы на Северном Каспии.
Сведения о ImX представлены в разделе 7.
Как следует из приведеиных данных о гравитационных платформах, они по
сравнению с платформами, имеющими джекет, очень малочисленны, и в настоящее
время практически не развиваются. Такое положение вызвано смещением интере­
сов нефтегазодобывающих компаний к освоению значительно более глубоководных
месторождений, где строительство гравитационных платформ становится экономи­
чески не выгодным, а при супербольших глубинах моря- 1-2 км и более- практи­
чески невозможным.
Далее приводятся сведения о подводных добычных комплексах (ПДК), которые,
как упоминалось, мы условно отнесли к стационарным платформам, поскольку все
они контактируют с донным грунтом. Но в силу большой необычности ПДК и их
«непохожести» на традиционные платформы, рассмотренные выше, им отведен са­
мостоятельный раздел.
116


5. ПОДВОДНЫЕ ДО&ЫЧНЫЕ КОМППЕКСЫ
О подводных добычных комШiексах (ПДК) мы упоминали еще в обзоре по IПIБУ,
но для того чтобы настоящий обзор бъш самодостаточным, мы решили повто­
рить сказанное в предыдущем обзоре и увеличить объем сведений по этим весьма
своеобразным <<ПЛатформам».
5.1. Общие соображения
Под ПДК понимается совокупность необитаемых подводных устройств, систем и обо­
рудования, предназначенных для обеспечения добычи углеводородов на морских ме­
сторождениях с использованием скважин, имеющих подводное заканчивание, т.е. сква­
жин, у которых устья располагаются на морском дне. У всех друтих рассмотренных
выше типов Шiатформ скважины заканчиваюrся непосредственно на Шiатформах, т.е.
имеют надводное заканчивание. В состав ПДК также входит оборудование системы
сбора и транспорта продукции скважин, поддержания ШiасТОвого давления, энерго­
снабжения, телекоммуникаций и управления.
Как упоминалось, мы omeCJm: ПДК к платформам, хотя сразу отметили, что это
очень и очень условно. По существу, ПДК можно сравнить с верхним строением плат­
формы, отдельные модули которого «разбросаны>> по поверхности дна и соединены
необходимыми коммуникациями- трубопроводными (в основном, транспорт продукrа
скважин) и шлаигокабельными (электроэнерmя, гидравлика, управление). Так же как
ВС платформ очень разнообразны по назначению и основным характеристикам, так
и ПДК сильно привязаны к условиям конкретных месторождений, и, в прmщипе, в этой
области нет серийных коМШiексов - ПДК, подобно платформам, являются штучным,
эксклюзивным товаром.
Причины появления ПДК в прmщипе прагматичны и закточаюrся в следующем. На
больпшх глубинах моря, когда генеральной схемой обустройства предусматривается
установка добычных сооружений, рассчитанных на одну скважину или на относитель­
но небольшой их куст, использование надводных rтатформ становится дорогим удо­
вольствием, поэтому вместо них стали применяться гораздо более дешевые ПДК. По
некоторым оценкам зарубежных специалистов, средние затраты на разработку морских
месторождений при использовании платформ и ПДК применительно к условиям Се­
верного, незамерзающего, моря составляют, соответственно, около 8,5 и 4 долл./барр.,
а применительно к условиям арюических морей - 23 и 8 долл./барр. Отмеченные эко­
номические, как представляется, объекrивные преимущества в сочетании с ускорением
разработки месторождений (не требуется значительных затрат времени на постройку
платформ) и обусловили широкое использование ПДК- в настоящее время в мире на­
считывается свыше 2500 скважин с подводным заканчиванием.
Основным фшсrором, сдерживавшим распространение ПДК до недавнего времени,
явля:лись относительно небольшие расстояния, на которые в большинстве случаев мож­
но бъшо транспортировать неподготовлеШIЫЙ/малоподготовленный продукr скважин
по трубопроводам во избежание гидратообразования:, отложений парафинов и асфаль­
тенов (эти проблемы обостряются в условиях низких температур арюических морей).
В последние годы появилось оборудование для подводной подготовки продукта сква­
жин, что расширяет возможности использования ПДК.
117


Рис. 5.1. Схема Г1ДК месторождений компании SТATOIL: а) Snshvit, Баренцево море (с nередачей
nродукта скважин на берег); б) Asgard, Норвежское море (передача nродукта на плавучие
технологические комплексы)
Упрощенная схема ПДК приведена на рве. S.l. Она обязательно включает наличие
в относительной близости береговых ИJDI морских технологических комnлексов, на
которые подается продукт скважин.
Одной из особенностей ПДК является изменение их структуры в процессе разра­
ботки месторождения: часть скважин с подводным закав:чивавием выводится из экс­
плуатации и консервируется/ликвидируется, пробуриваются и вводятся новые. Эrо
обстоятельство следует учиты:вэ:rь на этапе nроектирова:н:ия ПДК в первовачальной
:ковфшурации с целью обеспечения возможности его модернизации без остав:овхи
процесса добычи на про:мысле в целом.
При проеЮ'ИрОвании должн:ы быть проработаны прИВЦШiиальвые вопросы про­
ведения морских операций не толь:ко по монтажу элементов ПДК на месторождении
и вводу их в эксплуатацию, но и по последующим модифихация:м: ПДК, а также по
полной ликвидации подводиого промысла с собтодением всех требований экологи­
ческой и навигационной безопасности.
Поскольку ПДК являются объектами повьппенной опасности, при их создании
и э:ксплуатации доmкиа быть обеспечена ма:ксимальная безопасность подводного про­
мыела во всех ее аспекrах, вкmочая безопасность:
-
обслуживающеrо персовала (относительно просто при использовании ва необи­
таемом промысле иеобитаемой техники дпя ero обслуживания, см. ниже);
-
окружающей среды;
-
экономическую (мини:мизация рисков недополучения добываемого продукта
и безвозвратной утраrы оборудования в случае аварий).
Поэтому вопросы безопасиости ПДК должны решаrься уже на иачальи:ых этапах
проектировавия с использованием современных методов анализа рисков. Основными
направлениями обеспечеиия безопасности ПДК ..JIВJDIIOТCЯ:
-
создание высоконадежной автомаrической системы уnравления и контроля, nред­
усмв:rривающей управление ПДК ка:к в режимах пrriПНой эксплуiПации, так и при
любых гипотетически возможных сцевари.их вози:и:кв:овевия и развития аварий­
ных ситуаций;
-
осуществление орга:визациоино-техиич:еских мероприятий по выnОJПiевию ре­
mаментиых (ивспекционн:ых и ремонтно-профилактич:ес:ких) работ на элементах
пдк.
118


5.2. Состав
Основв::ым элементом ПДК является подводное устьевое оборудование (ПУО), ко­
торое устанавливается на одиночной скважине или их кусте. Авалогом ПУО по на­
значению в полной мере JDШЯется надводный блок-кондуктор (Б-К): скважины также
пробуриваются «сrоронним» техническим средством, а nродукци.11 скважин без вся­
:кой обработки (или с везнач:ительной) транспортируется на технологическую плах­
форму или берег дл.я: последующего доведеии.я: до товарного состоя:ния и отгрузки на
рынхи сбыта.
Можво выделить два основных архитектурно-:конструктивв:ых типов ПУО
(рис. 5.2):
• «мокрые», у :которых фовтавная армmура :ковта:к.тирует с м:орсmй водой и нахо­
дится nод nовьппев:ны::м давлением, соответствующи:м rnубине моря, r:n;e размещен
ПДК;
• «сухие», у хоторых фонтанная арматура находится в герметичной прочной капсуле
под а:rмосферным давлением, доступ в которую осуществляется через mmозовую
камеру. С вей СТЬ'IКУ'ется специальный обиrаемый подводный аппараr, также со
пшюзовой камерой, и люди переходят в IСа.Псулу.
В силу существенной простоты обслуживания и мевьшей стоимости «мокрые»
ПУО составляют большинство (свыше 90 %).
Основные элементы ПУО группы скважин nриведены ниже.
Несущая металлоконструкция (темплейт, рве. 5.3) для размещения оборудования
и трубопроводвой обвязки. Темnлейт имеет за.щв:Iу оборудования от м:еха:вич:еских
повреждений сторо:вним:и, например падающими, обьектам:и и :крепления к донному
rpymy, в основном, вакуумными сваями.
Фонтанная арматура («еJПСЗ)>, рве. 5.4) дпя rерм:етизации устья скважин, xoнтpo­
JD.I и реrулировав:иJI режима их эксплуатации, направления продукта скважин в м:ани­
фольд, а nри необходимости - полного их закрытия ИJDI глушения.
Манифольд для сбора продукта скважин и направления его в промысловые тру­
бопроводы. Иногда устанавливается отдельв:ы:й мавифольд, собирающий продукт от
несКОJIЪКИХ одиночных скважин (рис. 5.5).
а}
Рис. 5.2 . Схемы .смо~срых» (а} и «сухого» (б} ПУО: 1 - фонтанная арматура; 2 - защитная
конструкции; Э - выкидная линии; 4 - nрочная каnсула; 5 - люк дли достуnа обслуживающего
nерсонала в каnсулу через шлюзовую камеру (6)
119


а)
Защита
Рис. 5.3 . Модель теммейта (а) и ero nеревозка на палубе кранового судна дпя nоследующей
установки на месторождении (б)
Рис. 5.4 . Фонтанная арматура с ручным уnравлением на береrовой скважине (а), действительно
наnоминает елку, и в морском подводном исnолнении с дистанционным управлением (б) - как мы
видим, ничего noxoжero
Рис. 5.5 . Манифопьд на темплейте, размещенный между четырьмя скважинами (а}, и отдельно
стоящий манифольд, вокруr котороrо водят хоровод 10 одиноких скважин (б}
120


Рис. 5.8 . Схема ПУО на nяти
расположенных по nериферии темплейта
скважинах, с манифальдом в центре
и тремя промысловыми трубоnроводами
на nереднем nлане
Рис. 5.8 . Подводная комnрессорная станция
мощностыо 17 МВт
для месторождения Onnen Lange. !абариты -
7Ох54х25 м, масса- 5300 т. Автомобиль на
крыше подчеркивает масштабность конструкции
Рис. 5.7. Подводный модуль уnравления
Рис. 5.9 . Заrлубление ПУО в донный коmован
ДЛА обеспечения ~безаварийного nроплыва»
торосов/айсбергов
Также в состав ПДК входит следующее оборудование.
Промысловые трубопроводы (транспорт nластовой продукции до берегового/пла­
вучего технологического комnлекса, рис. 5.6) и нагнетательные линии (захачка фmо­
идов в пласт).
Illлангокабели для передачи электроэнергии, гидравлической ЖИДКDСТИ и сиг.ва­
лов уnравления:.
Система дистанционного КDнтроля и управления: добычей. Иноr:ца устав:авmmа­
ется отдельный модуль управления: (рис. 5.7).
Для крупных месторождений оборудование ПДК может иметь значительные мае­
согабаритные характеристики (рве. 5.8).
При размещении подводных модулей на относительном мелководье необходимо
предусмшривать заг.лубление оборудования, соотнесенное с осадкой судов, находя:­
щихся в зоне IIДК, или глубиной ICИJIЯ столетнего тороса/айсберга (рис. 5.9).
121


Рис. 5.10.
Ф8НУ8стический,
с маленьким
•Наутилусом»- ROV
(внизу справа), но
абсолютно реальный
подводный пейзаж
Наутилус
В состав ПДК могут входить сепараrоры, насосвые станции, другие отдельные мо­
дули, устройства распределения эле:проэнергии и гидравлической жидкости, доволь­
но разветвленная сеть подводных трубопроводов, шлангокабелей и т.п. Общий вид
ПДК (рис. 5.10) как будто заимствован из фантастичес:ких романов Герберта Уэллса
или Жюля Верна, но на самом деле это реальность.
5.3. Морские оnерации и о&сn,.ивание
Последовательность основных МО с ПУО может быть следующей:
•
те:мхшейт без фовтан:вой армаtуры доставля:етси на месторождение, опускается на
морское дно и надежно за:креп.ляется на нем;
•
при помощи ППБУ или БС, с использованием их собствев:вых превенторов, опу­
скаем:ых на темплейт, вьmОJIВЯетс.я: поочередное разбуривавие всех скважив с по­
следовательной установкой (после демонтажа превеиторов) фонтанной арматуры;
•
производитси по.ДКЛЮчевие к ПУО виеmвих коммуникациовиых связей, ХDТОрые
в болыmmстве случаев проклады:ва:IОТСJ[ заранее.
МО с друm:ми элементами ПДК гораздо проще и состоят, в основном, из опуска­
:н:и.я: соответствующих модулей на дов:н:ый грунт и подсоеди:в:е:н:и.я: к ним различных
хомму:н:икаций. Дли обустройства месторождений с ПДК используется довольно об­
mирн:ый ко:шше:кс плавсредств, I«У.rорый может вюпочать:
•
плавсредства ДЛJI строительства подводв::ых трубопроводов;
•
суда дли прокладки пшавгокабелей;
•
суда для траиспорrировки модулей (транспортные баржи, суда снабжеии.я:; m~or;цa
модули перевозятся на палубах крановых судов);
122


•
крановые суда с кранами довольно большой грузоподъемности для опускатrя
модулей на донный грунт (иноrда для этих целей используется талевая оснастка
ШIБУ, если масса модуля не иревосходит грузоподъемности буровой вышки- см.
обзор по ППБУ).
В 70-х гг. прошлого столетия ПДК обслуживались искточителъно водолазами.
Достижения в области физиологии водолазных спусков и развитие соответствующей
техники позволили в 80-е гг. обеспечить выполнение водолазных работ методом дли­
тельного пребыватrя под повышенным давлением («насыщенные» погружения) на
глубинах до 300 мJ а в настоящее время - до 500 м. Сущность метода закточается
в помещении водолазов в специальную барокамеру, где давление постепенно повы­
шается и поддерживается равным тому, при котором предполагается выполнять рабо­
ты под водой. В камеру подается искусственная дыхательная газовая смесь, в которой
азот, находящийся в воздухе, заменен гелием, что некточает наркотическое действие
азота под повышенным давлением на организм человека (азотное «опьянение»). Во­
долаз дышит этой смесью - постепенно азот выводится из его организма, и тогда
можно опускаться в море в специальном колоколе, также под повышенным давлени­
ем, выходить из него, соеДШiенным своеобразной пуповиной (газовая смесь, теплая
вода для обогрева и т.п.), и выполнять работы на подводном оборудовании. После
завершения работ операции повторяются в обратной последовательности, и водолаз,
закончив декомпрессию, выходит в обычную атмосферу.
Однако такие работы требуют использоватrя дорогостоящих, как в строитель­
стве, так и в эксплуатации, глубоководных водолазных комплексов (ГВК), характе­
ризуются весьма низкой производительностью и, соответственно, очень большими
экономическими затратами. В настоящее время глубоководные водолазные работы
осуществляются на морских нефтегазопромыслах крайне редко - только для устра­
нения последствий серьезных аварий, требующих выполнения нетиповых операций.
Соответственно, ГВК, характеризующиеся весьма значительными массами (один
комплекс весит сотни тонн) и габаритами, давно не применяются на морских плат­
формах, а устанавливаются только на специальных многофункциональных судах под­
водно-технических и водолазных работ.
На рис. 5.11 мы приводим схему и состав основного оборудоватrя отечествен­
ного спасательного судна ВМФ «Игорь Белоусов» (проектант ЦКБ <<Алмаз», строи­
тель - <<Адмиралтейские верфи»), предназначенного в том числе и для выполнения
работ с помощью водолазов-глубоководников на глубинах моря 450 м. То, что судно
принадлежит ВМФ, не вносит принципиальных изменений в существо рассматрива­
емого вопроса: на схеме мы поместили рядом с потерпевшей бедствие лодкой эле­
мент ПДК, но ничего не поменялось. Предусмотренный спасательный водолазный
подводный аппарат (BIIA) <<Бестер» с «гипербарическим» отсеком, в котором под по­
вышенным давлением размещаются водолазы, играет роль самоходного водолазного
колокола: если по каким-либо причинам судно не сможет разместиться в непосред­
ственной близости от обследуемого объекта, BIIA, будучи полностью автономным,
просто «подвозИD> водолазов к меС'l)' работы, повышая их мобильность. Кроме того,
«Бестер» может доставлять обычный обслуживающий переопал к «сухому» ПУО (на
рис. 5.11 рядом со спасательной шахтой подводной лодки) и <<ШВартоваться» к его
IШПОЗОВОЙ камере.
123


ВПА о:Бестер.., состыкованный
с жилыми барокамерами ГВК
Рис. 5.11. Схема и основное оборудование
спасательною судна ВМФ России
о:Иrорь Белоу<Х~в», оснащенноrо ГВК-450
и спасательным ВПА о:Бестер..
о:Гипербарический»
колокол и вышедший
из неrо с «пуnовиной,.
водаnаз
и спуско·nQАъемным устройством
ВПА .сБестер.., состыкованный со
спасателыюй шахтой подводной лодки:
1 - маршевый движитель; 2- спасательный «rиnербарический» отсек;
з - шахта входноrо люка; 4 - нормобарический отсек управления;
5 - лаговый движитель; 6 - камера приооса (шлюзовая камера); 7- коtпейнер с аккумулАторной
батареей; 8- иллюминатор; 9- маниnулятор
В 80-е IТ. на морсiСИХ промыспах широко использовались <<КЛассичес:кие» автоном­
ные обитаемые подводные апnараты (ОПАt рве. S.12)t которые осущесТВШJJDI прахrи­
чесm все m~спекционные функцииt ранее выполн:я:вшиеся водолазамиt а также «в:ау­
чились» проводить ряд ремовтв:о-профилактичесiСИХ работ с применевием манипуля-
1U


Рис. 5.12. Канадский ОПА
тиnа Pisces. Такие апnараты
исnользовались на морских
нефтвrаэопромыспах в 197G-1980 rr:
торных устройств, имеющих большое число степеней подвижности. Исполъзование
ОПА харахтеризуется: относительно высокой, по сравнению с водолаэами-mубо:ково­
дниками, безопасностью и эффективностью, однако требует специальных дороrосто­
JПЦИХ судов-носителей.
В вастощее вреш освовн:ым технич:еским средством обслуживан:ив: подводиого
оборудоваии.и морских вефтеrаэопромыслов .я::вляются привязвые самоходвые телеу­
пра:апя:ем::ые подводные аппараты (ROV- remote operated vehicle), широкое внедрение
:которых началось в конце 80-х гг. Интенсивное развитие таких ROV обусловлено их
существеиными преимуществами перед подводной техникой других ТШIОв, в част­
иости перед потесненными водолазвыми средствами и ОПА. К числу преимуществ
относятся:
-
оснащение пmроким набором раздИЧИЫХ инструментов и другого специализи­
рованного оборудования, вюпочая сменное, что позволяет решить большой xpyr
конкретных задач, в том числе за счет возможности использовав:ия модульного
пршщипа коиструироваии.и;
-
относительно вебальmие размеры и выеохая маневренность, ч:то дает возмож­
ность ВЫПОJIВ.IТЬ работы в стесвеивы:х условиях;
-
пра:ктич:ески иеогравич:енвая продолжительность работ под водой за счет получе­
ния энергоснабжения от судна в mобом объеме;
-
выполнение работ в различных средах и условиях, в том числе опасных для чело-
века;
-
эксплуатация на больших тубивах моря;
-
сравнительная простота подготовки обслуживающеrо персовала;
-
использование относительно простых судов обеспечения, особевио когда ROV
устававливается в контейнере со всем оборудованием, необходимым для: его спу­
ска на воду, погружевия и дальиейшей работы;
-
привлечение довольно обширного круга техвич:ес:ких экспертов для авализа -
в «нормальНЬIХ>> условиях перед видеомониторами - подводной обстановки в ре­
альном масштабе времени по данным:, получаемым от ROV с помощью телевизи­
онных и гидроакустических систем;
-
достижение высокой мобильности (операrивная доставка в район работ практиче­
ски mобым:и видами транспорта).
При этом nрииципиально исКJIЮЧаЮТся риски для обслуживающего персонала (он
в:икуда не погружается:), ч:то в сочетании с относительно невысо:кой стоимостью по-
125


а)
РабочиJt ROV
•среднеrо» класса
Рис. 5.13.
Привязные ROV
различных кпассов
Рабочий ROV «тнжелоrо» класса
1 -блок манифоnьда;
2- автономный ROV;
З- привязной ROV
Рис. 5.14. Автономный ROV: а) спуск на воду
из контейнера, размещенною в кормовой
части судна снабжения; б) аnпарат на плаву
nеред nоrружением; в) «гибридный» ROV
стройки при серий:в:ом изготовлении и малыми эхсплуа:rациовными расходами сде­
лало такой nm ROV крайне востребовапвым для работ на подводном оборудова:вии.
По зарубежной классификации привязные аппараты подразделяются на два боль­
ших вида: «ивспекцио:в:ные» (observation ROV) для проведения осмотров под водой,
по суrи, подводные самоходные телекамеры, и «рабочие» (work ROV), имеющие до­
потmтелъиую функцию выполнения работ с помощью манипуляторов (рве. 5.13).
Для осмотра протяженных систем - подводных трубопроводов и кабелей
-
ис­
пользуются авrономиые ROV, своего рода <<МИрные торпедьо>, получающие rmтание
от собственных источников электроэнергии. Иноr;ца возможно использование <<ГИ­
бридного» -автономного и привязиого - ROV (рие. 5.14). В этом случае автономный
126


Рис. 5.15. Самоходный скафандр на беседке nеред спуском (а) и при работе на подводном
оборудовании {б). Скафандр имеет два размещенных в разных плоскостях движителя,
обеспечивающие ему хорошие маневренные качества, и большой баллон с запасом воздуха
Рис. 5.18. Современное
судно обслуживания
морскихподводных
нефтеrазопромыслов -
носитель ROV.
В корме - склоняющаяся рама
для nодъема грузов массой до
250т
аппарат иrрает роль <<ИЗвозчика>> (доставка привязиого ROV :к обслуживаемому соо­
ружениюt по пути может вьшолюrrься осмотр трубопроводов/кабелей) и <<IПТепсеJIЯ)>,
втьпсаясь в <<розетку» - систему элеiСТроснабже:ния сооружеНЮI. Привязной ROV вы­
ходит из автономного аппарата и выполняет необходимые работы.
Коrда без присутствия: человека ви:ка:к в:е обойтисьt используются обитаемые од­
номестные привязные самоходные подводв:ые аппараты ADS (Atmospheric Diving
Suit) -по суrи, самоходные с:кафавдры. С:кафавдр в:а беседке опускается ва дно, и во­
долаз, находясь под агмосферв:ы:м давлением, управляет работой движителей (энер­
гия подается по кабето с судна) и передвигается к подводному сооружению для: вы­
полнения требуемых работ (рве. 5.15).
Как отмечалось, ROV, особенв:о в контейнерах, можно размещшъ пракrичес:ки на
mобом судне снабжения, но иноrда ими комплектуются специализированные суда об­
слу:жива.в:ия: морс:ких нефтеrаэоnромыслов, :коrорые оснащев:ы rрузоподьем:выми сред­
ства:м:и, способными производить на ПДК замевублоков с оборудованием (рис. 5.16).
127


5.4 . Подаодные добычные комnnексы в России
Для России с ее замерзающим шельфом исnользование ПДК является крайне пер­
спеiСТИв:ным ваправлевием, а в некоторых случаях :может рассмmрив8:.1'ЬС.s пра:ктиче­
ски в качестве безальтернативвоrо способа освоевия: глубоководвых :месторождевий
в суровых ледовых. услови.их.
В вашей стране ПДК толь:ко начинают внедряться. Сеrодня едивствен:в:ый :ком­
nлекс (проектавт и изготовитель- известная ворвежекая :комnа:ви.я FMC Techno1ogies)
установлен на Киринеком месторождении, шельф Сахалина, nри глубине моря о:коло
90 м на расстоянии 28 км от берега (ПАО «Газпром>>, проект «Сахалив-3»). ЭксiШУ­
аrациоииые скважины разбуриваются с помощью IПIБУ «Полярная звезда», их npo-
дyrr подается на береговой технологический комплекс и далъш:е в магистральный
газопровод (рис. 5.11).
Что же можно сказать по результатам: рассмотрения: весьма своеобразной техники
освоения mубоководвых месторождений?
Как мы видим, ПДК nредста:аmrет собой сложнейший «необитаемый» комплекс
подводиого оборудова:в:и.я:, состав котороrо оnределяется в зависимости от характе­
ристик ков:хретноrо :месторожден:ия в соответствии с генеральной схемой ero обу­
стройства.
В силу очевидных преимуществ ПДI<, прежде всеrо экономических, и повышен­
ной безопасиости они получили широкое распростраиевие в ирактике морсmй не­
фтегазодобыч:и, и к настоящему времени число скважин с подводным захавч:иваиием
весьма внушительно - превьппает 2,5 тысячи. Бурение эксплуатационных скважин
осуществляется через ПУО с помощью ШIБУ или БС по обыч:иой технологии, про­
дуrr подается на береговые или плавучие технологические комплексы ДJIJI nодготов­
ки и дальнейшей травспортировхи на ры::в:ки сбыта.
Обслуживание ПДК осуществляется с помощью телеупра:вл:яемой подводной тех­
и:ики, в первую очередЬ, привязиых ROV. В отдельных случаях, для: осмотра про-
-щ
2sкм~ КИРИНСКОЕ ~
~
МЕСТОРОЖДЕНИЕ ~
-...../
Запасы:
•
rаз -162,5 млрд м3
•
J<Онденсат -19,1 млн т
Проектный уровень
добычи rаза- 5,5 млрд м3/mд
1 - ПДК; 2-трубопроводы и wланmкабель на берег/с берега; З- береmвая
площадка управлением ПДК; 4- береrовой технологический комплекс;
5- J<Омпрессорная станция «Сахалин»; в- маrиСТ'р8Льный rаэопровод
«Сахалин -Хабаровск- Владивосток•
Рис. 5.17 . Планируемая схема обустройства КИринсJ<Оm месторождениА
128


тяжеиных систем, используются автономные подвоДШdе ашiараты. Когда требуется
nрисутствие человека для выполнения нетиповых работ, применяются одноместные
самоходные скафандры, а на rnубинах моря, не nревышающих 500 м, в экстраорди­
нарных случаях привлекаются водолазы-глубоководники и специализировашiЫе суда
подводно-технических и водолазных работ.
Для России ПДК являются весьма перспективными, поскольку при относительно
больших rnубинах моря и суровой ледовой обстановке они могут быть единственным
разумным решением. Но проблема освоения таких районов в нашей стране упирается
не только и не столько в ПДК. Пробурить в летнее время с помощью ПУО эксплуата­
ционные скважины, например, на Русановеком или Ленинградском газоконденсатных
месторождениях в Карском море при rnубинах около 100 м не составит большого
труда. Но что делать с продуктом скважин дальше, rде строить завод по подготов­
ке и сжижению газа (береговой, плавучий?), так, чтобы к нему круглогодично могли
подходить крупнотоннажные суда-газовозы хорошего ледового класса под проводкой
ледоколов, включая атомные, куда девать конденсат, как решать вопросы снабжения
и т.п. И тогда со всей очевидностью становится ясным, что проблему освоения тубо­
ководных месторождений в условиях российского арктического шельфа необходимо
решать комrтексно, совместными усилиями газовиков/нефrяников и судостроителей.
Также ясно, что соответствующая техника будет очень дорогой, как в постройке, так
и при эксплуатации. Поэтому требуются взвешенные технико-экономические расче­
ты, чтобы убедиться, что цена добычи и доставки на рынок сбыта газа в этих услови­
ях будет nриемлемой, особенно nри падающих ценах на рынках nродаж УВ.
На этом мы прощаемся со стационарными платформами и переходим к следую­
щему большому классу платформ- плавучим, которые для судостроителей являются,
по попятным причинам, более привычными объектами, хотя и среди них есть очень
необЫЧНЬiе сооружения.
129


6. ПЛАВУЧИЕ ПЛАТФОРМЫ
6.1 . Общие соображения
Платформы такого типа (FPU, Floating Production Unit-плавучие добывающие сооруже­
ШIЯ) представляют собой довольно многочисленный класс сооружений, которые произ­
водят добычу и другие действия с продуктом скважин, находясь в плавучем положении,
чем, собствешю, прШIЦИПИально отJШЧаЮТся от стационарных пmпформ, рассмотрен­
ных в предыдущих разделах.
Несмотря на то, что платформы с ферменными основаниями, как отмечалосъ, стали
использоваться при относительно больших г.пубинах моря, они не подхоДИJШ для ме­
сторождений на г.пубинах 1000 и более метров и не моmи считаться ЭI<DНОМИЧНЪIМ ре­
шением. Поэтому единствешю разумным выходом для птпформ было «оторваться» от
мпrери-земли и перейти на эксплуатацию пОJПiостъю в плавучем положении- так и по­
явились плавучие платформы.
6.2 . Кnассификация
Среди нефтегазопромысловых сооружений плавучие птпформы наиболее разнообраз­
ны по назначению, архитекrурно-I<Dнструктивным и другим признакам, поэтому дать
строгую их классификацию достаточно трудно. Тем не менее даже несовершенная: клас­
сификация лучше, чем никакая, поэтому мы рискнули предложить собственную версию
на основе изучения зарубежных публикаций по этой теме, с учетом уже сложившейся
в России пракmки. Вначале рассмотрим классификационные признаки плавучих плш-­
форм (табл. 6.1), сущность которых раскрЪIТа в последующих разделах обзора.
'Пtбп. 6.1. Основные классификационные nризнаки nлавучих nлатформ
Классификационные признаки
1. Назначение
2. Архитектурно-конструктивный тип
корпуса
3. Тип системы удержания
4. Возможность ухода с точки при
превышении ГМУ и возвращения
на нее
5. Возможность nоворота на 360"
в горизонтальной плоскости
130
Расшифровка
1.1 . Бурение эксnлуатационных скважин, добыча
nродукта, подготовка к трансnорту, хранение и отгрузка
1.2 . То же без бурения
1.3 . То же без бурения и хранения
2.1 . Судовой формы
2.2 . В виде цилиндра малого удлинения (буй большого
диаметра)
2.3 . С колоннами:
одна
несколько, по типу ППБУ
3.1 . Якорная, с якорно-швартовными связями (ЯШЛ):
nровисающими
натяжными
3.2 . Комбинированная, якорная и динамическая (DP)
3.3 . С жесткой отдельной конструкцией, имеющей
свайное крепление ко дну
4.1 . Предусмотрена
4.2 . Не nредусмотрена
5.1 . Имеется
5.2 . Отсутствует


На первое место поставлев признак, не нуждающийся: в комментариях.
На второе - весьма важный, определяющий различие в архитектуре, размерах
и коифигурации корпусов, а следоваrельво, значительно влияющий на техвико-эко­
в:омические показатели.
На третье - признак, определи:ющий, тоt без чего рассматриваемые платформы
в:е мoryr существовать прив:ципиальв:о - каким сnособом оииt будучи плавучими,
все-таки цепшпотс.я: за донвый rрувт, чтобы надежно противостоять столетним nри­
родным коллизи.я::м: на протяжении длительвой эксnлуатации.
На четвертом месте - nризнак, практически не влюпощий в:а характеристики
Шiатформы, но в какой-то степени опредешпощий ее эксплуатационные возможно­
сти. Споеобиость уходить с точки при приближении тайфунов/ураганов позвоШiет
также использоваrь менее прочиые ЯlliЛ, во это достаточно хлопотно: нужно на­
дежно заmушить все скважины, прекратив добычу (а это не совсем хорошо, если
она ведется не фонтанным способом), отсоединить буй от корпуса, принять в буй
балласт и после выхода ero из шахты на необходимую величину уйти на пrrормовой
отстой в защищенное место. После настуnления блаrоnриятн:ых гидраметеоусло­
вий операции дОЛЖНЬI быть повторены в обратном порядке.
На последнее место поставлен не очень очевидный nризнак <<nоворотливости»
платформt но он тахже представляется: важным, пос:кош..ку во многом оnредеШiет
сложность, а значит, и надежиость соответствующих устройств.
На рис. 6.1 приведева классификация: платформ. Наши попытки проиллюстри­
ровать все классификациоивые признаки и показаrь все взаимосвязи закончились
провалом, поскольку взаимосвязи стали напоминать браунавекое движение моле­
кул. Поэтому мы исключили из этих признаков два последних - тогда молекулы
упорядочили свое движение и классификация, как нам представляется, стала более
или менее читаемой.
Жестъ:не ъ:онструъ:цнн со свай-
Провнсающне ЯIIIЛ
ным ъ:репленнем к грунту
(по тнпу нсполыуемых на noлynorp)~ilillыx ПБУ)
Т1111 cucme:JtЫ
Провнсающне ЯIIIЛ:
Н<ПЯЖНЫС ЯIIIЛ
удерЖliНIIЯ
нDР
Apxunи!hmJpтш-
Буй бо.1ьшоrо Jнамет-
h·он стрр;тивтl ьиi
Судовой фор:\1Ы
С h:OЛOIIIШJ\111
11/ltl/
ра
Фуикциошtлыtое 1 Бурение, добыча,
Добыча , хранение, 1 Добыча , отrружа ]
1utЗ1uttteнue
~.,." .......... отгоvзка
отrоvзка
l
l
1
Рмс. 8.1 . Классификация (частичная) IV/авучих nлатформ
131


&.3 . Пnатформы тиnа FPSO
6.3.1. Общие сведения
Расшифровка и фув:кциов:альвое вазиач:еиие платформ такого тшtа (или с похожей
аббревимурой) приведено в табл. 6.2 .
1kбn. 6.2 .
Аббревиатура
FPSO (Fioating
Production Storage
Offloading)
FPO (Fioa6ng
Production Ofnoading)
FDPSO (Fioating Drilling
Production Storage
Offloading)
Функциональное
назначение
Плавучее сооружение дпя
добычи nродукта, доведения
ero до товарноrо состояния,
хранения и опруэки.
То же, что FPSO, но без
хранения nодrотовленноrо
nродукта.
То же, что FPSO, но с
доnолнительной функцией
бурения экоолуатационных
скважин.
Примечание
Платформы с Т81G1М назначением
составляют большинство, nоэтому
в дальнейшем будем nользоваться
термином FPSO как обобщающим
nОНЯ1ИеМ.
В этом случае в относительной
близости от FPO должно раооолаrаться
nлавучее или береrовое хранилище,
куда с nла:тформы отгружается
nодготовленный nродУКТ.
Достаточно редкие nлатформы
универсальною назначения.
Преимущества , общпе для всех FPSO
1. Больши е rлуб uны Больщпя nшnoнo.1шoctlt~ 2. Боль шяя площадь паm•бы
1\IО})Я {до 2600 111) 11
1:1
ltO Зfl1lflCf/.''L
:n~ 11 ПОЛ~'JНаЯ IO\T})Y'JIO\ •
слабяя зависи l'IОСТЬ
J1
VManrm ц;увсtltвttт ельность
})а.зl\а еl•ов FPSO от <.) 1~~енышtе pac.;~:oдr.t
ii
ЭТИХ ГJIYOIIH
Hfl C1tCIILl'.JJ~Y C1tflб.JК't!H1lЯ
" .1wдepшtзm1,1ut
-
•
•
Оmяос1111tелыw просто, 1t[J1t нeoбxoд11JJtocmtt, 1lCtt()ЛЬЗOGf1111Ь нn
А
друm.\· JJt.ecmopo.JКдeнt~.лx
JUJ
~ 4. Простота 1\IO()CJCHX операций - требуюТ('Я
3. Простота ря"Jме щ~вня
ТОЛЪКО Oyt(CHpЬI-'JйВO'J'IНICH JIJ(Opeй Н суда ДЛЯ
хряннлнщя н еtтн
установки подводной ннфряструктуры
болъшого объема
Дополнительные препм)щества прп пспользоваmш судов , в основном
танкеров , для переоборудования в FPSO
1. Ннзк11t> капзяТ}нtты -д~-
2. :меньшая щ•одол- 3. Легкость пеl•еl\1 еще-
шевы ii КОI•ПУ('. JI(ПО.rrиуеТ<'я
жнте.rп.но сть
i
ННЯ D}HI H eдe l\IOHTH})O-
'Jа('ТЬ ( JHTel\J 11 У(Т})ОЙ(ТВ
по стройки
ВЯННОI\1 ГЛЯ:ВНОI\1 ДBifra-
теле н двн:жнтельн оl\1
Ранняя до6ъrча ttpoдyюua - J'Jo/Шte1ttte э"онмиt- ~ J'
к о!lшлексе на щ•уrо е
чесюL'I: ttoJ.:a:Jnmeлeil. pюpn6omA7L ,"ectnopo.}l('дeнtm
1\1 6СТО}Н)ЖДeНJI('
Рис. 6.2 . Основные nреимущества FPSO по сравнению со стационарными фермеиными
матформами
132


Под указанвые в таблице тиnы платформ подпадают практически все плавучие
платформы, посколъку расшифровка аббревиатуры поясняет только назначение плат­
форм. При этом не указываются их конструктиввые отличия, которые в ряде случаев
носят прив:ципиальв:ый характер. Например, тер:мивом FPSO за рубежом и:в:оrда обо­
значают и ппа:rформу с судовым корпусом, имеющую возможность вращения в тори­
зоитальной плоскости, и плэ:rформу с цилиндрическим корпусом, такой возможности
не имеющую. Поскольку нас, в первую очередь, интересуют :конструктивные особен­
ности, nод FPSO мы будем nонимать толыrо nлатформ:ы с mрпусом судового типа.
Появление FPSO было обусловлено рядом их nреи:муществ (рис. 6.2) по сравнению
со стационарными, в основном ферменвыми, ШJа:rформами, самыми распространен­
ными в мире. Как nравило, FPSO создавзлись с использованием корпусов, в первую
очередь танкеров, особенно если продукт скважины содержал нефть и требовалось
ее хранение: кроме корпуса у танкера исnОJIЬ3УЮТСЯ практически без переделох все
системы, связанные с таихами, а иногда и с опруэкой нефrи. Последнее относится
к схеме отгрузки нефти «борт в борт», когда можно задействовать все 01Трузочиые
бортовые мав:ифольды та:вкера с их оборудованием.
Все FPSO можно раздели:rь на две nри:вципиально различ::в:ые группы - имеющие
возможность кругового вращения в горизонтальной плоскости под действием ветра,
волнения и течения и не имеющие такой возможности.
6.3 .2. FPSO с круrовым вращением
Общие сведения
В пришrrом конте:ксте FPSO JIВJIЯется nродолжением идеи использова:вшr дrn1 буре­
ния поисково-разведочных скважин судна, которое под воздействием веtра, волнения
и течения, вращаясь в горизонтальной плоскости относительно системы заякорени.я:,
всеr;ца занимает положение, когда это воздействие оказывается мивим:альвым, т.е.
<<nриводится носом к ветру». Первое буровое судно такого типа - Diвcoverer
-
было
построено в США более полувека тому назад, еще в 1962 г. Естественно, первопричи­
на слмече:нного явле:в:и:я и ero nрактическое воплощение были известны человечеству
гораздо раньше- флюгер изобрели еще в 15 вехе! Не зря: за рубежом процесс враще­
ния FPSO иногда называют «фmоrировав:ием».
Флюгер и FPSO-
одно и тоже?
IJA, НОДПА
этогонадо
было потратить
600летl
Судно рассматриваемого тшrа состоит из следующих трех основных элементов
(рис. 6.3, вариант платформы, разработаввый ЦКБ <<Коралл>> для Штокмавовскоrо
газоковде:нсаrного месторождения в БареJЩевом море):
• корпус судового типа с технологическим и другим оборудованием, а таюке, зача­
стую, с хранилищем nодготовленного к травспорtу nродукта;
133


Рис. 6.3 . Схема и основные элементы судна типа FPSO с турелью:
1 - корпус с судовым оборудованием, технаnоrическим, энерn:rrическим и жилым комплексами;
2 - турель в шахте; 3, 4 - нижний и верхний подшипники, на которых корnус вращается вокруг
неnодвижной, заякоренной турели; 5 -лебедки ЯШЛ; 6 - продуктовый вертлюг; 7 - цеnь/трос
к якорю (8); 9- гибкий nродуктовый райзер, идущий от ПУО (10) и nоддерживаемый системой
плавучестей (12).
Стрелками показано направление движения nродукта из скважины (11) через ПУО до
вращающеrося корпуса судна и далее на технаnогический комnлекс
•
устройство (внутреннее или виеmв:ее)t позвоЛJПОщее корпусу вращiПЬся: на под­
IIIИIIНИКаХ. в rоризовтальв:ой плоскости на 360° при измевев:ии в:апраапев:юr вв:еш­
веrо воздействия. Сквозь это устройство по райзерам продукт из скважин через
верmюг попадает на судно;
•
система удержа.:н:ия:.
Кроме тorot в схеме обустройства moбoro месторождения с использованием FPSO
об.изательиы:м .я:вля:ется: наличие ПДК/ПУО с райзерами как связующего звена в це­
почке «схва.жи:ва- судно».
Система удерания
Эrа система предназначена, в основном, ддя:
•
надежного удержания FPSO в точке эксплуатации при действии расчетных, сто­
летних воздействий природных факторов;
•
мивимизации линейных перемещев:ий судна в rоризов:тальв:ой плоскости при экс­
плуаrации;
•
обеспеч:еНИ11 кругового вращения корпуса вохруг условного цеmра системы, с тем
чтобы махсим:альиым внешв:и:м воздействиям всегда <<подстаапя:лась» ширина суд­
на как мивималы1ый его элемент, обеспечивающий снижение внешвих нагрузок
в 5-6 раз по сравнению с их действием на борт.


Кроме того, через турель/буй осуществляются:
•
передача продукта от скважины через ПУО, райзер и вертлюг на технологиче­
ский комплекс для последующего доведения до товарного вида;
•
подача в скважину различных сред (вода, газ), энергии и сиmалов управления;
•
подача товарной продукции, если она не отгружается непосредственно в суда
(танкеры, газовозы) от FPSO, в подводный трубопровод.
Система удержания является жизненно важным элементом FPSO, поскольку
должна выдерживать максимальные параметры ветра, волнения и течения. Поэто­
му при ее прое:ктировании закладываются хорошие запасы по разрывному усилию
тросов/цепей ЯШЛ и, как правило, используются якоря повышенной держащей
силы. Она для таких якорей в силу особенностей их конструкции действительно
является повышенной. Так, коэффициент держащей силы (ее отношение к весу
якоря) якорей типа Мк5 Stevpris составляет 33-55 в зависимости от характеристик
донного грунта, т.е. один якорь весом всего 15 т держит 495-825 т и не nолзет!
Напомним, что у обычных судовых якорей, например, самого распространенного
типа Холла, этот коэффициент составляет всего около 4.
Придавая большое значение системе удержания, все нормативные органы вы­
двигают требование, чтобы FPSO оставалось на месте и при одной оборванной
ЯШЛ, естественно, с меньшими коэффициентами запаса.
Система удержания является весьма разнообразным элементом FPSO, однако
мы также попытались его упорядочить. За основу было взято место размещения
системы относительно корnуса - что из этого получилось, вы можете увидеть
на рис. 6.4 .
Согласно этой классификации, в последующих разделах обзора приводятся бо­
лее подробные сведения по системам удержания.
Система с внутренней турелью
При такой системе (IT - Intemal Tuпet, внутренняя турель, рис. 6.5) в носовой
части FPSO предусматривается шахта, в которую вставляется турель. Она пред­
ставляет собой вертикальную полую металлоконструкцию по типу катушки для
ниток, как правило, с верхней ребордой. Эта конструкция по высоте простирается
больше, чем на всю высоту корпуса - она несколько выступает nод днище судна
и значительно над его верхней палубой или палубой бака. Положение турели по
длине судна выбирается исходя из результатов модельных гидродинамических ис­
пытаний, однако по оnыту эксплуатации считается, что если отстояние оси турели
от носового перпендикуляра составляет около 1/3 длины судна, то это достаточно
рациональное решение. Кстати, если на рисунке в начале этого раздела замерить
расстояние от кончика пальцев русалки-флюгера до оси вращения, то оно пример­
но составит 1/3 ее длины - мастера 15 века понимали толк в FPSO!
Гибкие райзеры проходят сквозь полую часть турели и в верхней ее части замы­
каются на продуктовый вертлюг. Этот вертлюг является связующим звеном между
неnодвижной (ЯШЛ и турель) и nодвижной (корпус, вращающийся на nодшиnни­
ках относительно турели) частями FPSO. Вертлюг представляет собой очень слож­
ное сооружение, которое помимо передачи продукта от неподвижной к вращаю­
щейся части судна предназначено для подачи в скважину газа (газлифт), энергии,
кабелей управления и т.n. Вертлюги постоянно совершенствовались, что отража-
135


-
w
о-
ВВ)-трв корпуса,
сЯШЛ
•
' '<: 11 Стапиоварвые,
С удлнвенвъll\1
(типа SPAR)
райзерВЬil\1
плавучим буем
безЯШЛ, с
фepi\leHBЬil\1
свайным осво­
ваиием- джеке­
том или башней
МЕСТО
1 Выносвые за носовую оковечность кор -
РАЗi~ЕЩЕННЯ
пуса н жестко с ню1 связанвые
Раз)tешеввые вне, корпуса в жест­
ко с B ll) f не связаввые
Полностью надводные, с
яшл
Плавучие, сЯШЛ (треуrОJIЬвая pai\13
mарвврво соединена с судвоl\t)
Рис. 6.4 . КлассификациR систем удержаниR FPSO


Нефтяной
техн.олог11- !f/ir;:;::~~~L,---,-----,
ческ11й ком.- L.._ - +-t- -Lt+f--1 --1-+- __ _ J
trлекс
Блокдля
прохода
ЯШЛва
Koptryc
судна
Нижн? J
подшип и
--- Турель
-:-1.:::.-----Райзер
Хара~-.-теристикв: турели:
ДИ3)1етр- 13 )1
Количество райз.еров -12
Количество и тип ЯШЛ- 9, комбияиро­
ваниые, цепъ и трос
Количество лебедок- 9
Подшипвики- 48 роликов, за:\-Iевяются в
море при эксплуатации
Рис. 8.5 . Схема и характеристики турельной системы с лебедками FPSO NORNE,
nредназначенноrо дnя эксплуатации при глубине моря 1500 м
1985
1990
1995
2000
2005
2008 2010 2013
Рис. 8.8 . Эволюция вертлюrов сспо росту». Показано, как примерно выглядел бы современный
вертлюг на фоне двух самых знаменитых колонн Санкт-Петербурга- «Александрийскоrо столnа•
и Ростральной
лось в увеличении их размеров, в nервую очередь высоты (рис:. 6.6). Са:мый высо­
кий вертлюг превыmает 25 м (больше восьмиэтажного дома!), а его масса составляет
ЗООт.
137


На реборде турели размещаются лебедки по числу ЯШЛ. Они служат для пооче­
редной заводки концов предварительно уложенных на донный грунт ЯШЛ в турель
при постановке FPSO на точку. Кроме того, с помощью лебедок обтягиваются ЯIIIЛ,
ecm1 после шторма произоmли нежелвrельвые подвижки якорей.
Система с лебедками требовала достаточно большоrо диаметра турели, чтобы на
вей можво было разместить мощные лебедки. Кроме тоrо, при рассоединении от­
носительно миоrо времени уходило в:а поочередное освобождение -хурели от ЯIIШ,
а nри обратном подсоединении- на «ловmо» всех ЯIIIЛ. ОтмечеШIЬlе недостатки за­
ставИJDI проектавтов исюnъ другое решение, и вскоре оно было найдено. Об этом
речь пойдет в следующем разделе.
Системы со всплывающим буем
Сущность та:кой системы (Submerged ТUrret Production - SТР) состоит в том, что на
FPSO турель, как таковая, вообще отсутствует - вместо нее в шахте размещается
всплывающий буй, к которому заранее подсоединены ЯШЛ и райзеры (рис. 6.7).
Буй имеет балластные цистерны и может погружпьс.я/вспл:ы::ваrь. Ои устанав­
ливается: в составе подводноrо обустройства на месторождении до прибытия FPSO,
и к нему заранее подключаются райзеры и ЯШЛ. Когда FPSO приходит на точку,
с помощью ROV на буй подается проводнmс, лебедкой судна он вrягивается в maxry
и соеДИRflется с вей подвижной частью. В случае необходимости ухода с точки по­
сле mушев:ия: скважин nроизводится расстыковка буя с корпусом, в буй привимается
балласт, он погружаетс.и на нужв:ую rnубину, и FPSO может уходить. Практически
все FPSO, имеющие возможность покидаrъ :месторождение, оборудованы системой
оо всплывающим буем в силу относительной простоты его отдачи/приема.
Схема буя и общая схема системы с FPSO, имеющим буй, приведевы на рис. 6.8
и 6.9. О размерах. буя можно судить по фигуре человека на рис. 6.8.
Следует оrметить, что впервые подобные системы (Submerged Tuпet Loading -
SТL) были разработа:вы для обеспечеиия грузовых операций с та:вкерами и плаву­
чими нефтехра:в:илищами непосредственно на морских месторождениях (рис. 6.10).
138
Рис. 8.7. Схема FPSO с всплывающим буем:
1 - шахта в носовой части корпуса судна;
2 - вращающаяся вместе с корпусом часть
всnлывающего буя; 3- неподвижная часть
буя, соединенная с ЯШЛ и раАзерами;
4 - система райзеров; 5 - ЯШЛ


Рис. 6.9 . Общая схема системы с FPSO, имеющим
всплывающий буй:
Рис. 6.8 . Всnлывающий буй:
1 - FPSO; 2- танкер, принимающий нефть;
з- ПДК; 4- система гибких райэеров
с промежуточными ппавучестями; 5- ЯШЛ;
6- всплывающий буй
1 - вертлюг для nередачи продукта скважин от райэеров на неподвижной части буя
к врвщающейся вместе с корnусом судна верхней части буя и далее на технологический комплекс;
2 - верхняя часть буя {неподвижно связана с приемной шахтой судна и вращается вместе с ним);
З- нижняя часть буя (неподвижно связана с ЯШЛ и райзерами от nодводных скважин);
4- крепления ЯШЛ к нижней части буя; 5 - система райзеров; 6 - подшипник
Рис. 6.10. Схема системы SТL при отгрузке нефти плавучему хранилищу с носовой шахтой для
приема всnпывающеrо буя (1)
Они были достаrочно nрость1, по требовали специальных танкеров, у :которых в но­
совой части предусматривалась шахта для приема буя. Поэтому на прахтике такая:
система нашла применевне только на плавучих нефтехранилищах, сведений о приме­
нении ее на челночных ташсерах нет. Буй размещался над подводным мапифольдом,
к которому нефть поступала по трубопроводу от добычной платформы.
139


Выносные турели
Описав::в:ые вьппе системы им:ели одив общий недостаток - они требовали шахты
довольно больших размеров, что при исnользовании для FPSO переоборудовав:ных
судов не всегда было возможным в силу ограниченных размеров и относительвой
сложности размещения шахты в rоrовом корпусе. Поэтому появились суда с вывос­
ной турелью (ВТ- Externa1 Turret, ввеiiiНЯЯ турель), которая размещалась в конструк­
ции, выступающей за корпус FPSO. По MCCIY раэмещев:ия можно выделить три тиnа
таких судов: с носовым расположением надводвой турели ((рис. 6.11 -6 .13), наиболее
распространенвое решение), с таким же расположением в надводной и подводвой
частях судна (рис. 6.14) и бортовая турель.
Показавное ва рис. 6.15 FPSO Munin, переоборудованное из ЧеJП:[очвого тав::ке­
ра, пом:имо бортовой typeJIИ имеет вв:утреивюю шахту для приема всплывающего
бух (рис. 6.16). Эта шахта использовалась nри эксплупации судна на месторожде-
Рис. 6.11 . Носовая выносная
турель- такое вnечаmение,
что судно держится за
воздух!
Рис. 6.12 . FPSO с надводной носовой выносной турелью: а) схема; б) в процессе постройки.
1 - носовая часть судна; 2- неnодвижная турель с нефтяным вертлюrом; З- консоnьная
конструкция с nодшиnниками для вращения корnуса вокруг турели; 4- цепи ЯШЛ; 5- райзеры


Рис. 6.13. Некоторые носовые конструкции выглядят весьма фантастично.
Слева- просто Лох--Нессков чудовище какое-то, справа- собственно, оно и есть!
Рис. 6.14. FPSO с надводно-подводной носовой выносной турелью: а) в процессе постройки;
б} на месторождении, без нефти в хранилище
Рис. 6.15. FPSO Munin с бортовой выносной турелью:
а) при отгрузке нефти 1анкеру; б) процесс втягивания буя
с двумя райзерами в турель


Бортовая
уУ))МЬ
Munin
штатноrо
FPSO
Рис. 6.16. Схема носовой
шахты с буем на FPSO
Munin, иmользовавшимся
при эксмуатации на
месторождении Lufeng
Рис. 6.17 . Схема установки
Munln на месторождении
Xljlang
нии Lufeng (Китай). Бортовая система предусмотрена в связи с тем~ 'ЧТО Munin было
уставлено ва :месторождевии Xijiang (рис. 6.17), с :котороrо штатвое FPSO отnравили
на длительв::ый ремовт, а буй, предусмотрев:ньrй ва этом месторождении, ве раз:ме­
щался в шахте Munin. Удержание Munin при работе с бортовой турелью осуществтr­
ется: только с использованием DP.
Выносные турели позвотпот сэкономить место в корпусе и, как правило, исполь­
зуются на переоборудованнъrх судах, у которых набmодается: дефицит объемов. И не
надо вьmолн:ять больших работ по устройству в rотовом корпусе maxrы. Эти турели
достаточно адаптированы к размещению оrиосительно м:алоrо :количества ЯIIIЛ/рай­
зеров (малому диаметру турели) и гораздо проще в обслуживании, поскольку распо­
ложены практически на уровне палубы судов. Однако закреnленная: по отношению
х корпусу судна консолъно, выносная надводная турель требует значительных под­
креnлений в месте ее соединения с корпусом, так как при продольной хач::ке, во время
перемещений носовой ою:)Иечиости вверх, судно стремится «оторвать» придерживае­
мую ЯШЛ хонсоль от корпуса.


Рис. 8.18. Схема
FPSO с райзерным
буем: а} начало
подъема рвйзерноrо
буя; б) конечное
положение, буй
состыкован
с турелью,
продуктапроводы
подсоединены
крайэерам
1 - райзерный буй типа SPAR; 2- ЯШЛ; 3- райзер; 4- трос подъема
райзерноrо буя для стыковки с турелью; 5- гибкий nродуктапровод на
турели; 6 - шкив для прахода подъемноrо троса на лебедку; 7 -жесткий
nродуктапровод
Рис. 8.19. Система RТМ- внешняя турель с райзерным буем: а) система в сборе; б) при снmии
FPSO с точки; в) райзерный буй при перевозке на мноrоосных тележках; г) турель
Любопытной разновидностью выносной турели является система RТМ (Riser
Tuпet Mooring - внeiiiiiiUI турель с райзервым буем, рис. 6.18). Ее идея заключается
в возможности относительно быстрого отсоединения FPSO от райзерноrо буя в слу­
чае необходимости ухода с точ:ки. Внешний вид судна с такой системой и ее основные
элементы приведены на рис. 6.19. Обратим внимавие на <<ЦИКПопич:еские» размеры
райзериоrо бухt что хорошо видв:о по сравневию с :маленькими mодскими фигурками.


СТационарные выносные турели, не связанные жестко с корпусом FPSO
В таких tуреЛ.ЯХ отсутствуют ЯШЛ - ови замеmпотся :конструкцией, закрепленвой
на донном rрувте сваями. Глубивы моря:, при которых используются: такие турели,
существенно меньше и составляют 20--30 м. Стационарные системы подраздетпотея
на JSY (Jacket Soft Yoke- система шварrовки к р;ж.екету, рис. 6.20) и ТУ (Тower Yoke-
система швартовки к башне, рис. 6.21).
В России система ТУ использована ПАО <<Лукойд» при обустройстве месторожде­
нии им. Ю. Корчагина ва Северном Кacmm (рис. 6.22), только ва ней вместо FPSO
Рис. 6.21 . Система швартовки к башне ТУ:
1 -башня; 2- nодводная, вращающаяся
в rоризотапьной nлоскости вокруг джекета
вместе с FPSO (4) и связанная с ним цепями
(5) конструtЩия: з- система гибких раИзеров;
6- донная плита с тремя сваями; 7- верхнее
строение башни; 8- nереходной мост
Рис. 6.20. Система
швартовки к джекету
JSY: 1 - джекет;
2- вращающаяся
в rоризотапыюй nлоскости
вокруг джекета вместе
с FPSO (4} и шарнирно
связанная с ним
конструtЩия: з - система
rибких райзеров


Рис 6.22 . Система ТУ при обустройстве
месторождениА им. Ю. Корчаrина: а) общий
вид; б) схема. 1 - башня; 2 - вращающаяСА
в rоризоmалыюй плоскости вокруг башни
вместе с ПНХ (4) и шарнирно связанная с ним
конструкция; Э- опорная часть башни с ПRТЫО
сваями; 5- нефтяной шланг; 6- верхнее
строение башни
размещалось плавучее иефтехрав:илище (ПНХ), что ве принципиа.льио. Основвые ха­
рактерист:и:ки системы приведев:ы ниже (npoeкr- m:м:павш:r: Bluewater, Голла:вдия):
-
rnуб:ина моря в месте установки- 20,5 м;
-
высота башни- 46,5 м;
-
диаметр центральвой коловны- 5 м;
-
сваи:
-
количество- 5;
-
диаметр - 2,1 м;
-
за:с:пу(Шение в rрувт- 33,5 м;
-
масса - 1734 т, в том 'ЧИсле:
-
баmия-914;
-
верхнее строение - 270;
-
сваи-550.
Спосо6 опрузки товарной продукции
Исnользуютс.и два nривципи.альво различ::в:ых способа- с nомощью судов или по тру­
бопроводному транспорrу.
При отгрузке с помощью судов примеШIЮI'Ся:, в свою очередь, следующие два спо­
соба (риt. 6.23):
• ки.л:ьва:rерный - транспорr:в:ое судв:о располагается за :кормой FPSO, подает ва вего
mварrов и одив, реже два, оотрузочных пшанга. В этом случае шланги заводя:тся
в борювые манифольды танкера (ИШ1 он должен иметь носовое приемное устрой­
сrво);
• «борr в борr», :когда FPSO иrрает роль обычного берегового nричала, правда, враща­
ющеrося в rоризовтальпой плоекnети вместе с танкером.
При реализации :килъва:rерного способа -хранспортвое судно находится как бы
в «тени>> FPSO, поэтому ваrрузка ва систему удержания минимальна. Однако переда-


Рис. 6.23. Способы отrруэки нефти:
а) кильватерный; б) «борт в борт» (nокаэана оттруэка нефти танкеру от ПНХ «Nkossa 11», но это
не nринципиапьно). 1 - выносная турель; 2 - FPSOIПHX; з - челночный танкер
ча продукта осущеСТВЛJ[етСJI ТОЛЬI<D по OlJ1I.OМ'J-дlJYМ шлангам, чrо предопределяет от­
носительно певысохую производительность грузовых оnераций. При внезапном из­
менении направления ветра па 180° возможен навал транспортиото судна (особенно
nри ero неполной заrрузке, когда паруевость наиболъmа.я) па FPSO, если система,
контролирующая взаимное положение судов, не успеет сработаrь. Поэтому главные
двигатели транспорrного судна во избежевне этой коллизии должны во время отгруз­
ки работm:ъ на задний ход, особенпо nри слабых, неустойчивых ветрах, постоянно
растя:rиваJI швартов. Такое JIВЛение набmодалось nри эксплуатации опрузоч::вых си­
стем mпа CALM (рис. 6.24).
Приведем ЦИТIП}' Роже Маари, известного проектировщи:ка одноточеч::вых прича­
лов: <<При эхсплуатации системы САI.М с такхером Zenetia было обнаружено, что


Рис. 6.24 . Отrруэочная система CALM
при тихой погоде ташс.ер имеет тенденцшо ст8.JIIGШаться с буем, и, чтобы избеж.аrь
этого, требовалось давать задний ход». Ясно, что замена буя на FPSO ничего не меня­
ет в физике происходящих явлений, поэтому существует опасность навала 'Iранспорт­
ноrо судна, если не давать задний ход.
При отrрузке по системе «борт в борт» возможно использование обычного танке­
ра, который может задействовшъ все свои борrовые мавифольды, что довольно суще­
ствеи:в:о увеличивает скорость отгрузки. Но, поскольку при этом ширина комплекса
увелич:и:вается на mиршrу транспортного судв:а, нагрузка на систему удержа:в:и.я воз­
растащ что и .я::апя:ется одним из недоста:rков такого способа. Кроме того, операции
по швартовке и отгрузке нефти бортом в открытом море безопасно nроизводятся nри
относительно небольmом вОJШеНШI, в то время как при хильватерном способе допу­
стимое волнение может бьrrь значительнее. Это обстоятельство впОJПiе объяснимо:
когда судно находится на одном шварrове сравнительно далеко от кормы FPSO, то,
естественно, оно может позволить себе IСача:rься гораздо больше. Огметим также, что
шварrовка/отшвартовка бортом занимает больше времени (надо подать и закрепить
не меньше четырех швартовых, а также несколько отгрузочных шлангов - по числу
нефтепроводов в бортовых манифолъдах танкера).
Однако оба способа не я:вл.яются антагонистами, а мирно уживаются: при опера­
ЦЮIХ по отгрузке нефrи на морских месторождениях, несмотря: на то, что, в соответ­
ствии с да.виы:м:и табл. 6.3, кильваrерв:ый способ теоретич:есхи предпочтительнее.
Как мы видим, без учета степени важности показателей, I<ОJIИЧество лучших (тони­
рованных) показателей у килъватерного способа примерно в два раза больше, чем
при системе «борт в борт». Вероятно, важность такого nоказатели, :как большая про­
изводителъность, присущая системе «борт в борт», нивелирует большее количество
преимуществ кильватерного способа.
Как представл.я:ется, выбор того или ивоrо способа в большой степени опреде­
ляется: объемами отгрузки и распределением параметров IМУ в месте размещения:
FPSO. Можно констатировать, что nри больпmх объемах и оmосительио бпаrопри­
JIТНЫХ IМУ предпочтительность отгрузки тя:rотеет к системе «борт в борт», а если
наоборот- то к кильватерному способу.
При трубопроводвой системе подrотовпев:ный nродукт от технологического ком­
плекса через вертmог поступает в подводный трубопровод и насосами FPO nерекачи­
вается до :rmx или на береговой резервуарвый парх.


'ПI.бп. 6.3. Сравнение способов отгрузки нефти в море (тонированы лучшие показатели)
Показатепи
1. Время на швартовку/шланговку
1.1 Количество грузовых шлангов
1.2 Количество швартовых
2. Чувствительность к ветро-волновым
воздействиям при швартовке и грузовых
операциях
3. Риски при швартовке
4. Необходимость работы на задний ход при
отгрузке
5. Производительность отгрузки
6. Нагрузки на систему удержания FPSO
7.Возмажностьзадействования
сnасательных шлюпок танкера/FРSО с обоих
бортов
8. Спасение упавших за борт членов
экипажей
FPSO дnя nроизводства LNG
Способ отгрузки нефти
Кильватерный
Меньшее
1-2
1
Меньшая
(бесконтактная швартовка)
Меньшие
Имеется
Меньшая,пропорционально
числу грузовых шлангов
Меньшие
Имеется
Трудности отсутствуют
сБортвборn
Большее
По числу
бортовых
манифольдов
Не менее4
Большая
Большие
Исключена
Большая, в той
же степени
Большие
Только с одного,
свободного
борта
Затруднено nри
падении между
танкером и
FPSO
В настоящее время строятся три FPSO, предназначеННЬiе для производства LNG. До
этого газ от месторождений по трубопроводам всегда подавался на берег.
Первым таким судном является Prelude (рис. 6.25--{) .27). Оно предназначено для
эксплуатации на северном побережье Австралии в 475 км от берега nри глубине моря
250 м и принадлежит компании Shell Australia. Строительство FPSO начато компани­
ей Samsung Heavy Industries в 2012 г., начало эксплуатации заrшапировано на 2016 г.
Судно считается самым большим плавучим сооружением в мире. Оно предназна­
чено для годового производства 3,6 млн т LNG, 0,4 млн т LPG, 1,3 млн т конденсата.
Prelude имеет следующие отличительные признаки:
•
раскрепление - на носовой, встроенной в корпус турели;
•
храпение LNG - в мембранных танках, размещенных в корпусе;
•
расположение жилого комплекса- в кормовой части судна;
•
отгрузка- LNG с борта, конденсата с кормы.
Основные харакrеристики FPSO Prelude:
•
длина- 488 м(!!);
•
ширина-74м(!!!);
•
водоизмещение в грузу - 600 тыс. т;
•
объем хранилищ, тыс. м3 - 220 LNG, 90 LPG и 126 конденсат;
•
каютных мест- 240;
•
СТОИМОСТЪ (по различным оценкам) - ОТ 10,8 ДО 12,6 млрд ДОЛЛ.


Рис. 6.25.
Объемная модель
FPSO Prelude
Рис. 6.26. Схема (вид сверху} FPSO Prelude:
1 -турель; 2 - факельная стрела; Э - технологические модули; 4 - магистральная трасса
трубоnроводов; 5 - жилой комплекс с вертолетной nлощадкой и шлюпочным устройством;
6- вьюшка со шлангом отгрузки конденсг:та; 7- устройство оттрузки LNG
Рис. 6.27 . Этапы строительства FPSO Prelude. Слева хорошо видно шлюnочное устройство для
шлюnок свободного падения и вьюшка шланга отгрузки конденсата
Для компании Petronas строятся еще два похожих FPSO: PFLNG 1 и 2 (рве. 6.28
и 6.29)t- предназначенвые для эксплуагации у побережья Малайзии, соответственно,
в 180 и 240 км от берега. Характеристики судов приведены ниже.


PFLNG 1
PFLNG2
Строительство, ЮJ.чало/ окончание, годы
2013/2016
2015/2018
Строитель
Daewoo
Samsung
Корпус, длина х mиршrа х высота борта, м
З65х6ОхЗЗ
38lx64x31
Водоизмещение порожнем, тыс. т
125
152
Производительность по LNG, :м:лн т/год
1,2
1,5
Объем хра:вилища, тыс. м3:
- LNG (мембранные та:в:ки)
177
177
- конденсата
20
ГЛубина моря, м
200
1500
Каютных мест
150
150
Рис. 6.28. Объемная
модель FPSO тиnа
PFLNG
Рис. 6.29. Этаnы nостройки FPSO PFLNG 1. На левом верхнем рисунке хорошо видна
ориrинальная носовая оконечность судна с выносной турелью и двумя бортовыми объемными
конструкциями, наnоминающими, в какой-то мере, nалубу авианосца
150


6.3.3. FPSO, не имеющие возможности кругового вращения
Такие суда, (рис. 6.30) естественно, более простые, удерживаются: в точке за счет
обычной распределенв:ой системы расхреппев:и.я, ках на ППБУ и старых буровых су­
дах с якорной системой позиционирования:, только :колич:ество ЯШЛ гораздо боль­
mе-до24.
Как следует из рисуиха, система удержания состоит из побортво расположенных
групп носовых и кормовых ЯШЛ. На таком FPSO шахта отсутствует, и райзеры попа­
дают на него через борт. Как: мы видим, подобное FPSO- это самое простое решение,
однако, будучи лишенным возможности подставлять ветра-волвовому воздействию
минимальную, лобовую парусность, оно должно выдерживать значительвые наrруз­
хи при их действии с борr~ что и обь.исвя:ет в:алич:ие больmоrо количества ЯШЛ.
Любопытвую систему отгрузки нефm HiLoad придумала норвежская: ком:пания:
Rem.ora. Эта система бьша реализована ва одном из уставовлев:вых на шельфе Бра­
зилии FPSO (nривадлежит компании Petrobras) с расnределеиной системой раскре­
пления. Система HiLoad, разрабатывавшая:ся: о:коло 1О лет, по cym, nредста.вJПtет до­
вольно оригивальный самоходный буй с DP, как мы дальше увидим, оч:евь похожий
на «самоходный стул>>.
Сущность этой системы заключается в следующем:
• буй соедв:няется: с отгрузочным нефтя:ным шлангом, идущим от FPSO, с помощью
стандарrноrо быстроразъемвоrо соединения:;
Рис. 8.30 . FPSO с распределенной системой ЯШЛ: а) схема; б) устройство длR nрохода ЯШЛ
к лебедкам на судне; в} внешний вид FPSO; r) кормовые rpynnы цеnных ЯШЛ, заведенных
в обычные кnюэы. 1, 2- носовая и кормовая rpynnы ЯШЛ; з- система бортовых райзеров
151


• после этого буй подходит к обычному танкеру, принимает балласт и <<Подлезает
сиденьем» под днище танкера;
• затем работой винторулевых колонок (ВРК) он прижимается «СПИНI(I)Й» к борrу
танкера;
• далее балласт удаляется и «сиденье» буя прижимается к днищу танкера избыточ­
ной силой плавучести;
• на танкер подается шланг с вьюm:хи, размещенвой ва буе, который соедишrется
с бортовым манифальдом танкера, образуя непрерывную цепь «FPSO - буй
-
танкер»;
• вач:ив:ается процесс отгрузки нефти, при этом буй обеспечивает позиционирова­
ние та:в:кера, удерживаясь около веrо, по суrи, тоm..ко сипами тревия (! !).
Вопросу удержа:в::ия танкера толь:ко силами та:кой природы было уделево мвоrо
вни:м:а:в:ия:, и проектавтом выпол:в:ились серии расчетов поведев:шr: системы «танкер -
буй» в условиях ветра и волнения.
152
Рис. 6.31. Система Hiload.
Вверху- общий вид,
внизу- отrруэка нефти
танкеру от FPSO:
1 -буй; 2 - танкер;
З - опрузочный шланг от
вьюшки буя к бортовому
манифольду танкера;
4- шланг от FPSO (5)
к бую; 6 - вьюшка буя;
7- быстроразъемное
соединение дnА приема
шланга (4); е-трап с буя
на танкер


Продукт от FPSO
«Спшп<а
стула »
ВРК
Танкер nma VLCC
Осадка-22м
Высота борта-
32м
Рис. 8.32. Проектная схема системы HiLoad. Вид анфас и сбоку. Размеры (высотные отметки)
указаны в метрах. Синяя горизонтальная стрелка- направление nриж:атия буя к борту танкера от
работы ВРК, вертикальная -от избыточной силы nлавучести осушенных бамастных цистерн
::::::::::4
Шланг на ·rанке р
Рис. 6.33 . Проек:тная схема системы HiLoad. Сечения: слева- nримерно по высотной отметке
48,5 м; справа- ниже 17 м (см. рис. 6.32}. 1 - вьюшка с опрузочным шлангом; 2- лоток длА
шланга; З - пост уnравлениR; 4 - траn на танкер; 5 - дизель с валоrенератором; 6 - ВРК;
7 - насосное отделение; в - помещение ГРЩ
153


На рис. 6.31--6.33 поясняется существо системы НiLoad. Система имеет следую­
щие основвые характеристики:
-
размеры буя, м::
-
длина-28;
-
ширина - 27;
-
высота- 58t5;
-
водоизмещение, т:
-
порожнем:- 4200;
-
при ма:ксимальной осадке - 5600;
-
ICJiaCC DNV- 1Al R Mobile Offshore Support Unit;
-
система DP- DYNPOS AUТR (Class 2);
-
энергетическая установка:
-
rnавные дизели Зх2350 кВт (валоrеиераrоры ЗxSSO кВт);
-
стоявоч:иый дизель-генератор 1хЗ15 кВт;
-
:количество и упор ВРК - Зх420 хН;
-
г/п хра:в:а- 1т nри вылете20 м (5 т nри 6 м);
-
эюmаж- 12 человек (без спальных мест);
-
шланг ва вьюшке:
-
диаметр - 20 дюймов;
-
длина -170 м;
-
диаметр барабана вьюшки - 8 м.
Следует отметить, что бOJIЪIIIoro распространения система НiLoad не получила.
Она, как упомm~алось, используется только на одном FPSO, и :компания Petrobras -
владелец судна - не вполне удовлетворена ее эксплуатациоивыми возможностями,
хотя в чем конкретно заюпочается эта неудовлетворевность, не сообщается.
6.3.4. Статистические сведения о распределении FPSO
При обработке стШ'Истических дав:вых число FPSO (выборка) различно - не по всем
судам им:елись сведения о соответствующих характеристиках. Проценты окруmены
до целых, что представтr:ется достаточвы:м:t учитывая осведомительвый характер
приводимых цифр.
Общие свt!Оения
Способ стро:втепьства, рис. 6.34
Как следует из этого рисунка, строительство FPSO, в основном, осуществля:ется: пу­
тем: переоборудова:н:ия: (2/3 всех судов). Такой способ, как упом:ииалось, nредпочти­
тельнее вовострои вследствие экономии денежных средств и, что особенно важно,
времени на постройку нового :корпуса. При переоборудовании FPSO из тав:хера мож­
но сэховомить от 6 до 12 м:еся:цев, что довольно ощутимо.
Рис. 6.34 Распределение FPSO по способу
постройки


Регионы установки, табл. 6.4 .
Анализ приведенНЬiх данных позволяет сделать следующие выводы:
•
FPSO являются довольно теплолюбивыми созданиями, поскольку в трех регио­
нах мира, тяготеющих к экваториальному поясу, - Африке, !Ого-Восточной Азии
и Южной Америке - сосредоточено практически 2/3 всех судов;
•
самым большим приверженцем FPSO является Бразилия, где находится пятая
часть всех судов, что существенно больше, чем в любой другой отдельно взятой
стране.
Первый вывод абсолютно понятен: по сравнению с другими плавучими платфор­
мами на FPSO в силу особенностей архитектуры (значительная площадь ватерлинии
при судовых обводах) действуют большие возмущающие силы при волнении. Это
приводит к повышенной качке всех видов, которая наиболее интенсивна в бурных
морях, а качка- враг FPSO, как, впрочем, и любого другого плавучего сооружения.
Т8бл. 6.4 . Расnределенив FPSO no регионам установки
Количество
Регион
Единиц
%
Африка
41
27
Юго-Восточная Азия
38
25
Южная Америка (Бразилия)
32
21
Евроnа
21
14
Австралия и Новая Зеландия
12
8
Северная Америка
7
5
Итого
151
100
Возможность отсоединения и последующего подсоединения, табл. 6.5
Видно, что значительное большинство FPSO предпочитает не суетиться, а спокой­
но пережидать штормовые условия, находясь на месторождении - как упоминалось,
очень разумная КОIЩепция.
Табл. 6.5 . Расnределение FPSO no возможности отсоединения и nоследующего nодсоединения
Возможность отсоединения
Количество
и последующего подсоединения
Единиц
%
Неотсоединяемые
125
83
Отсоединяемые
25
17
Всего
150
100
Возможность вращении в горизонтальной плоскости, табл. 6.6
Из приведеiШЫХ сведений следует, что 2/3 судов предпочитают также вполне разум­
ную КОIЩепцию - не перегружать собственную систему удержания, а спокойно кру­
титься, подставляя внешним воздействиям минимальную, лобовую плоскость.
155


Т8бп. 6.6. Распределение FPSO по возможности вращения в горизонтальной плоскости
Количество
Возможность вращения
Единиц
%
Вращающиеся
100
67
Неподвижные
50
33
Всего
150
100
Другие харакrеристики
К ним отнесены объем добычи, емкость хранилища и численность экипажа. Мы не
стали приводить статистику по этим характеристикам, поскольку они определяются,
в основном, запасами месторождения (объем добычи), припятой транспортной систе­
мой (объем хранилища), составом ВС (экипаж) и очень сильно различаются. Поэтому
ниже просто указаны диапазоны изменения характеристик (табл. 6.7).
Также мы не стали приводить статистику по размерениям FPSO, поскольку, как
упоминалось, большинство из них переоборудовано из танкеров, и в этом случае ста­
тистика повторяла бы достаточно хорошо известные абсошотные размерения и их
сооnюшения для танкеров.
Т8бп. 6.l Диапазоны характеристик FPSO
характеристики
Min
Мах Min/Max
Объем добычи, тыс. м3/сут.
2,4
40
17
Емкость хранилища, тыс. м3
2
387
193 (!)
Экипаж, чеповек
28
240
9
Вращающиеся суда
Годы ввода в эксплуатацию (табл. 6.8, рис. 6.35)
Примерно 3/4 всех судов введены в эксплуатацию в :XXI веке, т.е. являются относи­
тельно «молодыми». Мы сознательно взяли слово «молодые» в кавычки, поскольку
среди действительно нестарых судов мoryr попадаться довольно возрастные, перео­
борудованные из «пожилых» танкеров.
табп. 6.8. Юды ввода в эксплуатацию вращающихся судов
Количество
Годь1 ввода в эксплуатацию
Единиц
%
1985-1999
24
24
2000-2005
29
29
2006--2010
30
30
2011-2015
17
17
Всего
100
100
156


Рис. 6.35.
Распределение FPSO
по rодам ввода в
экmлуатацию
Тhубвва мори в месте установки (табл. 6.9, рве. 6.36)
Большинство FPSO ЯВJIЯется относительно мета:>водными, установленными на ме­
сторождениях с глубинами моря до 1000 м. Самым глубоководным FPSO является
PSVМ, имеющее внешнюю турель и установленное в 2012 г на шельфе Анголы при
тубиве моря 2600 м.
'nlбn. 6.9 . Диапазоны глубин моря в месте установки FPSO
Диаnазон rпубин, м
до 1000
1000-1500
1500-2000
более2000
Всего
Рис. 6.36.
Распределение
FPSO по mубине
моря в месте
установки
ДО 1000
Тип системы удержании, табл. 6.10
1000-1500
1500-2000
Количество
Единиц
%
86
87
9
9
2
2
2
2
99
100
более2000
rлубrrн, м
Как следует из приведеиных д8.ННЬD4 свыше 2/3 FPSO имеют турели - внутреннюю
или внеmшою примерно в равных долях. За :ними, с небольmим отставанием, следу­
ют системы со всiШЫВЭ.ющим буем.
157


Табп. 8.10. Раmределение FPSO по типу систем удержаниR
Тип системы удержания
Копичестно
Внутренняя турепь
37
Внешняя турель
32
Ваlлывающий буй
22
Стационарная система (джекет, башня)
7
Система с мавучим буем {типа CALM)
2
Итоrо
100
:КОJIВЧество якорво-швартоввы:s: ливий (табл. 6.11, рис. 6.37)
Более половины всех отмеч:енвых FPSO имеют 9 линий. Эти ли:вии хомплектуются: в
три группы по три ЯШЛ в каждой (ЗхЗ). Та:кая группировка обеспечивает большую
безопасиость подводных хом::муни:каци:й, пос:колысу свободвое пространство между
rруппами ЯШЛ составляет около 120°, в то время как при равномерном распределе­
нии ЯШЛ по кругу уrол составляет всего 40° (рис. 6.38) и при перемещен:иях FPSO
имеется большая вероJIТИОСТЬ коитакта ЯШЛ с коммуни:кация:ми, что недопусти:мо.
Табп. 8.11. Раmределение FPSO no количеству ЯШЛ
Копичестно ЯШЛ
Количество
Единиц
%
6
9
13
7
1
2
8
4
6
9
37
53
10
6
9
12
9
13
14
1
2
15
1
2
Итоrо
68
100
Кол-во 40
FPSO. eд.
35
30
25
20
15
10
5
о
6
7
8
9
10
12
14
15 Кол-воЯШЛ, ед.
Рис. 6.37. Раmределение FPSO no количеству ЯШЛ
158


Рис. 6.38. Группировка
вокруr турели/буя 9 ЯШЛ
(ЗхЗ} и равномерное их
распределение
Неподвижные суда
Годы ввода в :tксплуатацию (табл. 6.12, рис. 6.39)
Как и в случае с вращающимиск судами, практичесm все указа:виые FPSO введены
в эксплуатацию в XXI веке.
'ntбn. 6.12 . Раоорвдепение неподвижных судов по rодам ввода в эксплуатацию
Годы ввода в эксnnуатацию
1996-1999
200~2005
2006-2010
2011-2015
Итого
Рис. 6.39 .
Раооределение
FPSO по годам ввода
в эксплуатацию
1996-1999
Количество
Единиц
2
13
20
14
49
200о-2005
2006-2010
Тhубвва мори в месте уставовки (табл. 6.13, рис. 6.40)
%
4
26
41
29
100
20 11 -2015 Годы
В осиовном FPSO уставааливались на относительно мелководных месторождениях
с г.лубинами моря до 1000 м. Самым г.лубоководным FPSO является Cidade de Itaguai
МV26, устаиовленное в 2015 г. на шельфе Бразилии при глубине моря 2240 м.
'nlбn. 6.13. Раооределение FPSO no mубине моря в месте установки
Диаn830н rпубин, м
Количество
Единиц %
до 1000
24
49
1000-1500
19
39
1500-2000
1
2
более2000
5
10
Итого
49
100
159


Рис. 6.40.
Распределение
FPSOno
mубине
моря вместе
установки
25
20
15
10
5
о
ДО 1000
1000- 1500
150~2000
более 2000
Количество икорво-mвартоввых ливвй (табл. 6.14, рис. 6.41)
Наиболее распространена система зая:кореиия, состоящая: из 12 ЯШЛ (по 3 ЯШЛ
в носу и корме с каждого борта), и:меюrс.я FPSO и с очень болъши:м числом ЯШЛ-
24 линии (схема такого FPSO приведена в разделе 6.3 .3 на рис. 6.30).
Табn. 6.14 . Распределение FPSO без турели по количеству ЯШЛ
Количество ЯШЛ
Количество
Единиц %
8
5
15
9
3
9
10
1
3
12
13
38
14
2
6
16
4
12
20
1
2
24
5
15
Всеrо
34
100
Кол-во
FPSO, eд.
14
12
10
8
6
4
2
8
9
10
12
14
16
20
24 Кол-воЯШЛ, ед.
Рис. 6.41 . Распределение FPSO без турели по количеству ЯШЛ
160


8.4 . Пnатформы тиnа TLP
6.4.1 . От воздушного шара до нефтеrазодобывающ.ей платформы с оста·
новкой на батисфере
Напомним, что ТLР расшифровывается как Tension Leg Platform- платформа с пред­
варительно наrявутыми связями. Платформы этоrо типа очень оригинальны, и по
принциnу действия, и в части идеи их возвикв:овеиия:, причем ход мысли изобретаrе­
лей нам неизвестен. Мы рискнем предложить собственную версшо, :как представля­
ется, довольно nравдоподобиую, тоrо, как инженеры додумались до такоrо интерес­
ного техническоrо реmев:ия:.
Начнем издалека. При этом дл:я: более цельноrо вocnpwrrия: идеи платформы типа
TLP (далее дл:я: краткости мы будем обозначать такую платформу просто ее аббревиа­
tур<>й) немного повторим то, о чем мы rоворили в обзоре, посвященном ППБУ.
11 июля 1930 г. в npecce появилось сообщение: «Амершсавский зоолог Вильям
Биб вместе с инженером Оrисом Бэртоном в построенной ими батисфере опусти­
лись в морскую пучину на rnубиву 400 :м>>. Конечно, по сеrодняшв:им меркам, с уче­
том колоссального развития подводвой техники назвюъ пучиной r:пубиву моря 400 м
не рискнет никто, но напомним:, что поrружеиие соверппшось свьппе 85 лет тому на­
зад, и это было действительно досmжевием, тем более 'ЧТО через два года баrисфера
достиmа знаковой, по тогдаппrнм представления:м, mубииы моря 3000 футов (915 м).
Батисфера представляла собой стальной сферический корnус с илто:мииатором для
набmодения за подводным :миром и опус:калась в :море на тросе. Именно это служи­
ло ее основным недостаТI<Dм, так как: она не имела возможности самостоятельного
передвижения под водой, и существовал риск не вернуrься на поверхность в случае
обрыва троса. Поэтому инженерную общественность стал занимать воnрос: как изба­
виться от троса, но поrружаться в тяжелой сфере на большие r:пубины? Иными сло­
вами, чем заменить тягу лебедки крана, компенсирующую вес баrисферы (рис. 6.42).
И тут изобретаrели вспомнили (правда, на эти воспомm~аиия: было потраче­
но 30 лет!) о другом изобретении - воздушном шаре братьев Монгольфьер, когда
в .ХVШ веке относительно тяжелую rовдолу с овцой, курицей и уткой подв:я:ла обо­
лочка, напОJПiевная: rоря:чим воздухом, коrорый легче шмосферного и создает подъ­
емную силу.
Тоr:ца, в также далеm:м 1960 г., язвествый швейцарский океанолог Жак Пи:кар за­
мечательно исnользовал идею воздушного шара «наоборот». Ов прихреmш к тяже-
Рис. 6.42 . Чем заменить
тяrу лебедки, чтобы
батисфера, свободная
от троса, не утонула?
г---+---i СуМю oбtctJtru­
юtя С ApiiНOAt
161


Рис. 6.43. Как поднАть или опустить то, что тяжелее среды?
Воздушный шар тиnа Монгольфьер и батискаф Triest с «бензиновым» nомавком, раскрашенным,
какзебра
лой багисфере поплавок, наполненный бензином (легче воды), назвал свое детище
батискафом Triest (рис. 6.43) и установил рекорд, который на Земле побить nршщи­
пиально невозможно - пorpyзWicJI вместе с американским лейтевантом Доном Уол­
mем на дно Мариавекой впадины- самоrо rnyбoкoro (около 11 км) места в Мировом
океав:е.
Казалось бы, идея воздуiПИого шара себи исчерпала: сначала он летал вверх, а за­
тем <<Полетел» вниз. Но не тут-то было: оказываетси, можно использовать :ny идею
и на «середине»! Что и было реализовано в ТLР (правда, на это nотребовалось еще
24 года!). Возможнаи схема устав:овхи ТLР, поясmпощаи идею воздушного шара/ба­
тискафа на разделе сред, приведеиа на рис. 6.44 .
Естественно, масса rравитациоНИЪIХ якорей должв:а быть не менъше избыточной
силы плавучести, иначе, растягивая: тросы, мы можем попросту оторвать якоря от
rрунта. Поэтому, ках правило, использовались свайно-rравитационные я:кори.
Расткнутая на .JIXOPJIX и имеющая: малую, как у moбoro полуnоrружноrо сооруже­
НИJI, площадь рабочей ваrерли:в::ии (мивимальное вОJIНовое воздействие), ТLР прин­
ципиа.льно не имеет верти:кальной качки и всегда стрем:итси возврiПИТЬСJI в перво­
начальное положение при выводе из неrо под действием возмущающей силы:, как
nеревернуrый маятн:ик. Получающаяси при этом восстававливающаи сила противо­
действует возмущающей, уменьm:аи горизонтальное перемещев:ие платформы. По
суrи, п.,р ЯВШiется одним из самых мало перемещаемы:х инженерных Шiавучих соо­
ружений.
Crporo говоря, отнесение TLP к плавучим сооружениям несколько условно, по­
скольку в рабочем положении такая платформа не подчиняется закону Архимеда, как
эrо делает mобое уважающее себя nлавсредство. Действительно, после откачки бал­
ласта вес платформы D умев:ьпnшси, а поrружеив:ый в воду обьем V остался тем же
самым, т.е. D перестало быть равным yV, а стало меньше за счет удале:в:ия балласта.
К стационарным сооружениям ее таюке отнести нельзя, поскольку у них D больше yV.
162


1. Пt>едв~чш- 2. Ttиtнcnot>TH J)OBKa 3. П1шем балла- 4. ФШ(:С аЦJtЯ ТI)ОСОВ спе-
тt>льная уста- ПОЛ)'ПОГI>УЖН ОГО KOI>- СТа , ПОГJ>уЖе Нitе цttальнымн ущ>ойства -
новка ч)Осов nyca С IICПOЛЫOBa Hit eM коtшуса по t>a-
мtt, отка'lка балласта
11 якорей, п од- ПЛ:18)'ЧеСТ11 11m1 Н:l
бочую осадку 11
v ], ра стяпtвание ЧlО-
BeШitBa Hit e
баt>же
заведение в него СОВ СIIЛОЙ Н~бЫТО'IНОЙ
буев для веt)-
r"
Ч)ОСОВ
плавучестtt yl!!.V1
Тltкальн ой
О(ШСН'11Щ1111
снетемы
г--
~ '{А\11 ~
•
.. ..
..
•
..
11.
~..
•
..L
5. Тt>анс- 6. Заведеюtе 7. Щш ем балласта 8. Вывод
9. ПrштфоJша
ПОJ>ТНI>ОВКа баt>жн с ВС в В ЦII CTC I>HЫ бat>ЖJI бat>ЖII IIЗ- ра СТЯН)'Та СИЛОЙ
ю' баt>же ВС ПJ>ОСТI>аН-
11 ПОГJ>)'ЖеНJtе ее
подВС,
IIЗбЬПО'IНОЙ ПЛа-
в сбоt>е. мае- ство между для n etщцaчlf ВС монтажные
B)"ICCTH
сойРве колоннам••
на КОIШУС
t>а боты
yl!!.V2 = yV1- Рве
1
1
1
___..___
w ••-
f---
r----
j
1
fi у~ v2fi
111 ..
..
..
..
.. ..
111
..
111 ..
Рмс. 6.44 . Основные этаnы установки платформы типа TLP
И правда, П.Р - оригинальная ПJIШ'фор:ма! Но все-таки она ничем, кроме якорей,
не контактирует с rрунтом и плавает в обыденном смысле этого слова, т.е. перемеща­
ется:, пусть и немного, в воде, поэтому правW1ьио относить ее к nлавучим сооружени­
ям. Попутно отметим, что недостаток D у ТLР полиостью и авrо:матически компенси­
руется растягивающим усилием.
Оrметим еще одну особенность ТLР - ови ве имеют возможности менять верrи­
кальвый хлиреис в рабочем положев::и:и. Подвсплывать при:вципиальио невозможно
163


(нужно выдернуть из rрунта все ЯШЛ), а заглубляться крайне опасно- для этого
надо, чтобы вапряжениьrе связи npoвиcmt:, и есJШ в зто время: подойдет nриличвая
волна, она может так рва:в:уть связи, 'ЧТО они порвутся:. Вспоывите: коrда вам надо
порвать веревку, а ста:rической силы не хватает, вы ослабляете нm:яжение, сдвигая
руюt:, -веревка провисзет и последую:щим рывком легко разрывается:.
Интерес к ТLР стал про.я:вляться еще в середине 70-х хт., и :многие хомпании вели
собственвые проработки nлатформ такого типа. Тогдашние мотивации создания: ТLР
бЫJD1 следующими.
Мнение анr:л:ийсiСИХ специалистов о рациональных област:я:х использования ТLР:
• при разработке вебольmих месторождений, вереитабельных для про:мьпплеивой
добычи с помощью морских стационарных плаrформ (МСП);
• при освоении mубоховодвых месторождений, где исключена техвич:ес:кая воз­
можность исnользования: МСП, либо их эксплугrацив: в:ерентабельва (при mубиие
моря: свыше 200 м TLP - рациональвое решение, при rnубивах моря 150---200 м
требуется тщаrелъное ТЭО, при меньших глубm~ах использование ТLР может
быть оправдано rолъхо в отдельиых случаях);
• на месторождениях, залегающих при ОПiосителъно небольшой mубине моря, :ког­
да с одной МСП требуется: пробурить неболъшое количество скважин.
Мнение западногерманских специалистов:
• затраты на строительство (С) для МСП рас'rуТ nри увеличении mубииы моря (Н:м)
в к:убич:ес:кой зависимости, а на ТLР- линейно и медленно (увелич:ивается: праrrи­
чески только стоимость натяжных связей, рис. 6.45);
• ТLР экономически целесообразны при г.лубине моря свъппе 150 м.
В 1975 г. по проекту DP20-500 западногермаис:ким объединением ARGE ТLР была
разработана орШ'ИНальная ТLР с иахлоНИЪIМИ примерно 45° к горизонту ва:rяжв:ы:ми
связями. Платформа была предназначена для mубииы моря 500 м. Она состояла из
ВС с двумя буровыми въпп:ками, хорпуса полупоrружиого типа с четырьмя стаби­
JШ.Зирующими колонвами диаметром по 14 м, а также восьми групп (по две в:а одну
:колонну) НIПЯЖВЪIХ связей из пяти тросов диаметром 125 м:м и разрывным усилием
свьппе 1000 т (всеrо 40 тросов!). Корпус имел размеры 95x9Sx48 м, рабочая осадка
ТLР составляла 25 м. Суммарная: масса ВС и корпуса равВJIЛась 58 тыс. т.
МСП <===:J 1 50 лt r::::=:::> ТLР
1Ы
н..
Рис. 6.45. Обnасти рациональ­
нот испоnьзования МСП и llP
по мнению западногерманских
сnециалистов


Якоря рассматривались в двух вариантах - железобетонный монолитвый разме­
рами 4Ох 18х 1О м, массой 6000 т и оригивалъв:ы:й секционный, очень напоминающий
rусеющу (рве. 6.46). Каждая секция «туловища гусенИЦЬD> имела размеры 8х7х4 м
и массу 570 т, <<ГОЛова» была в два раза вьппе. Общая масса секционных якорей на
одну иэ:rя.жиую связь соста.:вляла oi«>JJo 6300 т, а су.м:марнu:, на всю TLP - свьппе
250тыс. т!!
Идея наклонных нат.я:жвых св.изей пон.атн:а - это стремление максимально огра­
ничить перемещевия ТLР на взволнованном море, посхольху в связях nоявляется
относительно больmая: горизонта.льная состаатпощая:, в значительной степени пре­
пятствующая сдвигу плаrформы. И в самом деле, расчеты показ8JDI, что дm1 усло­
вий Северноrо моря лииейнъrе перемещевия ТLР составляют менее 1 % от rnубины
моря, у:rnовые- менее 1°. Действительно, весьма малоподвижное сооружение. Одна­
ко практичесхой реаJШЗации рассмотреним коJЩепци.я: не получила - nо-видимому,
требовалась большая: точность раскладки всех 40 ЯIIIЛ, что довольно заrруднительво
обеспечить на mубине моря 500 м.
В 1978 r. а:м:ершсав:ская компаииJI Standard Oil разработала ховцеiЩию TLP VМР
(Vertica11y Moored Platform), nредназначенную дm1 rnубииы моря 915 м, у которой
райэеры были элементами системы натяжения, состощей таюке из стальв:ых труб.
Та:кое решение позвОJIЯJiо:
• сэкономить массу трубчатых натяжвых связей (24 еди:н::ицы) за счет подкmочени.я:
к ви:м 20 ра:йзеров;
• уменьшить напряжев:ия: в райзерах. от собствевноrо веса за счет растягивающеrо
их усили.я:.
При:меч~ПеЛЬно, что в ховцехщии были сделаны: расчеты потребности в стали дm1
ТLР VМР, предназначенной к эхсnлуатации при r:лубии:е моря 360 м. Получилось
20 тыс. т, что оказалось в два раза меньше, чем у МСП для той же rnубнвы.
r'
!/
1
11v
\V
-
r---
-,
/'----
1
1
""'
Рис. 6.46. Схемы плавучей части TLP
DP20-500 и ее секционною якоря: а) общая
комnоновка якоря; б) ern конструкция
(показаны только две секции nосле
rоловной).
1 - натяжная свRЗь от матформы;
2- шарнир; з- соединительная коробка;
4- внутренние предварительно натянутые
тросы; 5- гибкие соединения;
6 -секции якоря
а
Buil ciioкy
165


1
lt
~,1
6
7
1
7
1
Рис. 6.47. ДОбычная
система на основе
TLP: 1 - корnус;
2 - nредварительно
наnряженные тросы;
3- райзеры, разгруженные
от вертикальной наrруэки;
4-якорь;
5 - донная мита;
в - nерифери~ная
скважина;
7- трубопровод;
8 - выносной причал;
9 - полноповоротное
отrрузочное устройство;
10- танкер
В 1975-1978 гг. группа английских хоl\Шавий разработала проект добычной систе­
мы на основе ТLР (рие. 6.47), которая явилась аналогом экспериментальной платфор­
мыНuttоn.
Для Российского шельфа ТLР прорабшывалась как вариант платформы, пред­
назначенной к эксплуаrации на Штокмавовском газоковдеисаrв:ом месторождении
(рис. 6.48). Однако дальше проработок дело не пошло - и не только потому, что
Штокмановский npoeкr «завис», но и из соображев:ий здравого смысла. В самом
деле, в районе месторождев:ия: периодически набmодаетси лед, но это еще полбеды:
по нему ходят айсберщ и, cornacнo оцеика:м: специалистов ААНИИ, масса столет­
вего айсберга может составить 10 млв: т!!! Конечно, платформа, которая не может
покинуть месторождение (а для ТLР это практически исключено), отчаянно рискует,
посi<ОЛЬку увернуrься от «десяТИМИШDiонноrо» слона невозможно, а отогваrь его -
задача, решаемая только чисто теоретически. По этим: же причинам была отвергнута
платформа тиnа SPAR.
Поэтому специалистами Крыловекого центра была рекомендована платформа
типа FPO, изображеним на рис 6.48 сnрава: самоходному суд;ну, опустив буй с ЯШЛ
и райзерами на безопаевую mубив:у, удрать от айсберга не соста:вляет никакого труда,
равно как и верв:утьси обратно, когда опасность минует.
166


Рис. 6.48. Варианты платформ для Штокмановскоrо месторождения, три из них - TLP
6.4.2. TLP Hutton и ее безответная niОбовь к Прираэnомной nnатформе
Это была первая, построеиная в 1984 г., TLP, очень хорошо известная определенной
части российских нефтяников и судостроителей. Работы над концепцией пшпфор­
мы Hutton (далее Hutton) были начаты компанией Vickers Offshore еще в 1974 г. Как
мы видим:, от концепции до практической реализации прошло 1О летt что с учетом
иовизв:ыt сложности и ответственности, в первую очередь системы: иатяжньrх свя­
эейt можво считать не таким уж длительв:ым периодом.
Корпус Hutton (рис. 6.49) массой 20,8 тыс. т был построен в Шотлавдии на вер­
фи Nigg (залив Cromarty Firth), ВС массой 25,5 тыс. т - на верфи McDermott в со­
седнем заливе Moray Firth, где в 1984 r. был выполнен монтаж этих двух элементов
в единое сооружение.
Проехтвая стоимость платформы составила 1,3 млрд долл. (цены 1980 г.), и она
была установлена на одноименном месторождении в английском секторе Севериого
моря при :rnубиие 147 м. Основвые характеристики Hutton:
-
корпус - в виде полуnоrружвого сооружения, состоящего из поитона и шести
стабилизирующих колонн;
-палуба -78х74х15 м;
- ко ло ив ы - две средних диаметром по 15 мt четыре угловых - по 18 м;
-рабочая осадка- 33,2 м;
- экипаж - 239чел.;
- количество скважин - 28;
- количество и диаметр тросов натяжных связей - 16Х260мм.
В 2002 г. платформа была выведена из эксплуатации, а в 2003 г. куплена для ис­
пользования ее ВС с оборудованием на Приразломной платформе. Это было весь­
ма странное решение - устанавливать оборудование, возраст которого составляет
оmло 20 летt на новой nлатформе, рассчитаввой для эксплуатации еще в течение
25 лет (в сумме 45 лет!). Однако считалось (правдаt непон.итв:о кем и ках), что такое
решение позволит сэхономить не только время, но и деньги в размере 300 млв: долл.
167


Рис. 6А9. Корпус Hutton
буксируется из залива
Cromarty Firth д11я монтажа
сВС
Рис. 6.50. Hutton паnярной
ночью в Кольском заливе
ожидает дальнейшей участи
Поскольку изначальный проект Приразломной платформы предполагал исnользова­
ние двух буровых вышек, пришлось довольно кардинально его перерабатывать под
установку одной буровой вьппки, как это предусмотрено в:а ВС Hutton, и адаптиро­
вать его х <<в:овому» оборудовавшо.
В 2004 г. Hutton была доставлена в Кольский залив и по проекту Крыловекого
Цев:тра (rлавный конструктор- Г.К. Круппов) раскреплена для временного базиро­
вания в губе Чал:мпуmка (рис. 6.50) недалеко от Североморска.
Проект был непростым:, особенно в организационной части: Главный шrаб Се­
верного Флота, несмотря на все согласования, довольно внезапно для проектав:тов
дважды менял точку раскреnления: платфор:м:ы. Поэтому каждый раз требовался пе­
ресчет системы заяхорекия- она, естественно, была не на натяжвых связя:х, исnоль­
зовались обыч::вые для полуnогружных ПБУ провисающие ЯШЛ. Только с третьей
nопытки Hutton усnокоилась, во не туr-то было. Поскольку это был наш первый
оnыт общен::ия с ВМФ в <<Гражданских» вопросах, мы, no наивности, считали, что
достаточно достигнуть коисенеуса толь:ко с воеиными моря:в:ами, и nросч:итались,
nотому что рядом были военные летчики, а высокая nлатформа в определенной
стеnени мешала полетам вертолетов. Приуныв (неужели снова менять тотrку? Ведь
168


Рис. 6.51. 2015 г. - корпус HI..II:IOn
в заливе Cromarty Firth, где он был
nостроен в 1984 г. Круг замкнулся
Шiатфор:ма уже была надежно раскреплева на восьми якорях!), :мы отправИJШсь к
вертолетчикам, во тут нам повезло - OIOI оказались поиимающи:ми, nокладистыми
ребятами и, пожурив вас за позднее обращение, просто помеВJШИ nолетные задания
своим пилотам - стали подальше облетать Hutton, расцвеч:ев::вую, как вовогодвяя:
emca. Преждевремеи:в:о поседевший mавв:ый конструктор вздохнул с облегчением,
во тут вмеmались силы природы, и на Кольский залив обруmил:ись, пра:ктичесхи
подряд, два жестоких шrорма- omrrь бессоИНЬiе ночи (:как бы не nрипшось гоняться
за Hutton по всему заливуt). Нервотреnка, но ничего не поделаешь. Назвался груз­
дем -полезай в кузов! Платформа выстояла и благополучно дождалась лета 2005 г.,
когда с нее было демонтировано ВС, на транспортво-спусковой барже BOSS-6000
доставлено в Северодвинск и передвинуто на опорвое основание Приразломвой
Шiатфор:мы (подробнее см. раздел. 7.4).
В Северодвинске со всей очевидностью стало ясно, ч:то большую часть оборудо­
вав:ия Hutton использовать невозможно, и его пришлось заменять на новое. Кроме
тоrо, в силу использования в жилом комплексе для изоляции асбеста, запрещев:вого
действующими nравилами надзорных органов, этот комплекс полиостью был заме­
вен новым, изготовленным ва Выборгском ССЗ в 2009 г., в том же году доставлен­
в:ым: на ПО «Севмаm» и установлев:вым на Приразло:мвую платформу.
Корпус Hutton, сиротливо простояв несколько лет в Кольском заливе, был про­
дан для использовани.я в проекте, который nредполагалось реализоваrь в Мекси­
каиском заливе, поэтому его отбуксировали с помощью ледокола Мурманского мор­
ского пароходства «Владимир Игиаrюю> в Испанию для дооборудоваЮIЯ. Однако
что-то не сложилось, ковтрахт был расторгнут, и корпус снова оказался в заливе
Cromarty Firth, где находится до настоящего времени - круг зам::к:в:улс.и через 30 лет
(рве. 6.51). Так закончилась эпопея с платформой Hutton, которая России ничего
хорошего, в привциnе, не принесла.
6.4 .3 . Классификационные nризнаки
Такие призиа:ки приведсны в табл. 6.15.
Архв.тектурво-ковструктивный тип в КОJJвчество ватsжвых сввзей
Вначале ТLР имели корпус, пра:кmчески nолностью :копирующий полупоrружвую
ПБУ, с 4 :колои:в:ами (подавляющее большинство - 76 %)) и только одна Hutton имела
6 колонн. Опшчие заключалось в том, что колонны ШIБУ опирались на два раэдель­
в:ых пов:тона, а в:иж:в:ий поитои ТLР охватывал все колоивы и имел в средней части
169


Табп. 8.15. Классификационные nризнаки1l.Р
Признаки
1. Архитектурно-конструктивный тиn
1.1 . Количество и форма
стабилизирующих колонн
1.2 . Форма нижней части
2. Натяжные связи
2.1 . Количество
2.2 . Тип
3.Якоря
3.1 . Количество
3.2 . Тип
4. Материал корпусе
Реаnизация
1,4 иnи6
Круглые или nрямоуrольные в nоперечном сечении
Прямоуrопьный понтон с отверстием в центре
Треугоnьная крестовина
Чеrырехуrольная крестовина
6 (3х2- три группы по IJJje связи в каждой)
8 (4х2}
12 (4х3)
16 (4х4)
Тросы или трубы
3 или 4 {по числу групп натяжных связей)
Свайные, сеайнСН"равитационные
Сталь
Железобетон
8 ! Е RliiiiБY
7 ППБУ
Рис. 6.52. Форма
и соnротивление
движению (R)
нижних nоитонов
ТLРиППБУ
Нижн1tй, «'l'Op oн­
ДiiJfui[ЬJii» поитон
RпLP Нижние нон·гоны
p~~~--~----~E~_ RliiiiБY
Колонн:~ /
...
Нпирпвление
движеиия
большой вырез, т.е. напом:ив:ал :квадратвый или пря:моу:rольв:ый <<ТОр». И это понят­
но, посi<ОJIЬКУ ППБУ передвигались гораздо чаще, чем ТLР, а сопротивление «ката­
:маравных» поптонов было существеJШо меньше, чем у полого, за:мкнутого nоптона
(рис. 6.52). В самом деле, при буксировке IПIБУ ее сопротивление, в основном, скла­
дывается из двух сопротивлений каждого относительно узкого одm~очного поптона
<RtiiiiБY + R1ШIБУ), а при буксировке ТLР- из двух больших сопротивлений (R1ТLP +
~ТLР), особенно второго, когда TLP заrребает воду :как бы «вогнутой» частью <<ropa».
Таким образом, 2~1IПБУ << <RtТLP+~ТLР).
С другой стороны, <<rороидальИЫЙ>> поитои ТLР, охватывающий все колонвы, был
очень благопрwrrвым с точки зреИИ.ti прочности, а транспортировалась nлатформа
всего два раза- в:а месторождение и, nосле заверmев:и.я эксплуатации, обратно.
Затем появились ТLР, имеющие минимальное :количество I«>JJoнн - одну. У таких
платформ понrов: трансформировался в крестовину, довольно дале:ко простирающу­
юся от центра колонны. Это бьшо сделано для того, чтобы удалить от центра точки
крепления натяжных связей и обеспечить необходимую степень остойчивости. Таких
'П.Р насчитывается относительно не:миого, всеrо 5 единиц.
Архитектурно-конструктивные типы TLP приведеиы в:а рис. 6.53, а на рис. 6.54 -
их расnределение.
170


Рис. 8.53 . Архитектурно-конструктивные типы TLP:
а} с четырьмя круглыми колоннами и прямоуrольным понтоном, связи 4х3 или 4х4; б) то же
с nрямоуrольными колоннами, связи 4хЗ; в} то же с добавлением к колоннам башен остойчивости,
демонтируемых nосле установки TLP; г) с одной круглой колонной и треуrольной крестовиной,
связи Зх2; д} с четырьмя прямоуrопьными копоннами и четырехутльной крестовиной, связи 4х2
Кош• ••ество
ко.ло нн
Кол11чес·rво
TLP
k'руrла я
Шесть
'1
~1,
t
4°/о
·+····· ..
.
+J,
-4%
•......... .
1,
-4%
[Четыре 1
т
Одна
1
! 19,
5,
116%
20%
...... -! ·· ...... .........
... .........
11 ,+
5,
- 4-4%
20%
8, 32%
. ...... ... ......... ..
.. ..........
11,
7,
4-1% 28%
-
1,
5,
4°/о
20%
-
Рис. 6.54. Распределение TLP по архитектурно-конструктивному типу
25,
100%
Гs:l
~
171


Материал корпуса
В составе флаrа ТLР имеется тольхо одна пшrrформа с :корпусом из железобетона -
Heidrun. Корпуса остальных платформ выпОJПiены из стали. Ниже nриводs:тся сведения
о ТLР Heidrun (проев:r компании Aker Solutions), установленной в Норвежском море
при mубине 345 м в окrябре 1995 г. Платформа имеет массу поражнем 166 тыс. т, пол­
ное водоизмещение- о:коло 290 тыс. т, рабочую осадку 77,3 м(!). Ее схема с характери­
стиками оrдепьных элементов и внешний вид приведеиы на рве. 6.55.
Эrа плаrформа J~JШ:Яется рекордсменом среди ТLР по следующим похаэателям::
• на ней размещается самое бOJIЬIIIoe суммарное IСОЛИЧество скважин:- 76 (:максималь­
но 46 - на стальной ТLР Snoпe А, установленной в Норвежском море в 1992 г. при
rnубиие 335 м). В соот.всrствии с этим и масса ВС с палубой ахазалась самой значи­
тельной- 89 тыс. т. (43,7 тыс. ту SnoпeA);
• масса корпуса, по по:нятным причинам:, также существенно превосходит этот пока­
затель для стального корпуса- 166 проrив ЗSА тыс. т (стальная платформа Auger,
Мексиканский залив, 1994 г., 873 м);
• ввиду весьма значительной суммарной массы Heidrun поrребо:вались и самые <аол­
стые» натяжные связи- трубы диаметром 1070 мм (максимально 914 мм- у сталь­
ной ТLР Neptune, Мексихав:ский залив, 2008 г., 1280 м).
172
Рис. 6.55 . Схема и внешний видTLP Heidrun: 1 - ВС, масса
с палубой 89 тью. т, 76 скважин (51 -добыча, 24- закачка
ВОДЬ!, 1 -закачка rаза); 2- железобетонный корnус,
высота- 109 м; З- колонна, 4 ед., 031 м; 4- понтон,
110х110х1з м; 5- райзеры; 6- натяжные трубные свАЭи,
01,07 м (42 дюйма), 16 (4х4) ед.; 7 -якоря, железобетонные
массивы, 4 ед., 031,6 м, высота- 14,5 м, эаmубление
в грунт-6 м; 8- ПУО


Однако при всей своей <<ТЯЖести», ТLР Heidrun все же была построена, и это нео­
провержимый, упрямый факт: по-видимому, соответствующие технико-экономические
расчеты показали преимущества железобетоmюго корпуса по сравненmо со стальным.
Отметим одно неоспоримое достоинство рассматриваемой платформы - раскачать
сооружение массой почти 300 тыс. т, с осадкой под 80 м и <шатянуrое» 16 связями под
силу только «очень шrормовЫМ>> ветрам и крутым вОJПiам, коrда уже надо не работать,
а пережидать совместный mев Эола и Посейдона, не высовывая носа на палубу (сду­
ет!). Поэтому «коэффициент полезного действия» платформы Heidrun очень высок.
Все же вызывает удивление то, что с 1995 г., при всех известных преимуществах
железобетонных конструкций, больше не было построено ни одной такой платформы
и, насколько нам известно, не велось никаких проектных работ по продвижению желе­
зобетона для использования в корпусах TLP.
6.4 .4 . Статистические сведения
В мире было построено не так уж много ТLР - всего 25 платформ. Их распределе­
ние по rnубинам моря, годам ввода в эксплуатацию, и «ареалам обитания» приведены
в табл. 6.16.
Уабп. 6.16. Характеристики существующихТLР
Название
Глубина Ввод в Регион
Примечанне
мори, м экспп. установки
1. Hutton
147
1984
Северное море Выведена из эксnл. в 2002 г.
2. Oveng
271
2007
Экватор. Гвинея
3. SnorreA
335
1992
Норвеж. море
4. Heidrun
345
1995
Норвеж.море
5. Prince
454
2001
Мексик. зал.
6. Okume/Ebano
503
2007
Экватор. Гвинея
7. Morpeth
518
1998
Мексик. зал.
8. Jolliet
536
1989
Мексик. зал.
9. Typhoon
639
2001
Мексик. зал.
В 2005 г. разрушена ураганом Рита
10. Matterhorn
859
2003
Мексик. зал.
11.Auger
873
1994
Мексик. зал.
12. Mars
894
1996
Мексик. зал.
В 2005 г. сильно nовреждена
ураганом Катрина, в 2006 г
воестановnена
13. Brutus
910
2001
Мексик. зал.
14. Ram/Powell
980
1997
Мексик. зал.
15. Marlin
987
1999
Мексик. зал.
16. Allegheny
1009
1999
Мексик. зал.
17. W. SenoA
1021
2003
Индонезия
18. Ursa
1159
1999
Мексик. зал.
19. Kizomba А
1178
2004
Ангола
20. Kizomba В
1178
2005
Ангола
21. Рара Terra Р-61 1180
2015
Бразилия
22. Neptune
1280
2008
Мексик. зал.
23. Магсо Polo
1311
2004
Мексик. зал.
24. Shenzi
1333
2009
Мексик. зал.
25. Magnolia
1425
2005
Мексик. зал.
173


Рис. 8.56 . Заказанная на
2015 r: ТLР РараTena Р-61
Как следует из данных таблицы, в настоящее время в эксплуатации находится
23 пР (Нutton выведена из эксплуатации, а Typhoon разрушена). На 2015 г. была
заказана всего одна пппформа- Рара Тепа Р-61 с четырьмя: прямоугольными в плане
колоннами (рис. 6.56).
Далее рассматриваются: все 25 TLP, вюпоч:ая: Hutton и 'JYphoon. Данвые о распре­
делении ТLР no rnубинам моря: приведеиы в табл. 6.17. Видно, что наибольшее ко­
личество ТLР устававливалось на месторождениях с rnубшrа:м:и моря в диапазоне
901-1200 м. Если nринять расnределение «no IСИЛометрам>>, то оно будет вьtr:JIJ~Дerь
следующим образом: nри rnубинах до одного хилометра- 15 платформ (60 %), свы­
ше - 1О Шiаrформ (40 %).
Данные о распределении пР по возрасту (годам: ввода в эксплуатацию) приведе­
вы в табл. 6.18. Видно, что наибольшее количество TLP построено в 2001-2005 гг.
ЕсJШ принять распределение <<По векам>>, то оно будет выm:ядеть следующим обра­
зом: ХХ век- 11 платформ, XXI век- 14 платформ,- т.е. в последнее время строилось
несколько больше ТLР.
Давные о расnределевин TLP по регионам эксплушации приведены в табл. 6.19.
Из таблицы следует, что большинство ТLР (около 2/З) уставовлево в Мексиканском
заливе.
Что же можно сказать из рассмотрев:ия сведений о ТLР? С учетом их относитель­
ной «молодости» и :малоrо количества сделать ICaiCИX-JПiбo rnобалъвых выводов nро­
сто невозможно.
Табп. 8.17. Распределение ТLР по mубинам моря
Гпу6ина моря, м
Количество
Единиц
ДоЗОО
2
8
300-600
6
24
601-900
4
16
901-1200
9
36
1201-1425
4
16
Итоrо
25
100


Т8бл. 6.18. РаспределениеТLР по годам ввода в эксплуатацию
Возраст, лет
Количество
Единиц
%
10 и моложе (2006--2015 гг.)
5
20
11-15 (2001-2005}
9
36
16--20 (1996--2000)*
7
28
Старше 20 (1995 и позже)
4
16
Итого
25
100
Примечание: *Hutton выведена из эксплуатации в 2002 г. в возрасте 19 лет, поэтому она занесена в строку
«16-20 лет», несмотря на то, что была построена в 1984 г.
Т8бл. 6.19. РаспределениеТLР по регионам эксплуатации
Регион эксплуатации
Количество
Единиц
%
Мексиканский залив
16
64
Европа (Северное и Норвежское моря)
3
12
Африка (Ангола и Экваториальная Гвинея)
в
16
Бразилия
1
4
Индонезия
1
4
Итого
25
100
Отдавая дань изобретателям такого замечательного и необычного инженерного со­
оружения~ как ТLР~ отметим~ что~ по-видимому, отсуrствие явных~ в первую очередь~
экономических~ преимуществ по сравненшо с обычны:ми полупогружными платфор­
мами на традиционных~ провисающих ЯШЛ, послужило определенным сдерживаю­
щим фактором. Большинство TLP было построено до 2006 г., с 2009 г. не построено
ни одной ТLР~ и в настоящее время строится всего одна платформа такого типа, что
свидетельствует о явном затухании интереса.
Более подробное сравнение плавучих платформ, в том числе и TLP, вЪIПолнено
в разделе 6.8 .
6.5. Пnатформ1а1 тиnа SPAR
Это весьма оригинальные по способу установки платформы, идея которых восходит
к 60 гг. О ней мы вам сейчас и расскажем.
6.5.1 . Исторический экскурс
В 1962 г. на воду было спущено весьма экстравагантное, по тобым меркам, науч­
но-исследовательское судно FLIP (FLoating lnstrument Platfoпn - плавающая измери­
тельная платформа), предназначеmюе для исследования акустических полей океана.
Его изобретателями были сотрудники Морской физической лаборатории Института
океанографии Скриппса (США) Ф. Фишер и Ф. Списс. Если заглянуть в словарь ан­
глийского языка, то можно узнать, что <<flip» означает «сальто» или <<КУВырою>. Эrо
было полным соответствием идее судна: изначалъно оно плавало как обычное судно,
находясь в горизошальном положении (рис. 6.57); затем в его балластные отсеки,
расположенные по всей длине, последовательно, начиная с кормовых, принималея
водяной балласт, и судно делало <<КУВырою> (рис. 6.58). После прихода судна в верти­
кальное положение (рис. 6.59) можно было начинать проводить исследования.
175


176
Рис. 6.57. FLIP
в горизонтальном
положении,
плавает; как вnаnне
порядочное судно.
Вверху - схема
{гопубым цветом
выделены балластные
цистерны),
внизу- общий
вид. Дnина судна
составляет 108 м,
водоизмещение -
около 700 т
Рис. 6.58 .
Последовательные
паnожения FLIP при
«кувырке»
Рис. 6.59 . FLIP
в рабочем nаnожении
во всей своей красе,
широко расставив
руки-антенны


Рис. 6.60 . Размещение оборудования
на FLIP -один умывальник для
rоризонтальноrо nаnожения, второй
для вертикальноrо
а)
Рис. 8.81. SPAR: а) в rоризонтальном, транспортном nаnожении; б} в рабочем, наnоминая
торчащую из воды сваю
Два положения FLIP предопределили крайне необычное расположение оборудова­
ния: согласитесь, не часто увидишь такие умывальники (рис. 6.60) в одном помеще­
нии, а представьте себе унитазы!
Малая площадь ватерлинии и большая осадка FLIP в рабочем положении опреде­
лила его незначкrельиую качку на волнении, чего, собственно говоря, и добивались
изобретатели такого иеоб:ычноrо судна.
Идеи FLIP оказалась удачной, и no его образу в 1964 г. дmr ВМС США было nо­
строено второе судв:о - SPAR (Seagoing P1atform for Acoustic Research - мореходва.и
платформа дшr акустических исследований, рис. 6.61).
Более чем через полвека идея FLIP и SPAR получила новое воплощение в виде
нефrегазодобывающей платформы, использующей тот же пршщип <<Кувырка». Во­
истину, новое- это хорошо забытое старое! Плаrформа тоже бьша названа SPAR,
хотя ничего общего с акустическими исследования:ми не имела. Естественно, у ста­
рых FLIP и SPAR были и <сrрубы пониже, и дым пожиже», поскольку акустическое
оборудование, что называется, и рядом не стояло с нефтегазовы:м:.
Ниже мы представляем <<Иефтегазовую» SPAR.- вы смо же те уб е д ит ь с я сами, чт о
от ее ирародителей вич:его, кроме идеи и аббревиатуры, не осталось.
177


6.5.2 . Нефтеrазовая SPAR
Вначале рассмотрим идею SPAR в нефтегазовом воплощении, по сути, основвые эта­
пы ее тиnовой реализации. Естественно, ни о ка:mм дублировании оборудовавия на
nереборках в:е мorno быть и речи, поэтому построй:ка SPAR производилась по ча­
ст.я:м- отдельно mpnyc и отдельно ВС с оборудованием в <<в:ормальвом» nоложении.
1. Корnус SPAR строится в горизовтальком положении, затем, с использованием
собственвой Шiавучести или с помощью транспортноrо судна тm1а Heavy Lift он до­
ставл:я:ется ва месторождение (рис. 6.62). На месторождении судно притапливается,
и корпус переводится в горизонтальное положение на плаву.
2. После балластировки корпуса, <<К)'ВЬlрка>>, подсоединения ЯШЛ и подводных
коммуникаций от ПДК доставляется ВС, сооружаемое, как правило, параллельво
с mpnycoм иа другом заводе. С помощью краново-монтажного судна (КМС) в:а mp-
nyc устававливается ВС (рис. 6.63). Возможен также монтаж ВС пуrе:м его наводки
на корпус с помощью ба~ о чем с:казано ниже, в разделе «SPAR Aasta Hansteen».
3. После выполв:ени.я: монтажных и пусконаладочных работ SPAR готов к эксплу­
атации (рве. 6.64). На рисувхе изображена SPAR с весьма милым названием Маd
Dog, таким же, как и месторождение, ва котором она установлена: в переводе Mad
Dog означает <<Бешеная (сумасшедшая?) собака». Оrметим, что работать просто на
Рис. 6.62. Доставка корпуса SPAR на месторождение: а) на плаву; б) на трансnорп~ом судне
Рис. 6.63 . Установка ВС на корпус SPAR с исnользованием КМС: а) с nомощью одноrо крана;
б) с nомощью двух кранов
178


Рис. 6.64. Полностью rотовая
SPAR Mad Dog ВЫПОПНRет бурение
скважины. Вполнересnектабельная
nлатформа- и не скажешь, что может
закусать до смер1ИI
Корnус:
Диаметр- 39 м
Высота- 169 м
Масса- 20,8 тыс. т
Размеры ВС в nлане: 67х50 м
Экиnаж: 126 человек
Рис. 6.65 . Строительство корnуса SPAR Tubular Вells: а) корnус на сборке; б} корпус перед выводом
иэ котлована; в) буксировка корпуса
«собаке»- не очень, а на сумасшедшей- совсем уж плохо. Очевидно, несколько усты­
дившись тахоrо названия, газопровод от месторождения nоэтично назвали «Клеопа­
тра>>, а нефтеnровод - <<Цезарь». С юмором у газовиков/нефтяников полвый nорядок:
«Откуда rаз? - От бешеной собаm no Клеопаrре!»
Более подробная последовательность строительства и монтажа показаиа на при­
мере SPAR Тubular Bells. Корпус строился: в Техасе, nрактичесm на песке, в хотлова­
в:е, который, судя по рве. 6.65, бьш мв:оrоразовым, поскольку видно, что он оrраждев:
пmув:том и отделен от моря конструкцией, напо:мивающей батопорт. Естествев:но,
179


Рис. 6.66 . Поспедовательный, no ярусам {nалубам), монтаж ВС
неподалеку от котлована находились :корпусообрабатывающие цеха для: заготовки
сеiЩИЙ.
ВС строилось в Луизиане> nроцесс его монтажа показав на рис. 6.66 . Впечатляет
частокол кранов> которые оперируют с констру.кция::ми. Процитируем высказывание
одв:оrо из учаСТНИJСОв монтажных операций: «Работая в тщательно срежиссирован­
ной хореоrрафии, 14 (!!) кранов подmши тысячетонную г.лавную палубу па высоту
десятиэтажного дома, аюс:уратво перемесТИJDI ее и бережно поставили на технологи­
ческую палубу». Весьма филиграв:вая операция!
После завершения постройки ВС на берегу были вьшолиеиы следующие операции
(рис. 6.67):
-
на мв:оrоосных тележках ВС передвигалось ва транспортную баржу;
-
на барже ВС доста:влялось на месторождевие> где уже был размещен :корпус, пе-
реведенвый в верт:ккальное положение и раскрепленвый на ЯIШI. В :корпус также
были предварительно заведевы райзеры от ПДК;
-
с помощью двух кранов КМС Tialf су.м:марв:ой грузоподъемностью 14 тыс. т ВС
персгружалось с баржи на :корпус;
-
вьmолwшись оmнчательны:е монтажные и пусконаладочв:ые работы, и начиналась
эксплуаrация Шiаrформы.
180


а)
Рис. 8.87. Операции с ВС после завершения его
строительства: а} отход транспортной баржи
с nогруженным на нее ВС от места постройки
для дальнейшей доставки на месторождение;
б} поrрузка ВС, снFПоrо с баржи двумя
кранами полупогру:жноrо КМС lialf, на корпус,
nредварительно установленный и раскреnленный
на месторождении в вертикальном папожвнии.
Над водой торчит ссшестизтажный дом .. (18 м),
nод водой- ооряталось бапее 5О этажей (160 м);
в} полностью готовая SPAR Tubular Вells nри
эксnлуатации на месторождении -работает
факельное устройство, салютуя очередной победе
человеческого разума!
6.5.3. Статистические сведения
В мире построено не много SPAR, всего 20 Шiатформ. Еще две заказаны со сроком
сдачи в 2016 г. (табл. 6.20, рис. 6.68). Практически все SPAR «поселилисы> в Мекси­
кавеком заливеt из всех nостроенных платформ только одна, Кikeh, размещена в дру­
гом регионе - Малайзии, а одна из захаэанвых, Aasta Hansteen, - в Норвегии.
Если судить по наличи:ю/отсуrствшо выm:к:и на рве. 6.68, то по назначению SPAR
можно подразделить следующим образом:
-
бурение скважи:и, подготовка продукта и отгрузка в подводв:ый трубопровод -
12 еди:mщ;
-
толь:ко nодготовка и отгрузка - 1О едшпщ, вюпоч:ая одну rазо:ковденсатную плат­
форму Aasta Hansteen, nредназначенную и дm1 храненWI конденсата с его отгруз­
кой танкеру непосредственно or платформы.
Распределение SPAR по возрасту приведеио в табл. 6.21 . Самой старой является
SPAR Neptune, возраст которой составляет 20 лет. В основном, платформы оrиоси­
тельво молодые- практически все введены в э:ксnлуатацшо в XXI веке.
Распределение SPAR по глубивам моря приведено в табл. 6.22 . SPAR яJШJIЮТся
довольно mубоководв:ьrми сооружениями- при глубинах моря в диапазоне 1-2 хм
э:ксnлуаmруется пo'll'm три четверш платформ. Самой mубоководной JIВП.IIется плат­
форма с не очень бпаrозвучвым дпя русс:коrо уха именем- Perdido (но она не винова­
та, ее так назвали): rnyбm~a моря- почти 2,4 :км!
181


Табп. 8.20. Раmределение SPAR по mубинам моря, mавным размерениям (тонированы
максимальные значения}, rодам ввода в эксnлуатацию и району установки
Название
Гпубмна Осадка, Корпус, м
Год
Район
мори, м
м
Высота Диаметр ввода
установки
1. Neptune
590
198,2
215
21,9
1997
Мекс. зал.
2. Medusa
680
163,4
178,6
28,6
2003
Мекс. зал.
3. Genesls
790
198,1
214,9
37,2
1999
Мекс. зал.
4. Gunnison
960
151,8
167
29,9
2003
Мекс. зал.
5. Front Runner
1020
179
28,6
2004
Мекс. зал.
6. Boomvang
1050
150,3
165,5
27,4
2002
Мекс. зал.
7. Nansen
1120
150,3
165,5
27,4
2002
Мекс. эал.
8. Trtan
1220
131,2
148
Зх16*
2010
Мекс. эал.
9. Tahiti
1250
152,4
169,2
39
2009
Мекс. эал
10. Aasta Hansteen 1300
175
196
5О
2016
Норвегия
11. TubularBells
1310
159,7
178
25,9
2014
Мекс. эал.
12. Holstein
1320
210,5
227,3
45,5
2004
Мекс. зал.
13. Кikeh
1330
131
141,7
32,3
2007
Малайзия
14. Mad Dog
1350
153,9
169,1
39
2005
Мекс. зал.
15. Hoover/Diana
1460
214,9
37,2
2000
Мекс. зал.
16. ConstituUon
1520
153,6
168,8
29,87
2006
Мекс. зал.
17. Red Hawk
1620
155,5
170,7
7х19,5* 2004
Мекс. зал.
18. Heidelberg
1620
169,3
184,5
33,6
2016
Мекс. зал.
19. Hom Mountain 1650
169,1
32,3
2002
Мекс. зал.
20. Devils Tower
1710
163,4
178,6
28,65
2004
Мекс. зал.
21. Lucius
2170
167,6
184,4
33,5
2015
Мекс. эал.
22. Perdido
2380
154,8
170
36
2010
Мекс. эал.
В среднем
162,6
179,8
33,2••
Примечание: • Первая цифра указывает количество корпусов дnА SPAR типа Cell (см. ниже раздел
«Архитектурно-конструктивный тип~>).
.. . За искл ючен ием двух SPAR типа Cell с несколькими корпусами.
...
•с
CD
•
с
с
с
с
s:
•
=
.!
о
::s
i
•
ж
с
CD
~
с
•
•
::s
•
'Е
tt
••
111
:s
•
-
CD
с
=
8
1i.
"
с
с
с
с
•
::с
]~
•
•
&:s
е
о
•
:а::
~
:а:
z
:Е
о
LL.
ш
z
....
Год ввода
1997 2003 1999 2003 2004 2002 2002 2010 2009 2016
Глубина моря, м 588 678 792
960 1015 1053 1121 1220 1250 1300
182


"'
с
.!
с
с
j
...
'ii
"'
•
а
о
1 Е!'
с
~
10
..
:::s
...
с
f "i::
:::s
.!
о
1-
о
"'
1
-
::1
•
а
Е1
ж
'i
.!i!
-а
'5
.с
:::s
i!
.а
J-а
с
!
-а
Е
·s:
u
:::s
о
52
•
о
в
'i
о
~::а:.
1-
ж
:Е
ж
ж
ж
.J
2014 2004 2007 2005 2000 2006 2004 2016 2002 2004 2015 2010
1311 1324 1330 1348 1463 1515 1616 1616 1653 1710 2165 2383
Рис. 6.68 . Распределение SPAR по годам ввода в эксмуатацию, mубинам моря, архитектурно·
конструктивному типу и назначению (наличие/отсутствие вышки)
Там. 6.21 . Распределение SPAR по возрасту
Возраст (ввод в эксмуатацию)
Количество
Единиц
%
5 лет и менее (2011-2015 п:)
2
10
6-10(2006-2010п:)
5
25
11-15 (2001-2005 rт.)
10
5О
Старше 15 (2000 г. и позже)
3
15
Итого в эксмуатации
20
100
Заказано на 2016 г.
2
10
'П1.6п. 6.22. Распределение SPAR по глубинам моря
Глубина моря, м
Копичество
Единиц
%
До 1000
4
18
1000-1500
11
50
1501-2000
5
23
Свыше2000
2
9
Итого
22
100
Архитепурно-конструктивный тип
По архиrектуре SPAR м:ожпо подразделить на три основных 'lШia (рве. 6.69 и 6.70):
Classic - IСЛаССичес:кий (традиционн:ый), с :корпусом в виде единого сплошного
цилиндра, на :котором: предусмотрены винтовые пластины - страйки (как на шнеке
183


1
Рис. 6.70. Основные
элементы трех архитектурно·
конструктивных тиnов SPAR.
Слева-наnраво: Classlc, Truss
иCell
Рис. 6.69 . Архитектурно­
конструктивные тиnы SPAR.
Слева-направо: Classic, Truss
и Cell. !Лубины даны в футах
1-ВС;
2- сnлошная часть корпуса;
з-страйк;
4-ЯШЛ;
5 -мастинчато-решетчатая
часть корпуса;
6- твердый балласт дnя
повышения остойчивости
SPAR в рабочем положении;
7- система райзеров;
8- верхняя часть корпуса
в виде семи цилиндров;
9- нижняя пластинчато­
трубная(прадолжениетрвх
труб сверху) часть корnуса


мясорубки), преnятствую:щие возникновению такого крайне вежелательного и опасного
явления, как вихревая вибрация;
Truss- оmичающийся от классического тем, что корпус имеет как цельную верхтою
часть, так и пластинчато-решетчатую нижнюю часть;
Cell- ячеистой конструкции, верхняя часть состоит из нескольких сплошных цилин­
дров, частично продолжающихся вниз.
Подавляющее большинство SPAR (16 единиц, 73 %) - Truss; 4 единицы, 18 %-
Classic; только 2 платформы, 9 % - Cell.
Гnавнь1е размереимя
Высота корпуса SPAR типов Classic и Truss в рабочем положении колеблется в пределах
142-227 м (75-этажный дом!!), осадка в рабочем положении -131-210 м (абсолютный
рекорд среди тобых плавучих сооружений!), диаметр цилиндра корпуса- 21,5-50 м.
Что касается размерений двух SPAR типа Cell, то одна состоит из трех корпусов ди­
аметром по 16 м, его общая высота-148 м (осадка 131 м), вrорая-из семи(!) корпусов
диаметром по 19,5 м, общая высота-171 м (осадка 155 м).
Оrметим, что диаметр корпуса/корпусов SPAR должен выбираrъся исходя из обе­
спечения требуемой плавучести (минимального вертикального клирепса при столетнем
шторме) и остойчивости в рабочем положении, с учетом параметров качки. Чем больше
диаметр, тем лучше плавучесть и остойчивость, но хуже качка (большая площадь ваrер­
линии- большие возмущающие силы- большие амп.лmудЪI качки). Высота (осадка)
SPAR также влияет на плавучесть (чем выше, тем больше осадка и плавучесть при оди­
наковом верrикалъном клирепсе), остойчивость (чем въппе, тем хуже - выше распола­
гается центр тяжести) и качку (чем выше, тем лучше- большая осадка). Конечно, надо
учитывать и экономические показатели - с увеличением как диаметра, так и высоты
корпуса SPAR растет его масса и стоимость строительства. Поэтому задача выбора ра­
циональных размеров SPAR является ТИIIИЧНО оптимизационной, при этом параметры
качки лучше определять по результатам гидРОдинамических модельных испытаний.
Подход к проектированию SPAR во многом аналогичен особенностям проектирова­
ния IП1БУ, о чем сказано в соответствующем аналитическом обзоре, к которому мы и от­
сылаем заинтересованных читателей.
Ниже приводится описание SPAR Aasta Hansteen, отличающейся довольно сложны­
ми операциями при монтаже и установке на точку эксплуатации.
6.5.4 . SPAR Aasta Hansteen
Такую SPAR типа Truss предполагается установить в 2016 г. на одноименном газо­
вом месторождении в Баренцевом море на расстоянии 300 км от побережья Норвегии
(рис. 6.71).
SPAR предназначена для подготовки газа (поступает от трех ПУО) к транспорту
на берег по газопроводу протяженностью 480 км и диаметром 914 мм, а конденса­
та - к отгрузке непосредственно от платформы. Она имеет следующие основные
характеристики:
-
rnубина моря -1300 м;
-
объем добычи газа- 23 млн м3/сут.;
-
емкость хранилища конденсата- 25 тыс. м3 ;
-
количество райзеров- 12;
-
количество ЯШЛ- 17;
185


Рис. 6.71 . Место установки SPAR Aasta
Hansteen (помечено точкой) и трасса
11130Провода, справа- nодводная
инфраструктура
-
э:кm:Iаж - 108 человек;
-
ВС:
-
размеры- 1ooxsox28 м;
-
масса - 22,6 тыс. т;
-
корпус:
-
высота- 196 м:;
-
вертшсальный хлирев:с в рабочем папожении- 21 м;
-
диаметр- 50 м;
-
масса поражнем- 41 тыс. т;
-
водоизмещение mрпуса с балластом- 165 тыс. т.
Схема и ос.в:оввые элементы SPAR nриведены на рве. 6.72.
Выбору архитектурно-:копструюивноrо ТШiа пшrrформы было уделено довольно
много внимания: кроме SPAR рассматривались полупоrружв:ые IШю:формы, в том числе
OctaЬuoy (см. раздел 6.7), 1LP, традиционное FPSO с корпусом судовой формы и BUOY
(см. раздел 6.6). Учитывались такие парамеrры, как:
•
rnyбШia моря;
•
rидрометеорапоmч:еСIСИе условия;
•
удапев:в:остъ or берега;
•
необходимость хранения конденсата и его опрузки танкерам в:епосредствев:в:о or
плшформы;
•
экономические по:ка.заrели.
По результатам соответствующей оценки лучшим архитею:урно-:mпструхтивным
типом: была призв:ана SPAR, IrоТОрая и реализуется в настоящее время. Строительство
SPAR уже осущесталяется по ч:астям (mрпус и ВС) в Южной Корее, основвые операции
с этими элементами и SPAR в целом приведены на рис. 6.73 и 6.74.
Как мы видим, при монтаже и установке SPAR Aasta Нansteen надо вьшолнить до­
вольно миоrо сложных МО, что объяс:вяет оrв:осителъио бОЛЪIПИе риски, nрисущие ие
только этой пла:rформе, во и всему их виду. В качестве противовеса этой слож:восm
отметим: симм:етрия: :корпуса SPAR. .лишала ее необходимости вращаrься: под действием
внешних нагрузок в rоризовтальвой nлоскости, как FPSO.
186


Рис. 6.72 . Схема SPAR Aasta Hansteen и ее основные
элеменТЬI:
1 -жилой комплекс; 2 - два крана; 3 - технолоrический
коммекс; 4- факельная стрела; 5- устройство отгрузки
конденсата танкеру; 6 -сnлошная часть цилиндрическоrо
корnуса; 7 - мастинчато-решетчатвя часть корnуса;
8 - райзеры; 9 - ЯШЛ; 10 - блоки для прохода тросов
яшл
Ollepal(IUt с I.:OJIIt:J'Ctмt:
-строится в Южной Корее ;
-грузится на судно н транспортируется в
Норвеrию, в защищенвое место, rде осу­
ществляется ero поворот в вертикальвое
положение;
-в нижнюю ••а сп. корпуса прннвмаетrя
твердый балла ст ;
- корпус ожидает прибытия ВС
-~а••ВС:
Ottepm(tUt с ВС:
-
сч1оится в Южной
Корее ;
-fJIYЗ HTCЯ на судно ;
-
1}Н'IН СПОJIТ11руетrя
в НоJIВеп•ю к кор­
пусу;
-
пеJiесажitвается па
дв е баржи, образуя
катаюtран
..
ОДВТСВ ИИ КОрПуС (рис. 6.74), барЖII ПJШТЯПЛIIВаiОТСЯ,
ва корпус н уходят ;
монтаж ВС с корпусоl\1
Ortepm(mt со SPAR:
-в вeJITIIKЯЛЪHOI\1 положt>юш SPAR б~'K CifJI:Veтrя на Мt>fТОJ•ожденне
(piiC. 6 .-4), ТЯ!\1 ПОДСОеДННЯt>ТСЯ К Прt>ДВ~\рiiТt>ЛЪНО :VCT~\HOBЛt>HHЬII\1
ЯШЛ С fiiHTt'ТII'It'CKIII\IНl}IOfЯI\111 11 BЯK:V")'l\IHЬII\IIIЯKOJIЯI\111 (Jшс. 6 .75), а
также )Н\Йзерам
Рис. 6.73. Основные оnерации со SPAR Aasta Hansteen
187


а)
Рис. 6.74. Наведение катамарана на корпус (а} для
nересадки на неrо ВС, буксировка SPAR с ВС на
месторождение (б) и готовая SPAR с подсоединенными
к ней ЯШЛ и райэерами (в)
Рис. 6.75. Вакуумный якорь nеревозится на
судне (слева) и погружается краном этоrо же
судна на грунт
Эrо давало следующие основвые преимущества:
• не требовались два довольно сложвых подшипви:к:а между вращающейс.и (в силу ее
отсуrствwr:) и веподвижн:ой ча.стями;
• исюпочался: еще более спожвый вeprmor:
Прощаясь с последним видом весьма<акзотичес:кой» плшформы, сообщим, чтоAasta
Hansteen - эrо известная норвежская художница, пис8I'еJIЬВИЦа и суфражистка (пр.им:о
спорrсмев::ка, I«>мсомолка и nросто :красавJЩа!), и жить иа пла:rформе с та:ким именем,
cornacиrecь, rораздо пpwrrвee, чем на бешеной собахе!!
188


8.8 . Пnатформы тиnа BUOY
Такие плаrфор:мы в очень оrраниченном количестве - всего 4 единицы - появились
сравнительно недавно, в 2007 г. (проектант- компания Sevan Мarine). Можно счи­
тать, что идея их возники:овев:ия: носит двойственный - анекдотичес:кий и, вполне
респекrабелъвый, техвический харакrер.
Если вспо:миитъ старый анекдот- <<Как сделать из овчархи бульдога? Оrорва:rъ
ей хвост и набить морду!», - то окажется, что в :ка:кой-то степени он отражает идею
BUOY. В самом деле, если это проделать с FPSO, т.е. попросту спmощитъ его до не­
узнаваемости, то как раз и получится BUOY! Можно пос:rупитъ еще проще - взять
SPAR, прихлопуrь ее сверху и снизу, и nолучить из сваи таблетку (рис. 6.76)! Есте­
ственно, это шутка, более правдоподобная версия, по-видимому, заюпочается опять
в хорошо забытом старом.
В обзоре по буровым судам:, в rлаве, касающейся ледастойких сооружений, :мы
говорили о буровом судие (БС) Kulluk (рис. 6.77), имеющем круrnый в плаве :корnус
и скошенные внутрь борта- дт1 лучшего восприятия ледовой нагрузки. Это БС было
построено более 30 лет тому назад (1983 r., сейчас списано), и его основной, хах гово­
рит молодежь, фИПJI([)й было nолное равенство ледовых и волновых нагрузок со всех
сторон, поэтому оно не требовало ника:ких поворотов в горизонтальной плоскости,
:ках, например, FPSO. <<Блюдце», стиснув зубы, nросто молча соnроТИВJIЯ.Лось сто­
летним льдам. И в этой простоте был залог успеха, поскольку она, в определенной
степени, является сиионимом надежности- не зря угверждают, что «против лома нет
приема», поскольку проще этоrо орудия человечество ничего не придумало! В силу
отсутствия вращения в горизонтальной плоскости Kulluk удерживалось обЪIЧВЫМИ
ЯШЛ в количестве 12 единиц, проходящими через many (защита ото льда), лебедки
которых были равномерно расположены по периметру корпуса.
Поэтому мы рискуем предположить, что та же самая идея была положена в основу
разработки BUOY, только ЯШЛ у нее размещались по борту, nосколъку она не пред­
назначалась для эксплуi:Пации во льдах (рис. 6.78).
Рис. 6.76. Возможно, так и родилась идея BUOY
189


190
Рис. 6.77 . БС Kulluk-
ледостойкое «блюдце»
в Канадской Арктике
заnравлАется с помощью
автоцистерн(!!)
Рис. 6.78. ИдеА и практическое
воnлощение - первенец,
BUOY Plranema Splrlt:
1 - цилиндрический корпус
сВС;2-ЯШЛ;
з - система rибких райзеров
и друrих коммуниквций с ПДК


Т&бп. 6.23. Характеристики построенных BUOY
Название BUOY
характеристики
Piranema
Hummingblrd Voyageur
Goliat
Spirit
Spirit
Spirit
Проект, год постройки
Sevan 300, Sevan 300,
Sevan 300,
Sevan 1000,
2007
2008
2008
2014
Строитель
Yantai Raffels (Китай)
Hyundai
Место эксплуатации
Бразилия Сев. море
Сев. море
Баренц. море
Глубина моря, м
1600
120
400
Добыча,
Добыча,
Добыча,
Добыча,
Назначение
экспорт
экспорт нефти экспорт
экспорт нефти
нефти
нефти и газа
Диаметр макс./по WL, м
66/60
112/90
Водоизмещение, тыс. т
55 (осадка Т= 18 м)
210 (Т= 30 м)
Палубная нагрузка, т
5000
Площадь палубы, м2
2800
3200
9000
Жилой модуль, человек
63
47
57
120
Количество ЯШЛ
9
12
12
14
Добыча нефти, тыс. м3/сут.
4
4
Около 5
Около 17,5
Добыча газа, млн м3/сут.
1,1
Хранилище нефти, тыс. м3
40
43
43
159
Отгрузка нефти танкеру, м3/час
1800
3600
Отсутствие, в силу симметрии корпуса, необходимости вращения под действи­
ем внепmих нагрузок по сравнению с FPSO давало BUOY те же преимущества, что
и SPAR- не требовалось подШШiников и вертшога.
В табл. 6.23 приводятся характеристики построенных BUOY, а на рис. 6.79 - ос­
новНЪiе этапы их строительства.
Приведем описание BUOY Goliat. Как сказано выше, эта платформа была установ­
лена в 2014 г. в Баренцевом море около побережья Норвегии при глубине моря 400 м.
Форма корпуса BUOY напоминает вертикально поставленную <<Катушку» с двумя ре­
бордами: верхняя - волноотбойный козырек, нижняя - в виде выступающей за габа­
рит цилиндрического корпуса пластины, демпфирующей вертикальную качку. 3D-мо­
дель BUOY Goliat и ее основные элементы приведены на рис. 6.80 .
Платформа имеет довольно большие габариты - диаметр только цилиндрической
части составляет 90 м при высоте корпуса 44 м, уП() позволяет разместить хранилище
добываемой нефти в объеме около 160 тыс. м3 -это уже сопоставимо с объемом хра­
нилища нефти на FPSO.
Отгрузка нефти производится непосредственно от BUOY Goliat с помощью одного
устройства (рис. 6.81). Отметим, что швартов в этом устройстве отсутствует- при
грузовых операциях танкер удерживается около платформы только с помощью DP.
Расположение отгрузочного устройства определялось с учетом розы ветров таким об­
разом, чтобы с наибольшей вероятностью танкер подходил к BUOY с подветренной
стороны, т.е. при потере скорости сносился ветром в сторону от платформы, что по­
вышает безопасность.
191


4. Авrуст 2007
2. Июнь2007
Э. Июль2007
5. 2 ноября 2007
6. Транспортировка корпуса на достройку
192
7. Монтажные работы у достроечной
набережной
8. BUOY установлена на точкв
эксnлуатации
Рис. 6.79. Этапы постройки BUOY
по nроеюу Sevan эоо


Рис. 8.80 . 3D-модель BUOY Goliat:
1 -корnус; 2- хранилище нефти;
з- райзеры; 4- ЯШЛ (видны вырезы
в нижней части корnуса для nрохода
ЯШЛ}; 5- устройство для спуска
шлюnок методом свободною падения;
6-жилой коммекс с вертолетной
nлощадкой; 7- nьедестальные краны;
8 - факельная стрела;
9 - nомещение отrрузочноrо
устройства с вьюшкой для rруэовоrо
шланга; 10-технолоrический комплекс
Рис. 8.81. Устройство отrрузки нефти танкеру BUOY Goliat: а) вьюшка для грузового шланrа
(nомещение для вьюшки еще не смонтировано); б) шланг. свисающий с площадки, rде размещена
вьюшка; в) вьюwка уже в помещении, на nереднем nлане оконечность шланга, стыкуемая
с носовым приемным устройством танкере
Рис. 8.82. Челночный танкер, nолучающий нефть от одноrо из отгрузочных устройств BUOY
Voyageur: Шланг, состыкованный с носовым nриемным устройством танкера, идет от вьюшки,
расположенной за факельной стрелой, вторая вьюшка видна на nереднем мане BUOY
На BUOY серии Sevan 300 nредусмаrрев:о два сnтруэоч::вых устройства (рис. 6.81).
BUOY обслуживаются специальными таmсерами, имеющими носовое устройство дт1
приема отrрузоч:ного пшавrа (рис. 6.83).
193


Рис. 8.83 . Обслуживающий BUOY
танкер Hilda Knutsen с носовым
приемным устройством. Длина-
275 м; ширина - 46 м; осадка в грузу-
15,5 м; дедвейт- около 123 тыс. т;
скорость хода- 15,2 уз
При проектировавии BUOY Goliat много в:в:има.н:и.ti было уделено вопросу поведе­
в:wr: та:в:кера при грузовых операциях. После оцевох всех возможных перемещений/
положений та:в::кера был предложен «бав:ан» безопасности (рис. 6.84t такое название
придумали авrоры), которыйt по суrи, состокr из трех зов: зеленой, ще нос танкера
может безопасно находится: при приеме нефти от BUOY, желтой, предупреждающуюt
что танкер подходит к опасной зоне - красной, куда он заходить не может. Таким
образом, трехцветный «банан>> представляет своеобразный светофор безопасности:
горит зелеНЪIЙ свет- опруэка разрешена, желтый- опруэка прекращается:t но mл8JП'
не отсоединяется:, смотрим, куда <<Качнется:» погода, :красный - шланг отдается: и таи­
хер отходит от BUOY.
Ширина зелевой зоны соста:вля:ет 30 м, желтой- 1О м. При определении их разме­
ров и формы «банана» учитывались следующие факторы:
• максимальное отстояние носа таихера от BUOY определялось предельно допусти­
мой дливой отгрузочного шланга, исюпочающей возможность его обрыва;
• минимальное отстояние определялось с учетом допустимого минимального ра­
диуса изгиба шланга (исключение его излома) при условииt что нос танкера при
перемещевия:х. не направляется: прямо иа BUOY, а «смотркr>> по хасаrельвой
х охружностиt отстоящей от корпуса на 50 м (выделено белым иа рис. 6.84);
• ддина «банана>> ограничивается расположением ЯШЛ в плане, чтобы при пере­
мещевиях таихера в процессе отгрузки нефти исключить их ковтакт с грузовым
шлангом.
• С учетом этих о:граиичеиий и получился: несколько причудливый «банан» безопас­
ности, который, по нашему мнению, больше напоминает ручку от пивной кружки,
во, конеч:но, «пивная: ручка>> безопасиости звучит гораздо хуже!
Компанией Кongsberg было разработано программкое <<банановое» обеспечение,
которым снабжается: каждый танкер, получающий нефть от BUOY Goliat. В процессе
отгрузки нефти танкер рабслой DP удерживает свой нос внутри зеленой части «бана­
На>>, а при угрозе поnадания: в краевую зону прехращает отгрузку, отходит от плат­
формы и ожидает улучшения: IМУ.


Рис. 6.84. ссБанан» безопасности
около BUOY Goliat. Размеры даны
в метрах. Оранжевая окружность
диаметром 150 м -зона, в которую
не имеет права заходить танкер,
совершая маневрирование около
платформы. Белый круг- запретная
зона дпя направления носа танкера
на матформу при оттрузке
СектоtJ
)Ш'JI\teЩeHIIЯ .." ,.-
ЯIПЛ
/
Сектор
подхода
рай1еров
Естесrвенно, два отгрузочных усrройства, как это предусмотрено на BUOY серии
Sevan 300, обеспечивают танкеру большую свободу маневра. Он может, во-первых,
выбраrь то из них, подход к которому обеспечит наиболее благоприятные условия:
для шланrовки, а во-вторых, при изменении иаправле:ния ветра в процессе отrрузm,
требующего отсоедииени.и от nлатформы, перейти х друrому устройству и продол­
жкrь грузовые операции. Та:к:и:м: образом, повьппается производительность отгруз­
ки, однако второе устройство стоит денег, поэтому вопрос о :количестве отrрузоч::вых
устройств на BUOY должен решаться на основе технико-эхов:ом:ичесхоrо анализа
с учетом распределения (направление и интенсивность) ветроволновых условий, при­
сущих :конкретному месторождению.
6.7 . Поnуnоrружные nnатформы
Платформы такого тшха (SemisubmersiЬle P1atform - SSP, рис. 6.85) по архитектуре
мало чем отличаются: от традиционвых ППБУ. Основное различие -это, как и у ТLР,
наличие поитонов не юпамаранноrо типа, а обьеДИНJПОщих все стабилизирующие m-
лов:ны (рве. 6.86), что весьма блаrопрwrrно с точки зреНИJI прочности.
Рис. 6.85 . SSP Р-51,
усmновленная на шельфе
Бразилии при глубине моря
1255 м. Водоизмещение
в рабочем nоложении - свыше
80 ТЬIС. т, площадь ВС -
7200 м2• Суточная добыча
нефти -около 29 тыс. МЗ, rаза-
7,2 МЛН f.R, СВАЭЬ СО скважиной
осуществляется с помощью
72 (1) райзеров
195


ШlБУ
Поttтоtt­
катамаа)ан
ЗамЮI)'ТЫЙ
поитон ­
«КВаД)ЩТНЫii»
TOf)
Рис. 6.86 . 3D-модели ППБУ и SSP. Видно, что катамаранный поктон ППБУ у SSP заменен на
«тороидальный», что nозвопило таюке исключить nоnеречные свАЭи (1)
Рис. 6.87. SSP тиnа DDS Bllnd Falth: а) корnус nри nогруэке на трансnортное судно для перевозки
на стыковку с ВС; б} платформа в сборе nри буксировке на место эксnлуатации
Известная ворвежекая компания Aker разработала проекr SSP тиnа DDS (Deep Draft
SemisubmersiЬle- полупоrружная плаrформа с большой осадкой, около 28 :м), по кото­
рому были построены довольно mубоководвые (1250-2000 :м), пшrrфор:м:ы (рве. 6.87).
В настоJПЦее время: компанией Aker ведутся: работы по дальнейшему развитию
этого nроекта, и nроекrируется суперглубоководвая (3000 м) SSP типа DTS (Dry
Tree Semi - полупоrруж:в:ая платформа с надводным за:кавч:ивавием скважшi), та:кже
с очень большой осадкой. Эта платформа (рис. 6.88) имеет следующие освовн:ые ха­
раrrеристmси:
пmршr:а :корпуса, м
его высота, :м
размер колонны в плане, м
масса верхнего строения, тыс. т
196
104,8 (тотцив:а <<ТОра»- 21,5 м)
77
}9Х21,5
30


масса корпуса, тыс. т
водоизмещение в рабочем положении, тыс. т
осадка при этом, м
37
126
45 (!)
По мнению проектантов, использование SSP типа DTS позволяет получить, nри
прочих равн:ых условиях, эхов:омшо массы :корпуса по сравнению с ТLР на 20 %, а со
SPAR- на 50%.
По состоJIНИЮ на 2014 г. в мире насчитывалось около 50 SSP. Из этих Шiатформ
более половины представляли собой переоборудоваввые IПIБУ, возраст коrорых m~о­
гда превышал 40 лет(!). Распределение SSP по rnyбm~e моря приведено в табл. 6.24 .
Из данных табтщы видно, что больпmвство плаrфор:м устанавливалось на отно­
сительно :мелководных :месторождениях. Самой мелководной SSP яапяется Janice А,
устав:овленва.я в 1999 г. в Севервом море при глубине 80 м (nрактически предел для
сооружений полупоrружв:оrо типа), самой rnубоководвой - Atlantis PQ - 2156 м
(2006 r., Ме:ксиханский залив), т.е. в 27 раз больше!
Оrметим, как mобоiПаiТНЫЙ факт, что среди SSP имеется одна пшпформа с корпу­
сом из железобетона (рис. 6.89).
ОрИГШiальвую конструкцию имеет SSP типа Octabuoy (рис. 6.90).
Идея оптимизации Octabuoy, высказанная специалистами Крыловекого Центра
Г.В. Виленским, И.К. Бородаем и другими, захл:ючается в следующем. Сужающие­
си кверху части колонн приводят к тому, что при верrихальной качке Шiатформы на
волнении ее метацевтричес:кая: высота остается неизменной. Эrо, в свою очередь,
приводит к исюпочевшо возможности возникновения ивтенсиввых параметриче­
ских уг.ловых колебаний, и OctaЬuoy становится относительно малочувствитель:в:ы:м
к уr:ловой качке, что было подтверждено соответствующими модельными испыта-
'ltlбn. 6.24 . Расnределение SSP no mубине моря
Количество
lilубина моря, м
матформ
Единиц
%
Рис. 6.88 . ЗD-модель SSP тиnа
DТS и ее пассивный натяжитель
райзвра С ХОДОМ 10-13 М
(справа)
sоои
менее
28
58
50о-
1000
8
17
Итого
1001- 1501- Более
1500
2000 2000
з
7
2
48
6
15
4
100
197


Рис. 6.90 . SSP типа Octabuoy: а) модель; б) строительство КDpnyca
Рис. 6.89 . SSP Troll В
с железобетонным
корnусом, установленная
в1995 г. в Северном море
при глубине oкnno 340 м
Рис. 6.91. Испыmния
модели OclaЬuoy
(штормовые условия)
в гидродинамическом
бассейне Крыловскоrо
Центра. Видно,
что угловая качка
nрактически
отсутствует, модель
стоит вертикально
иия::ми (рис. 6.91). На платформу такой формы соrрудни:ками Крыловекого Центра
получен патент на изобретение N!! 2166455 от 10.05.2010 г.
198


6.8 . Сравнение nnавучих nnатформ
Заканчивая обзор плавучих платформ, мы посчитали целесообразным провести очень
приближенное сравнение всей великолепной пятерки - FPSO, TLP, SPAR, BUOY
и SSP. Сразу отметим, что оmосителъно коррекrно такое сравнение можно выпоJШитъ
только на сугубо качественном уровне - тобые количественные оценки необходимо
производить в рамках соответствующего ТЭО, применительно к условиям фактиче­
ского месторождения или их группы. Только по результатам ТЭО можно окончатель­
но судить о преимуществах и недостатках платформ того или иного типа и готовить
обоснованные предложения для лиц, принимающих ответственные решения.
Тем не менее, раз наш обзор называется аналитическим, попробуем проанализи­
ровать, пусть и на качественном уровне, все известные нам типы плавучих платформ.
Возможно, такой анализ будет полезен в самом начале проеК'111Ь1х работ для конкрет­
ного месторождения с присущими лишь ему природными и иными условиями. Ана­
лиз мы выпоJШили в табл. 6.25 и 6.26. При этом, естественно, оценивались только
технические показатели: если учитывать экономические, то это будет совсем другая
песня.
В табл. 6.26 приведено сравнение МО, выполняемых с плавучими платформами
различных типов при их установке на точке эксплуатации.
Как следует из данных этой таблицы, наиболее малочисленные, простые и относи­
тельно не длительные МО выполняются при установке SSP- буксировка платформы
полностью в сборе и завозка ее ЯIIIЛ. Это достаточно апробированные операции, что
и предопределяет минимальные риски.
Т&бл. 6.25. Сравнение технических nоказателей nлавучих nлатформ
Технические
типы плавучих платформ
показатеnи
FPSO (с буем) TLP
SPAR
BUOY
SSP
Наименьшая - Большая, нет
1. Конструктив-
вертлюг,
вертлюга,
КакуТLР
КакуТLР
КакуТLР
ная надежность nодшипники,
nодшиnников,
буй
буя
2.Риски
морских
Малые
Большие
Самые
Малые
Самые
оnераций
большие
малые
(из табл. 6.26)
Больше, чем
Самая
Незначи-
Неэначи-
3. Степень
уплатформ
неэначительная
тельная-
Примерно, тельная,
подвержен но-
с малой
-малая SWL+
малая SWL как у FPSO малая
сти качке
площадьюWL
+большая
-SWL
натяжение ЯШЛ осадка
SWL
Средняя,
4. Чувствитель- Наименьшая
Большая, за
SWL
меньше чем КакуТLР
ность к палуб-
за счет самой счет малой SWL КакуТLР
у FPSO, но
ной нагрузке
большой SWL
больше, чем
yTLP
5. Возможность Имеется,
Имеется,
размещения не-
довольно
Отсутствует
Отсутствует меньшего Отсутствует
большого
объема, чем
фтехранилища объема
yFPSO
6. Возможность Имеется -и
довольно
ухода с точки
простая, если
Отсутствует
Отсутствует Отсутствует Отсутствует
и повторного
FPSO-caмo-
возвращения
ходнов судно
199


Табп. 6.26. Сравнение МО, выnолняемых с nлавучими платформами nри их установке на точке
Морские операции
Типы плавучих платформ
Состав и характеристики Степень
FPSO
TLP
SPAR
BUOY SSP
сложности (с буем)
Предварительная
Простые
+
+
+
+
установка ЯШЛ
Доставка буя и соединение Сложные
+
сЯШЛ
Заведение буя в шахту,
Сложные +
закрепление
Доставка платформы
Простые
+
+
+
в сборе
Доставка корпуса
Простые
+
+
Переворот корпуса
Сложные
+
Закреnление ЯШЛ на
Сложные
+
+
+
корпусе
Раскрепление на
Очень
+
собственных ЯШЛ
простые
Транспортировка ВС
Простые
+
+
Стыковка ВС с корпусом
Очень
сложные
+
+
Количество МО
4
5
6
3
2
Длительность МО (nри
Малая Боль- Самая
Малая Очень
прочих равных условиях)
шая
большая
малая
Риски МО, с учетом их
Малые Боль- Самые
Малые Очень
сложности и длительности
шие
большие
малые
Наиболее слоЖНЪiе и длительные МО производятся, когда в море стыкуются две
часm IШатформы - корпус и ВС. Это операции, сильно зависящие от погодных ус­
ловий и, естественно, являющиеся самыми рискованНЬiми. Речь идет о ТLР и SPAR,
причем корпус последней IШатформы должен еще и ухитриться сделать «сальто»!
Кроме того, для таких IШатформ требуется выnолнение довольно длительных работ
по монтажу ВС с корпусом и пусконаладочных работ - с этой целью в ряде случаев
рядом с IШатформой устанавливается флотель для проживания многочисленных мон­
тажников.
Какие же интегральНЬiе выводы можно сделать из рассмотренных материалов
и приведеиного анализа по Шiавучим платформам? Да, в общем-то, довольно триви­
альные, но все же:
•
плавучие платформы по архитектурно-конструктивному mпу можно подразде­
лить, конечно, несколько условно, на две большие категории - достаточно тра­
ДIЩИОННЬiе и, скажем так, экзоmческие. К первой категории относятся суда, как
тип извесmые судостроителям очень давно, - FPSO и BUOY (как мы теперь зна­
ем - то же судно, но с оторванным хвостом и битой физиономией!), а также SSP,
поскольку первая ПБУ, использующая принцип полупогруженносm, была создана
еще в 1961 г., т.е. 55 лет тому назад, и к настоящему времени их построено около
240 единиц. К экзоmке, безусловно, относятся ТLР и SPAR;
•
по количеству платформ пальму первенства удерживают FPSO - около 150 еди­
ниц, в том числе по причине быстрого и относительно дешевого их получения при
200


переоборудовании из танкеров. На втором месте достаточно уверенно располо­
жились SSP - около 50 единиц, сочетающих, как нам представляется, умеренную
цену с малой подверженностью волнению. С большим отставанием тройку тради­
ционных платформ замыкает BUOY, всего 4 едишщы, но нам кажется, что они еще
не сказали последнего слова. Экзотические платформы, как и подобает настоящей
экзотике, относительно немногочисленны и в сумме не дотягивают до полусопm;
•
FPSO и BUOY наиболее подходят для размещения хранилшца нефти, причем если
требуется храmшище относительно небольтого объема, то лучшее решение -
BUOY: отсутствие поДIIIИПНиков и вертлюга делает ее более простой и надежной.
Следует, однако, иметь в виду, что на использование BUOY в силу ее относительно
большого максимального диаметра (свыше 100 м) могут налагаться ограничения
по построечным местам;
•
уход платформы с точки при угрозе урагана/тайфуна и повторное ее возвращение
возможно только при использовании FPSO, хотя принципиалъно это можно отно­
сительно просто реализовать и на BUOY, предусмотрев центральную шахту, куда
входит всплывающий буй с ЯШЛ и райзерами;
•
если качка становится очень критичной (районы с неблагоприятными гидроме­
теоусловиями или при использовании технологии подготовки пластого продук­
та, требующей большой степени «неподвижности» платформы), то, естественно,
нужно выбирать из платформ с малой площадью ватерлинии- TLP, SPAR или SSP.
И здесь без соотнесения капитальных затратспростоями (убытками) плаrфор­
мы по причине качки никак не обойтись, хотя можно предположить, что из этих
Шiатформ наименьшую стоимость имеет SSP как самая простая, кроме того, она
довольно «малокачаемая». Тут уместно наnомнить, что компания Aker, сравнивая
металлоемкость (а значит, и стоимость) корпусов SSP с TLP и SPAR, отдает пред­
почтение SSP;
•
только многокритериалъный, комплексный анализ, учитывающий, по возможно­
сти, все аспекrы платформ в их жизненном цикле - при строительстве, морских
операциях и эксплуатации с учетом характеристик транспортной системы, - nо­
зволит окончательно установить преимуществеШIЫЙ тип плавучей платформы
применителъно ко всем условиям, присущим конкретному месторождению, для
которого рассматриваются ее варианты;
•
главенствующая роль в таком анализе должна отводиться показателям, тяготею­
щим к экономике, в первую очередь, капитальным затратам на постройку, и про­
изводительности платформ (оценка простоев по гидрометеорологическим причи­
нам), а также правильному установлению приоритетон при ранжировании крите­
риев по степени важности.
201


7. ПЛАТФОРМЫ В РОССИИ
7.1. Особенности Россиiскоrо wеnьфа м судостромтеnьных
мощностей, nриrоднь1х дn.н стромтеnьства морских нефте­
rааоnромысnовых сооружений
Основные особенности шельфа России указаны в табл. 7.1 . Здесь же приведены ос­
новные особенности российских судостроительных мощностей, где въшолняется по­
стройка МIП'С и их элементов.
Ледовитость отечественного шельфа заставляет создавать МIП'С, приспособлен­
ные к ледовым воздействиям, разным на различных акваториях. Арктический регион
в силу близости к Северному потосу является, естественно, самым суровым, осо­
бенно в морях Восточной Арктики. Шельф Сахалина - самый перспективный мор­
ской регион на Дальнем Востоке - тоже является ощуrимо ледовитым. Даже такие
<<Теплые» моря, как Балтийское и СеверНЪIЙ Каспий также замерзают, но лед в них,
конечно, более слабый, чем в Арктике или на Дальнем Востоке.
Мелководность заставляет весьма критично относиться к осадкам сооружений,
и зачастую приходится увеличивать площадь ватерлинии только с одной целью- обе­
спечить приемлемую осадку, чтобы доставить сооружение к меС'IУ эксплуатации, т.е.
«возить» с собой пустые объемы.
Слабые грунты для сооружений, контактирующих с ними в процессе эксплуата­
ции, причиняют много неприятностей, поскольку трудно обеспечить необходимые
параметры устойчивости, особенно критичные при значительНЪiх ледовых воздей­
ствиях. Кроме того, при слабых грунтах и относительном мелководье необходимо
решать весьма «вредную» проблему размыва донного грунта около контактирующих
с ним сооружений (см. раздел 10).
табп. 7.1. Особенности российского шельфа и судостроительных производственных мощностей
Параметры
1. Ледовитость
2. Глубины моря
3. Грунты
4. Степень
развитости береговой
инфраструктуры
5.Характеристики
производственных
мощностей
202
Особенности
С разной продолжитепьностью перспективные нефтегаэоносные
«морские» площади покрываются льдами различной толщины,
сплоченности и торосистости, а в некоторых районах встречаются
айсберги
В основном, шельф России является мелководным, но в ряде случаев
перспективные структуры залегают и при больших глубинах моря -
несколько сотен метров
В некоторых регионах, например Обско-Тазовском, имеются весьма
слабые грунты, достигающие мощности 14-15 м
В относительной близости к перспективным площадям- малоразвитая,
особенно в морях Восточной Арктики, где она практически отсутствует
Расположение практически в речных условиях, например,
судостроительный завод (ССЗ) «Севмаш» - в устье Северной Двины,
Амурский ССЗ - на Амуре, группа Астраханских ССЗ - на Волге;
неприспособленность ССЗ к строительству крупных объектов целиком
в сборе, в основном, вследствие малой ширины спусковых сооружений;
малые глубины у достроечных набережных;
наличие выводных каналов ограниченной ширины;
стесненность акваторий


Малоразвитая или практически отсутствующая береговая m~фраструктура при ра­
ботах в море заставляет в полной мере исполъзоваrь привцип <<Все мое ношу с со­
бой», и в этом смысле остро стоит задача оптимизации системы снабжения: <<дальше
едешь - дороже везешь».
Неnриспособлев:ность к постройке объектов цел:и:ком предопределя:ет их разбивку
на модули с последующим сращиванием на плаву, а также перенесение части опера­
ций в другие регионы (см. раздел 7.3 .4). К сожалевшо, отечествен:вые судостроитель­
ные заводы проектировались и строШDiсь в те далекие времена, :когда о серьезном ос­
воении шельфа не шло и речи, поэтому они бЫJП1 приспособлевы к выпуску традици­
онной судостроительной продукции- судов, имеющих «обЫЧВЪiе» размеры, в первую
очередь, оr.в:ос:итель:во вебольшую ширину. Правда, в связи с возвращением Кр:ы:ма
м:ы получили ССЗ «Залив» с его большим, широким сухим доком (36Ох6Ох 13 м), что
вселяет определе:нвые надежды, несмотря на то, что Керчь находится довольно дале­
ко от Ар:ктики и Дальнего Востока.
7.2 . Общие сведенин о морских нефтеrааоnромь•сповь•х
сооруженмах в России
На шельфе России к настоящему времени на 9 месторождениях размещено 16 не­
фтегазодобывающих платформ/комплексов (рве. 7.1), распределенных следующим
образом:
•
шельф Сахалина- 6 (на месторождениях: <<Ilилътун-Астохское»- 2, «Чайво» - 1,
<<Лунское»- 1, «Ар:кутун-Дагю>- 1 и ПДК на «Киринском»- 1);
•
Северный Каспий- 7 (на месторождениях: «Ю. Корчагина»- 3 и <<В. Филановско­
rо»- 4);
•
Балтийс:кое море - 2 (:комплекс из щrух nлатформ- добывающей и жилой- на ме­
сторождении D-6);
•
Печорское море - 1 (месторождение «Приразломвое»).
Рис. 7.1. Размещение морских сооружений и rоды ввода в эксnлуатацию платформ/комnлексов
на Российском шельфе
203


Рис. 7.2 . Морские нефтеотгрузочные точечные nричалы
на шельфе России: 1 -Печорское море, вблизи острова
варандей; 2-Татарский nролив, залив Чихачева (де·
Кастри); З- Сахалин, заливАнива (Корсаков);
4- Обская rуба в районе Новоrо порта (терминал в месте
установки nри выпаnнении монтажных работ с помощью
обеспечивающею судна)
Кроме того, имеетси еще четыре морских выносв:ых нефтеотгрузоч::в:ых точечных
причала - два на Севере (Печорское море и Обская губа) и два на Дальнем Востоке
(рис. 7.2). Ови устаноаnевы в:е на месторождеНИJIХ и получают в:ефrь от береrовых
резервуарных парков, куда она поступает как от береговых, так и морских место­
рождений. Таким образом, в настоящее время на шельфе Poccm~ расположено 20 соо­
ружений различного назначения:, так или иначе связанных с вефтегазодобычей.
Доволъво сиротливый пейзаж на рис. 7.1 можно рассматривать с развых сторон.
С одной сrороны, он выm:ядит печально: на та:ком громадном по протяжев:ности рос­
сийском шельфе (по береговой черте около 25 тыс. км) всего 20 разв:ых сооружений,
в то времи как только в одном Мексиканском заливе их расположено 1650, что в 80 раз
больше(!). С освоением собственного шельфа мы, конечно, очень сильно припоздв:и­
лись, в:о, с другой стороны, - какая шикарная nерспектива!
Промьппленное освоение шельфа России началось в 1999 г., когда на Сахалине
была установлена купленная в Канаде и переоборудованв:аJI в Корее стальная плат­
форма Mo1ikpaq. Участие российских судостроителъв:ых предприятий в ее создании
было незиачительвым: проекты спейсера (подставки под опорвое основание) - ЦКБ
МТ «Рубив», проекты морских операций с ним- Крыловекий Центр, изготовлев:ие
спейсера и осуществление морских операций -Амурский ССЗ.


Вторая платформа (сталебетонная) в этом регионе- «Орлан» (рабочая докумен­
тация по метаJШоконструкциям 00 - Крыловекий Центр), тоже second hand - бьша
куплена в США и переоборудована в Корее (значительная часть работ по метаJШошн­
струкциям выполнена Амурским ССЗ).
Железобето:виы:е 00платформ: «Лунс:каю>, «IIил::ь'I)'Н-Астохскаю> и «Беркут» были
построены в котловане, сформированном в ПОР'IУ Восточный (недалеко от Владиво­
стока), а их верхние строения создавзлись в Корее и стыковались с 00 непосред­
ственно на месторождениях.
Платформы в Балrийском море имеют фермеиные 00. Они построены на отече­
ственных. предприятиях, равно как и платформы в Северном Кacmm.
Общие хараперистики платформ/ко:мплексов, установленных на шельфе России,
представлены в табл. 7.2 и 7.3, данвые о ПДК Киринекого месторождения приведены
в разделе 5.4 .
111.бп. 7.2 . Общие характеристики Дальневосточных и Арктической платформ
06щиА вид
Тиn и название
Г.nубина Подrотовка и трансnорт
моря, м продукrа
Нефтедобывающая
30
Подготовка до товарного
rравитационная
состояния, транспорт - по
nлатформа Malikpaq со
подводномутрубопровqцу
стальным кессонным 00
на берег и далее на
и грунтовым ядром
отгрузочный нефтегазовый
терминал «Пригородное»
(залив Анива)
Нефтеrазодобывающая 15
Подготовка отсутствует,
rравитационная
трансnорт пластового
nлатформа «Орлан» с
продукта- по подводному
комnозитным (сталь и
трубопроводу на береговой
бетон) кеосонным 00
комnлекс подгоrовки
Чайво, нефть -далее на
терминал «де-Кастри»,
rаз - nатребитапям Дальнего
Востока
Газодобывающая
48
Подгоrовка отсутствует,
rравитационная
трансnортпластового
nлатформа «Лунская»
продукта- по подводному
с бетонным
трубопроводу на береrовой
четырехкоnанным 00
технологический комnлекс,
затем на завод по
производству СПГ и далее
на терминал с:Пригородное»
Нефтегазодобывающая 32
Подготовка нефти и газа
rравитационная
до товарного сосrояния,
платформа с:Пилыун-
трансnорт- по подводным
Астохская» с беrонным
трубопроводам на берег,
четырехкоnанным 00
затем iрВНСПорт rаэа на
завод по nроизводству спг;
далее - нефть и газ на
терминал «Пригородное»
205


там. 7.2 . Продопжение
Общий вид
Тип м название
Нефтедобывающая
• ---1 rравитационная
1~;:;;;::;:~; ~·__,~_....,. платформа с Беркут»
Foi
С бетоННI::оiМ
Че'ТЪiр&ХКОЛОННЫМ 00
r----~-------. Нефтедобывающая
rравитационная
платформа
«Прираз.помная» со
стальным кессонным 00
и бетонным бамасrом
Гпу6ина
моря, м
35
19
nодrотовК8 .. транспорт
продуiП"'.
Подготовка нефти до
товарного состояния.
Транспорт - no подводным
трубоnроводам на берег,
затем по магистральному
нефтепроводу на терминал
«де-Кастри»
Подготовка нефти до
товарного состояния,
транспорт -ледовыми
танкерами на рейдовые
пере11'У3очные 1<0мплексы
в Мурманске (nеревалка
с ледовых на обычные
крупнотоннажные танкеры),
затем на рынки сбыта
там. 7.3. Общие характеристики Балтийских и Касnийских коммексов
ОбщиА вид
206
Местонахо-.дение,
состав
Балтика
D-6
Фермеиные свайные
nлатформы-
добывающая и жилая,
соединенные
nервходным мостом
Касnий Ю. Корчагина
Свайные платформы -
добывающая
(технолоrическая) и
жилая, соединенные
nервходным мостом
Ю. Корчагина
Отгрузочный комплекс:
слева свайный
стационарный причал,
справа - плавучее
нефтехранилище
В. Филановс1<0го
(1 очередь):
1 - жилая платформа;
2 - добычная;
3 - технолоrическая;
4- райзерный бпок
Гпу6мна
моря, м
25-35
11-13
20
7,4
Подrотовка и трансnорт
продукта
Пластовая nродукция -
смесь нефти и nоп)'ПiОГО
газа - без nодготовки
трансnортируется на
нефте<:борный пункт
«Романова•
Подготовка до товарного
состояния, трансnорт по
подводным трубопроводам:
нефть на отгрузочный
комплекс (см. ниже), газ-
на месторождение
им. В. Филаиовекого
Танкерами на рынок сбыта
Подготовка нефти до
товарного состояния,
rаз - от месторождения
Ю. Корчаrина и,
вnоследствии, Сарматского,
трана~орт no подводному
трубоnроводу на берег


7.3. Даnьневосточные nnатформы
l3.1 . Платформа Molikpaq
Освоение Дальвевосточ:воrо шельфа началось с li1JYX довольно крупв:ых проектов -
«Сахалин:-1» и «Сахали:в:-2», - причем первым <<nошел» «Саха.пив:-2» (рве. 7.3).
В рам:ках реализации этоrо проеюа на Пильтун-Асrохском месторождении необхо­
димо бьшо разместить :купленную в Канаде IIЛЭ.тформу Molikpaq. Высота 00 плат­
формы бьша недостаrочной для установки на месторождении, поэтому было принято
решение увеличить ее за счет строительства нижнего стального основания- спейсера
(nодставки) и последующеrо ero монтажа с пшrrформой (рис. 7.4).
Рис. 7.3. Схема размещения основных объектов по проекту
«Сахаnин·2»:
1 -nлатформа •Пильтун-Астохская»; 2- матформа •Моликnак»;
з- nлатформа «Лунская»; 4- береговой технологический коммекс;
5 - тренесахалинская трубопроводная система;
6 - насосно-компрессорная станция; 7 - терминал отгрузки нефти;
8- нефтеналивной танкер; 9- rаэовоз для nеревозки сжиженного
nриродного rа.за (LNG); 10 -завод по nроизводству LNG;
11 - узел учета и отбора rаза
Ехрог1 Tanker
Рис. 7.4. Схема комnлекса «Витязь», в состав которого входила nлатформа •Моликпак•. Начал
функционировать в 1999 г., в 2008 г. нефтеотrрузочный причал (SALM) и танкер-накоnитель (FSO)
были демонтированы, и нефть от платформы стала постуnать на берег.
1 - спейсер; 2 - 00 платформы; Э - пространство, заполняемое песком
207


УСЛОВНОе ВС
Спейсер
в сборе
"
Палуба
1
00
С пейсер
Рис. 7.5 . Разрез опорнот основания
матформы «Моликпак~
Рис 7.6 . Разбивка спейоера на
блоки, ман. Размеры даны в
метрах
Рис. 7.7 . Схемы буксирных ордеров.
Вверху - для речной буксировки,
внизу - для морской: 1 -тянущий,
ОСНОВНОЙ буксир; 2- одерживвющий
буксир; з- швартов; 4- кранец
Платформа имела в 00 большое внутреннее пространство для песчаиоrо ядра
(рис. 7.5, формируется на месrорождеJШИ), поэтому спейсер nредставпял в плане
форму <<КВадратвоrо» тора со скошеив:ыми уmа:ми и был разбит иа четыре больших
блоха (рис. 7.6). Необходимость разбивки на блохи была обусловлена тем, 'ЧТО стро­
ительство спейсера предусматривалось на Амурсmм ССЗ в Комсомольске-на-Ам:уре,
а ero буксировка по Амуру в пОJПiостью собравв:ом виде была вевозможва вследствие
знач:ительн:ых габаритов по ширине. Бло101, пришвартованвые друг к другу «СПИНIСа­
ми>> (идея специалистов Крыловсi<Оrо Центра), буксировались-по реке попарно, а по
морю поодиночке (рис. 7.7 и 7.8)- в Большой Камень (в районе Владивостока), где из
в:их моитировалея спейсер в сборе.
Попарв:ая буксировка блоков по реке обеспечивала их хорошую устойчивость на
курсе в силу относительвой симметрии ордера, а наличие кормового буксира, <<Впря-
208


Рмс. 7.8 . Фактическая буксировка блоков по реке {а)
и морем (б): 1 -тянущий, основной буксир;
2- одерживающий буксир
жениоrо» в кормовую развилку блоков, - хорошую управляемость и возможность
увел:ичения: скорости бу.ксировхи на пр.я::моли::вейных участках.
Кроме тоrо, в два раза сокращалась nродолжительность речной бу.ксировхи бло­
ков. Фактически она была еще меньше, пocRDJIЬ:к:y идея оказалась настолько удачной,
'ЧТО, несмотря ва предварительвый заnрет одвовремев::в:оrо прохода по Амуру более
одного ордера (больпmе габариты, необычв:ость операции, мели, перехаты), по ре­
зультт-ам успешной буксировки в первый день было получено разрешение на про­
хождение и второrо ордер~ не дожидаясь прибыrии первого в Нихолаевск-в:а-Ам:у­
ре- хонечв:ый пункт речной буксировки.
Естествев::в:о, парв:ая буксировка по морю была признака в:ебезопасвой (доволь­
но интенсивное волнение, практически отсутствующее в реке), и блоки в Большой
Камень буксировались по одному. В Большом Камне блохи собирались в единое соо­
ружение (рис. 7.9), по yrnaм спейсера приваривались баmв:и плавучести и остойчиво­
сти, и он буксировался в Южвую Корею. Там спейсер притапливался, подводился под
находящуюся на плаву платформу, центровался, после откачки балласта прижималеи
к ее днищу и всПЛЬ1вал вместе с вей (рис. 7.10).
Згrем вьmОJIВJIЛась свар:ка спейсера с платформой в единое сооружение, башни
демовтировались, и Шiатформа в сборе буксировалась на месторождение. Там она
погружалась на дно, внутреннее ее пространство заполв:ил:ось песком, и начиналась
эксплуатация (рве. 7.11). Ввимаrельно посмотрите на рисунок: вОJПiение, Суд){ попе­
реднему плаву, вроде бы не такое уж интенсивное, но :как же надо было сложитьси
волнам, чтобы ов:и перекатились через надстройку, вepXН.fl.fl палуба которой от ватер­
ли::mm находится: nримернова высоте 12-этажноrо дома! А если бы волна ударила
с другой стороны, rде расположен визенький жилой комплекс (ов слева, с вертолетной
209


Рис. 7.9 . Спейоер на
сборке в БолЫJJом Камне
Рис.7.10.Плаnфюрма
со mейсером (нижнее
стальное основание} во
всмывшем состоянии
Рис. 7.11. Платформа
Molikpaq во время
эксnлуатации на
Пильтун-Астохеком
месторождении
площадкой)? Представьте, вы после тяжелой буровой сме:ны, увидев в ИЛЛЮМШiаrор,
что море ласково плещется за бортом, выходите с томиком стихов Анны Ахмаrовой
подышать свежим воздухом, открываете дверь, и тут - оба-на!!! Где свежий воздух,
где Аня и, самое rnавное, где вы??? Илmострация на рис. 7.11 прекрасный пример
того, что с морем шутки nлохи, опасность может воз:виквуть буквально из ничего!
После эrого вебол:ьmоrо лирического отступления: возвратимся х техв:ихе.
Ка:к упоминалось, плэ:rформа Molik:paq - первая в России морсхая нефтедобыва­
ющая nлатформа, про:мыпшевная добыча в:ефrи ва :которой началась в 1999 г. Плат-
210


форма представляет собой использовавmееся ранее в арктических водах у побережья
Канады квадршное в nлаиеt со с:кошеввыми уmами, поrружное ледостоЙКDе сооруже­
ние. В 1998 г. ее оо6у:ксировали из моря Бофорrа через Тихий океан в Южную Корею, г.це
переоборудовwm ДJ.UI рабоrы в рамках проекта <<Сахалии-2».
С 1999 по 2008 rг. птпформа, расположен:в:u в 16 км от побережья северо-восточ::в:ой
части Сах~ была це:втраль:вым: обьектом проиэводствев:во-добывающеrо mмплек­
са <<Вит:аэь», в состав :кoroporo входили такженеледовый та:в:кер «Оха» для хранев:шr
и отгрузки нефти экспорmому танкеру, однОЯJ«>РВЫЙ причал и подводный трубопровод,
по :которому нефть от nлатформы поступала ва «Оху». На :комплексе вьmалнялись бу­
рение, добыча и отгрузка нефти, но лишь ОIСОЛО шести месяцев в rоду, в безледовый пе­
риод. пос:кольку отrрузоч:вый :комплекс ве мог противостоять довольно тяжелым льдам
Oxoтcmro моря.
Однако такая: mвцеrщия: была явно веудачнойt пос:кольку nрибыль поступала только
половину всеrо врем:евиt а остальвое время: вr.шделец терпел убытки от содержания nро­
стаивающею :комплекса. Поэтому с декабря 2008 г. пmпфор:ма paбoraer в :круmоrодич­
вом: режиме, и нефть с нее по nодводному трубоnроводу пoctyiiaer на берег и далее че­
рез травесахалинскую трубоnроводную систему на терминал отгрузки нефти :комплекса
<<Пригородвое» (залив Анива).
ОсиовВЬiе характеристики платформы Molikpaq:
-
ширина по днищу- 111 м, по палубе- 120 м;
-
масса без песчаного ядра- окnло 37,5 тыс. т;
-
высота с буровой BЬIIIIRDЙ - 1О1 м;
-
обьем песчаного ядра- 278 тыс. м:3
-
жилые помещения:- на 134 поСТОJIВВЫХ и 30 времеввых членов эюmажа;
-
э:к.сплуаrациоввые скважи:вы: 13 в:ефrедобываю~ шесть ва:снетm:еJIЬиых- одна
дпя: газа, четыре для воды и одна дпя: шлама;
-
суrочная производительность по в:ефrи- 14,3 тыс. т; по поnутному газу- 2,1 млв: ИЗ.
В за:ключеиие зададимся вопросом: что же собственно за сооружение представmrет
coбoйМolikpaq? Суди по внешнемувиду- вполв:ереспектабельваяледостойюurпmпфор­
ма rравитационноrо типа со всеми приличествующими случаю атрибуrам:и (рис. 7.12).
Рис. 7.12. Платформа
(искусственный остров?)
Molikpaq во льдах Охотскоrо
моря: 1 - 00 с ледоотбойным
козырьком (кpaa-toro цвета);
2 -жилой комплекс с вертолетной
nлощадкой; 3- буровой
коммекс с виtпериэированной
вышкой; 4 - технологический
коммекс с факелыюй стрелой;
5 - nьедестальные полноповоротные
nалубные краны
211


Если бы у нее было сплошное днище, то определение <mлаrформа» звучало бы одно­
значно- достаточно JПШIЬ добавить слова «с песчаным балластом». Однако двшце
у платформы предусмотрено только по «бублику» (спейсеру), в середине - <<ДЫр­
ха», поэтому плаrформу с успехом можно классиф:ицировшъ и ка:к искусствениы:й
остров с песчав:ым ядром, окоmуре:в::в:ый стальвы:.ми повтов:а:мх. Но у искусстве:в:ных
островов, :ка:к: nравило, не бывает стальной верхвей nалубы- зачем лиmв:ие расходы?
Оборудование можно разместит и в:а «суше» - грунтовом основа:вии. Так кто же ты,
Mo1ikpaq? Решайте сами, уважаемые читатели!
7.3 .2 . Платформа «Лунская>•
Платформа <<Лув:схаJI)> была установлена в июне 2006 r. в:а Лунеком газовом место­
рождении в Охотском море в 15 :км от nобережья при mубине 48 м. 00 платформы
nредстаашrет собой железобетонную :конструкцию rравитационв:оrо типа с четырьмя
опорами, на :которых располагается ВС. Бурение скважин предусматривается через
одну из опор, через другую проходят трубопроводы для отгрузки продукции в:а берег,
в двух оставшихся опорах размещаются насосы и другое оборудование. Основвые
характеристики плшформы:
•
опорное основание:
-
высота- 69,6 м;
-
масса 103 тыс. т;
-
размеры IIЛИТЬI -lOSx88xlЗ,S м;
•
колонны:
-
высота колов:в:ы - 56 м;
-
наибольший диаметр - 20 :м;
•
масса верхнего строения- 21,8 тыс. т;
•
экипаж - 126 человек;
•
суточная производительиость: no газу- более 50 мл:в м3, по попуrным ковдевеату
и нефти- около 8 тыс. :МЗ.
Сrроительство 00 компаниями Aker Кvaerner Techno1ogy AS и Quattrogemini ОУ
методом скользящей опалубm осущеСТJШJШось в :котловане, сформированном в пор:rу
Восточный (недалеко от Владивостоха, рис. 7.13).
После заверmеИИ.fl строительства nеремычха бьша раз:м:ыта, 00 выведено из :кот­
лована (рис. 7.14), оrбу.ксировано в:а месторождение и там, в июне 2005 г., поrружево
на донвый rрунт (рис. 7.15).
Рис. 7.13. Формирование котлована для строительства 00 платформ
212


Рис. 7.14. Оnорные основания
nеред выводом из котлована после
размыва перемычки и эаnоnнениR
ero водой.
На nереднем мане- 00 матформы
ссЛунская», на заднем - nлатформы
ссПилыун-Астохская•. Стрелкой
nокаэано наnравление вывода
Рис. 7.15. Буксировка (а) и поrружение 00 с дифферентом на донный грунт (б)
Рис. 7.16. ВС в оборе на
бврж:е, непосредственно nеред
трансnортировкой. В корме­
nортовые буксиры
ВьmОЛНJШось подкmочевие 00 к предварительно уложенному подводиому тру­
бопроводу до берега, затем: осуществлялось строительство защиты грунта от размы­
ва (:каменвu наброска), и вьmолнялись операции по стьпrовхе с ВС. Построевное
в Южной Корее ВС бьшо погружеио ва Т-образную баржу, трансnортировано к 00
(рве. 7.16) и заведено между его коловвами (рис. 7.17). После этого баржа притаwm­
валась и ВС перемещалось на колонны 00 (рве. 7.18).
213


Рис. 7.17 . ВС на барже
nеред вводом между
колоннами 00
Рис. 7.18. ВС nересаж:ено
на 00, баржа выведена
из-под ВС, и буксиры
разворачивают ее дnА
обратной трансnортировки.
На барже хорошо видна
ферменнаА трубчатая
конструкция - временный
фундамент, на котором
размещалось ВС
Рис.7.19.Полупо~ой
флотель (сnрава),
соединенный с платформой
ссЛунская» переходом
В связи со значительным объемом работ по :монтажу 00 с ВС, требующих боль­
шого числа персонала, около платформы установили флотель полупоrружноrо ТШiа
(рис. 7.19), и после nриемосдаточ:ных испытаний в декабре 2008 г. <<Лувскаю> была
введена в эксплуатацшо.
Две друrие сахалинские nлатформы с 00 из железобетона (<dlильтув-Астохская»
и «Бер:куr») по архиrе:к:rуре и МО при:вципиально :н:ич:е:м не отли:чаются от <<Лунской»t
поэтому мы не стали nриводить их описание. Отметим толыrо, что nри вьmOJmemm
МО с платформой «Бер:куr» был установлен :мировой ре~rорд по общему весу шпе­
rрированного BCt наведенного и устаиовленного на 00 в открытом море. Вес этой


:конструкции составлял 42 тыс. т, она включала более 1900 км кабелей и около 100 км:
трубной обвязки. Количество скважин также довольно внушительно- 45, в том числе
28 нефтедобывающих, 16 водонагиетательных и одна ддя: закачки пшама. Производи­
тельность nлатформы по нефти составляет 12 тыс. т/сут., мощность основной элек­
тростанции из четырех rазотурбоrенераторов - 60 МВт, а резерввой (4 ДГ) - около
16МВт.
lЗ.З. Платформа ссОрпан)• (Проект ссСахапин-1 »)
Схема размещения основных объекrов проекта «Сахалин-1» приведена на рис. 7.20.
Платформа «0рлаю>, первовачально носившая название G1omar Beaufort Sea I,
была построена в 1983-1984 гг. в Яnонии и предназначалась д;ля бурения поис:ко­
во-разведочных скважив. В 1984 г. платформа была отбуксирована и установлена
в море Бофорта (США, mтar Ашrска), ще в период с 1984 по 1997 гг. пробурила шесть
разведочных скважин. В результате ее эксплуаrации было практически дохазав:о, что
:конструкция nлатформы довольно хорошо адаnтирована к крутогодичной эксплу­
аrации в суровых арiсrИЧеских условиях. Заrем платформа была приобретена для
исnоЛЬ30:ваниJI в nроекте «Сахалии-1» и nереоборудована в Южной Корее из разве­
дочной в добычвую. После этого она была установлева на месторождеиии «Чайво»
(mубива моря- 14-30 м), которое находится: к северо-востоку от береrов Са:халива.
ГЛубина моря на участке установки платформы- 15 м. Месторождение было введено
в эксплуатацию в 2005 г. Схема платформы и ее основные элементы приведены на
рис. 7.21 .
Объем работ по переоборудованию был очень значительным, и после его заверше­
ния: от платформы осталось практически только ее 00 (рис. 7.22).
Основные характеристики платформы «Орлан»:
-
железобетонвый опорный блок -71,3х71,Зх13,4 м;
-
палуба из двух стальных барж 9Ох9Ох8 м;
-
донвак плита 95х9Ох8 м;
-
водоизмещение порожием 59,5 тыс. т;
-
протяженность скважин no стволу до 7500 м.
Рмс. 7.20. Схема
размещения
основных
объектов
проекта
ссСахаnин-1 ».
БУ ссЯстреб» -
береrовая
установка
для бурения
накпонных
скважин
215


Рис. 7.21 . Схема и основные элементы
матформы «Орлан»:
1 - нижняя часть 00 - стальная опорная
мита; 2- средняя часть 00- железобетонный
оnорный блок; З- верхняя часть 00 из двух
стальных барж; 4 - ВС
Рис. 7.22. Платформа «Орлан» до переоборудования (а) и после (б)
Некоторое представление о буровом оборудовании плв:rформ:ы можно nолуч::ить из
рассмотрев:ия рис. 7.23.
Следует отметить, что на месторождев:ии «Чайво» с берега БУ <<Ястреб» была nро­
бурека самая nротяжеивu no стволу скважина в :мире - 13 500 м, с rоризошальв:ым
участком длиной 12 033 м. Для бурения: сiСВаЖИНЬI потребовалось 156 суrок, т.е. m:м­
мерческая скорость бурения: составила около 2600 м/:мес. - очень хоропmй результаr
для столь проrяженной скважины.
На плаrформе было предусмотрено тобопытиое решение по защите спасательных
mmопо:к: над ними установлена арочная конструкция, nредохраняющu шлюпки от
падения относительно крупных предмеrов nри авариях (рис. 7.24).
Платформу обслуживают два ледокольвых судна - «Кигориаю> и <<Витус Беринг»
(рис. 7.25).
Любопытиое я:вление набmодалось nри эксплуатации плв:rфор:мы «Орлан>>: при
дрейфе льда в направлении на плоский борт 00 около него формировалось довольно
216


Рис. 7.23. Кабина бурильщика­
ссмозг» бурового комплекса
(в центре) и некоторое ero
оборудование
Рис. 7.24 . Арочная защита
спасательных шлюпок
Рис. 7.25. Суда,
обсnуживающие
nлатформу ссОрлан•.
Вверху - дежурное судно
ссКиrориак», внизу -
судно снабжения ссВитус
Беринг•
217


Рис. 7.26. Ледовое
образование около
00 платформы
•Орлан»
практически
послесхода
ледовоrо nокрова.
Стрвлt<Dй покаэано
направление
дрейфа льда
обширное ледовое образование (рис. 7.26), так же :как: на месторождении Кашаган
в Каспийском море (см. раздел 3.7). Из рисувка видно, что mиpm~a образования nри­
мерно равна ширине 00 на уровне ватерлинии - около 70 м, ero длина составляет
около пяти mиpm~, т.е. 350 м, а высота «съела» весь вертикальный хлиреис (6,4 :м): лед
находится вьппе дв:ища барж, из которых сформирована вepx:&JlS часть 00.
Это образование формировалось с одной стороны пла:rформ:ы- навстречу дрейфу
льда, которому nри от:в:осительво большой ширине плос:коrо борта 00 nросто не­
худа было девпься, кроме как, ломаясь, «расти» вверх (IIЛoxoe обтекание условной
пластины, поставлевной поперек ледового <<потока»). Так как отгрузки продукга тан­
керам or плаrформы не предполагалось, а суда снабжения могли спокойно заходить
в ПОЛЬIIIЬЮ, образующуюся за <<КОрмовой» стен:кой 00, то особых хлопот это ледовое
образование во время эксплуатации не доставило, к тому же летом, благополучно
растаяв, оно исчезало.
Авалогичное .sвлев:ие было отмечено и при эксплуатации платформы «Приразлом:­
наю> (см. далее), во там наличие трущегос.я: о борт «слона>> nредста:аmшо некоторую
опасность дл.я: отrрузки нефти танкерам, которая предусмотрена непосредственно от
nлатформы.
7.4. Пnатформа «Прирааnомная»
Приразломное месторождение расположено ва шельфе Печорского моря в 60 км се­
вернее поселха Вараидей (рис. 7.27).
Ближайший (320 км) крупвый порт- Нарья:н-Мар, устье Печоры. Извлекаемые за­
пасы нефти составmпот более 70 мли т. В 2011 г. на :месторождении была установлена
мopciWI ледостойкая стациоиарвая nлатформа (МЛСП) <<Приразло:мнаю>, в декабре
2013 г. началась добыча нефти, в аnреле 2014 г. опружена ее первая партия, а всего
в этом же году было добыто 300 тыс. т. Схема и основные элем:евты МЛСП приведе­
ны ва рис. 7.28.
МЛСП имеет следующие основвые характеристики.
•
опорное основание:
-
длина- 126 м;
-
ширина - 126 м;
-
высота - 36,5 м;
218


ПЕЧОРСКОЕМОРЕ
о. Колrуев
Платформа «Пр11ра·щомю1я» •
Рис. 7.27 . Место установки платформы ссПрирвзломная». Красной точкой показано расположение
Варандейскоrо морскоrо нефтяноrо отгрузочною причала
Рис. 7.28. Схема
и основные элементы
nлатформы
ссПриразломная»
•
•
Жнлой коъшлекс
В сn оl't Оr!'lтельный
1\IOдyJtъ
высота rабарИ'Лiая - 141 м (выше пирамиды Хеопса!);
водоизмещение, масса и осадка:
до бетонирования- 120 тыс. т (осадка- 7,7 м);
после бетонирования- 250 тыс. т (осадка- 16,7 м);
Буt1овой , техн олоГ II'I е­
ск нii н -э неiJГети••еrк нii
коъшлексы
Кессон с XIJИИII­
лllщe!ll нефт11
при стоявке на точке- 506 тыс. т (глубина моря- около 19 м);
• обьем нефтехранилища- 124 тыс. м3;
219


•
круглогодичная оотрузка нефти - «мокрым» сnособомt путем замещения заборт­
ной водой;
•
переопал - 200 человек.
Эта платформа <<уМеет» делать все:
-
бурить скважины;
-
выnОJШЯТЪ nодготовку продукта скважин до товарного состояния;
-
хранить подготовленную нефть в собственном хранилшце;
-
производить ее оотрузку в танкеры неnосредственно от IIЛатформы с nомощью двух
диагонально расположенных устройств, не прерывая процесса бурения скважин.
Такого универсального набора функций не имеет ни одна платформа в миреt одна­
ко давайте не будем умиляться по этому поводу (axt какие мы рекордсмены!)t а попро­
буем разобраться в сложившейся ситуации. В приведеином выше перечне имеется, по
крайней мереt одно сочетание двух весьма опасных «назначений» - бурение скважин
и оотрузка нефти. По этой причине на всех зарубежных платформах данное сочетание
на одной платформе никогда не встречается - слишком высоки риски совмещения
таких опасных производств. Поэтому оотрузка нефти от платформ, выполняющих бу­
рение эксплуатационных скважин, производитсяt как правилоt через морские вынос­
ные причалы, удаленные от взрывооnасной платформы на достаточное расстояние.
Следует отметить, что в самом начале работ по Приразломиому проекту в схеме обу­
стройства присутствовал ледостойкий оотрузочный нефтяной причалt удаленный от
платформы на 3 км. Однако в процессе проектирования он исчезt и это было сделано,
естественно, не ради достижения «рекорда» по назначению, а по весьма прозаиче­
ской причине: кто-то решил сэкономить капитальные заrраты на оотрузочном «апnен­
диксе»t удалив его. Попробуем разобраться, к чему кроме увеличения каnзатрат при­
вело решение организовать около Приразломной платформы выносной оотрузочный
причал.Это,восновном:
•
существенное уменьшение рисков, особо критичных в ледовых условиях (прин­
ципиально исключается столкновение опасного танкера с опасной платформой);
•
возможность увеличения осадки танкера (причал выносится на большие глубины
моря) и, соответственно, его грузоnодъемности, что положительно сказывается на
провозосnособности и экономичности транспортной системы;
•
создание наиболее благоприятных условий для оотрузки нефти танкеру путем раз­
мещения на выносном причале полноповоротного верхнего строения, обеспечива­
ющего полную независимость оотрузки от изменения направления действия внеш­
них сил, до полного кругового вращения танкера в процессе выполнения грузовых
операций. Не требуется перешвартовки танкера в ледовых условиях (довольно ри­
скованная оnерация), что сокращает время его погрузки;
•
ощутимое упрощение платформы и некоторое сокращение каnзатрат на экономии
одного из двух устройств оотрузки нефти (второе мы условно поставим на вынос­
ной причал);
•
отсутствие ледовых образований (причал может иметь форму, близкую к круглой
в плане, обтекаемой для льдов, как, например, Варандейский причал с восьмиу­
гольным 00), что принципиально снимает все вопросы, связанные с безопасным
подходом и бесконтактной швартовкой танкеров.
220


Рис. 7.29.Сhтрузка
нефти танкеру:
а} ОТ ВЫНОСНОГО
морского причала
ссВарандей»;б)от
nлатформы
ссПриразломная»
Рассмоrрим рис. 7.29, r;це показана отгрузка нефти or выносного причала и or
платформы.
Внешне все вЬIГЛЯДит примерно одинаково, как на АЗС: и там и там есть <<рука)}
(стрела), которая держит <<ПИСТОЛет>> (оконечное устройство нефтеотrрузочного
шланга), вставленвый в «баю> (носовое приемноеустройство танкера).
Однако, как от:мечалось, имеется: nр:ивц:и:пиальвое отл:ичие: танкеру, получающему
нефrь от Лукойловекой «заправхи», ничего не мешает валъсирова:rь вместе со стре­
лой вокруг причала с:коль угодно долго, во, отгружаясь от Приразломной пла:rфор:мы,
ов при повороте неизбежно столкиется: с бортом платформы (дли:ва по ватерлинии
около 100 м), что, естественно, ведопустимо.
Теперь на одву чашу весов положим пвть преимуществ вьmосвого причала, а на
другую попробуем положить некий аналог увеличения: капзатраr на их реализацию.
Чтобы обойтись без ТЭО, мы вместо денег положим на другую чашу весов Феми­
ды, в качестве аналога стоимости, массу причала. Суммарная масса причала «Вараи­
дей»- 1О 300 т (9000 т- 00 и 1300 т- верхнее строение), что по сравнению с массой
Приразломной платформы (120 тыс. т без бетонного балласта) состаiШЯет всего око­
ло 9 % (минус эхоном:ия: на одном устройстве, минус возможная: эmном:ия: на травс­
портной системе, правда, шпос затраты на подводный нефтепровод от платформы
до nричала). Тах что же перетинет? Доста:rочно риторический вопрос, но поnробуем
предnоложить, что перевесить должен здравый см:ысл: нел:ьзя э:коно:мить на :копейках,
рис:куя потерять рубли!
Мы, естественно, ве будем делать ника:кой трагедии из сложивmейся ситуации:
весь опыт освоения: морских месторождений - это трудное движение к прогрессу,
даже путем «проб и оmибою>. Для вас, стоящих лиmь в начале собственного, м:ы ва­
деемся, длии:воrо пути, самое главвое учиться:, учиться и учиться: (вроде, мы это уже
rде-то слышали?), в том числе и на собствениых ошибках, чтобы их не повторять
впоследствии. А ДJIJI студентов, будущих проектаитов платформ, сказанвое вьппе яв­
ляется: прекрасным примером того, что к проектирова:вию платформ надо подходить
комплехсв:о и уч:иты:вэ:rь все аспекты этого многотрудного искусства, включая: осо­
бенности транспортио-техв:олоrич:еских, довольно сложных систем (рис. 7.30).
221


Выделение нефти ю пр одук-га , до­
ведение ее до товарного состояния
Хра нение нефтн до
прибъm1я танкера
Перекачка нефти че­
рез КУПОН танкеt>У
Продукто­
вый nласт
Линейный пеле­
довый танкер
Рынкн сбыта
•
П еревалоч­
IШЯ ба·3а 8
l\ I~·рманске
•
Челночный
ЛС~ОRЫЙ
ташсер
•
Насосная
ста нция
1\"УПОН
Пода•1а на т-ан кер ш вартова н шланга и его поддерЖ<1НИе в
nроцессе отгрузки нефти, отележивам не перемещений танке1>а
Рис. 7.30 . Схема трансnортно-технологической системы nлатформы «Приразломная»:ТК­
технологический комплекс; НХ- нефтехранилище; КУПОН- комплекс устройств прямой отгрузки
нефти танкеру (рис. 7.31)
Рис. 7.31. КУПОН. Отгрузочный шланг, подвешенный на стреле крана (а), и отгрузка нефти танкеру (б)
Сrроительство плm:формы вьшолвялосъ в Северодвинске ва «Севмаmе». В силу
ограниченных возможностей завода 00 плm:формы не мorno быть построено цели­
ком:, а было разбито на четыре модуш1. Модули строилисъ в цехе и через IПJПОЗовое
устройство nоочередно выводилисЪ на акваториюt где стьпсовалисъ в:аплаву веди­
ное сооружение, затем: отведевное :к достроечной набережной. Куппевная nлатформа
<<.Хаттою> была рас:креплев:а на временное базирование в Кольс:rrом заливе, где впо­
следствии с нее демонтировали ВС. ВС погрузили на баржу BOSS 6000 (рие. 7.32)
и перевезли на «Севмаm>> для передвижения: ва 00 Приразломной платформы.
Некоторые этапы операций с ВС плаrформы <<Xarroю> на «Севмаше» похазаиы на
рис. 7.33 .
После того :как на 00 было передвинуто ВС плаrфор:мы <<Xarroю>, основание от­
вели к набережной ДЛJ1 достройки, затем: вачались МО с nлатформой в сборе. Проех­
тирование МО было поруч:ево Крыловс:кому Цевтру, и специально сформировавиый
дпя: этих целей творческий коллеК'ПiВ под руководством rnaвнoro констру.ктора по
морским технологиям Ю.И. Обидив:а пристуmш к многотрудиому делу.
222


Рмс. 7.32. Баржа ВOSS 6000, заведенная между колоннами nлатформы «Хаттон» в Кольском
заливе для демонтажа ее ВС: а) носовая часть баржи; б) кормовая часть
МО с МЛСП представлялись нам очень значимыми по следующим основным при­
чинам:
• платформа ЯВJJJiется первым морс:ким добЬIЧВЬIМ, весьма крупногабаритным, не­
фтеrазовым аркrическим сооружением, полностью построенным Судпромом. Она
была долrожданным ребенком, пусть и родив:mи:м:ся в муках: менялея проект и за­
казчики, пршmмались спорные решения, например, с ВС плаrформы <<Хаnон»,
nереносилось место заполнения МЛСП бето:нв:ым: балластом и т.п. Но :ка:к мать
mобит своего первенца, так и мы mобим свою, отечественную <diриразломную»;
• по составу, сложности и специфическим условиям вьmоJПiения, вюnочая организа­
ционные, МО с этой пла:rформой не имеют аналогов в :мировой практике, и многие
решеНШI приходилось раэрабаrывать с нуля:;
• мноrоШJановость МО, проводимых в различвых природных условиях, требовала
привлечения значительного количества организаций и координации их деятель­
ности;
•
большое I<ОЛИЧество непростых. соmасований с 8 разл:ич:в:ыми орrаниз8.ЦИJ11\01,
вiСЛЮЧая надзорные органы, штаб Северноrо флоrа, службы Мурманска, :компанию­
оператора МО - G1oba1 Мaritime, Заказч:иха - («Севмаm») и Гензаказч:и:ка
(000 «Газпром нефть»);
• в силу мелководности акваrории «Севмаша» балластировка МЛСП бетоном
не мorna быть проведена на этом предприятии и осуществлялась в другом регио­
не - Кольском заливе (Мурманск, 35 судоремоВ'I'ВЫЙ завод - СРЗ);
• по ряду причин фактический состав буксирных судов lJli.Я буксировки платформы
с завода-стро:ителя («Севмаш», Северодвинск) в Мурманск и из Мурманска на ме­
сторождение был определен уже после разработки и соr:пасовав:ия проекта МО,
nоэтому в него «на ходу» вносились соответствующие изменения;
• сжагые сроки проведения работ в 201 О г. и их выполнение поздней осенью в сезон
осенних IIIТОрмов.
Все это определило повышенное внимание ПАО <<Газпром» и отчасти правитель­
ства РФ к выполнению МО, а на плеч:и проектантов навалился такой rруз ответствен­
ности, ч:то :мы казались себе атлантами Эрмитажа, держащими небо. Вспомните Го-
223


Баржа вoss 6000 с вс
nрибыла из Кольского залива
Буксировка баржи в сборе
к набережной завода
Подведение ОДНОГО ИЗ двух
ПОНТОНОВ •IЪлИаф» ПОД ВС
Вывод баржи из-nод ВС
Заведение nод ВС конструкции для обеспечения его
nередвижения на 00
Комnлекс •баржа + ВС + 2
nонтона»
ВС на оонтонах nришвартовано
к набережной
Буi<Q1)0Вка 00 к месту
поrружениА на rрунт
Передвижение ВС на поrруженное 00
Рис. 7.33 . Некоторые операции с ВС •Хаттон~+ и 00 •Приразломной» на «Севмаше»
родницкого: «Держать его махину- не мед со стороНЫ)>. А масса <<Махины>> составля­
ла четверть миллиона товиt которые очень сильно напрягали в:аmи сm~ны, nри этом
сложнейшие МО с ней были далеко ве мед! На рис. 7.34 nриведевы схема и основвые
фазы выполве:н::ия: МО.
2U


БАРЕНЦЕВО МОРЕ
Рмс. 7.34. Схема выполнения и основные фазы МО с МЛСП «ПриразломнаR»
Рмс. 7.35 . Схема
акватории и каналов
«Севмаша»: 1-
МЛСП; 2- акватория;
з - выводной канал;
4 - мора<ой канал
t;\ На вьпод в Двввс.:ий
~ залив и Белое море
Как следует из приведевиых данных, МО с МЛСП осущеСТВЛЯJIИсь в трех морях
и в трех различных регионах- на акве:rории «Севмаmа», в Мурманске, в основном на
акввrории 35 СРЗ, и непосредственно на ШIМ.
Для. оценки потребной тяти буксирных судов, а таюке поведев:ия: МЛСП в услови­
ях буксировхи по морсхому каналу прот:s:жен:в:остью около 14 хм (вывод с акватории
«Севмаmа») и при движении ва rnубокой воде (две осадки) был вьmолв:ев комплекс
модельных исiiЫТавий в гидродивамичесiСИХ бассейнах Крыловскоrо Центра. Общая:
потребная тя::га буксирных судов ахазалась равной о:коло 600 т, движение по :кана­
лу оrраиичивалось скоростью 2 уз при ветре 5 м/с и выссrrе волны О,7 м. Мы очень
беспо:коились за проход МЛСП по стесненной акватории «Севма:ша>>, особенно за ее
поворот при переходе из выводного кавала на морсхой (рис. 7.35), учитывая болыпие
инерцион:в:ые характеристики платформы.
225


11Б 1
1\ffi 2
~BI ПБЗ
МБ1
11Б 2
1\ffi 3
11Б 4
1\ffi 4
Рис.7.36.Теоретический
буксирный ордер для
nрохода МЛСП по каналам:
МБ- морской буксир;
ПБ- портовый буксир.
Тяга буксиров nринята
одинаковой и равной,
соответственно, 200 и 50 т
Габа1нпы 01Ще1}а: длина- около 425 111 , Шltрпна - около 155 111
] . 0C11IOHOC1-:fl /11ЛСП С C&ICOOHO.;}t m-
нши, nоворот МБ lu 1 на ~90°
~
\
--
--
2. И:мtенение кoн.фu.·ypш(tttt ордfра
\
\:2
-
-
-
\1\
\
Движение
ордера по
каналу с
nомощью
МБ1и2.
Поnеречные
ПБ удерживают
МЛСПот
воздействия
бокового ветра
-
Начало движения
ордера с помощью
МБ1и2.
Одерживающие
МБЭи4
nерестраиваются
вnроцессе
движения ордера
Рис.7.37.
Прохождение
поворота с
выводного на
морской канал
без поворота
МЛСП- за счет
перестроения
МБ без их
отшвартовки
от nлатформы
Был сформировав буксирвый ордер для прохода по каналам (рис. 7.36) и предло­
жена схема названная «Поворот без поворота>>J коr:ца платформа вьшолн:яла поворотJ
как ни странно это звучит, оставаясь на месте -только за счет перестроения буксир­
ных судов ордера (рис. 7.37)!
После nрохождеНИJI морского ка:вала портовые буксиры уходили и ордер перестра­
ивался для морской буксировхи до Кольского залива (рис. 7.38).
Однако действительность оказалась значительно :круче теоретических оцевох,
и с учетом за:mrrости буксирных судов и других обстоятельств бьш сформирован до­
статочно разношерстный (<<Я тебя слепила, из того, что бьшо, а потом что бьшо, то
и полюбила!») фахгический ордер для бухсиров101 в Кольский залив, которая была
благополучно осуществленапоздней осенью 2010 г. (рве. 7.39).
Большие трудности нас поджидали в Кольском заливе при раскреплении МЛСП на
акватории 35 СРЗ. Естественно, эта акватория не была подготовлена к приему столь
специфического сооруженИ.II, и особенно мешала ее мелководность вблизи 19 прича­
ла 35 СРЗ - в месте предполагаемоrо раскреплеНИJI МЛСП (осадка после nриема бе­
тонного балласта - около 17 м). Кроме того, причалъные тумбы не были рассчитаны
226


Три тянущих морских буксира (МБ) по 200 т.
МБ 4 с такой же тягой иrрает роль судна
соnровождения. Всего тяга - 600 т
МБ2
Рмс. 7.38 . Теоретический ордер дпя буксировки
МЛСП в Коnьекий залив, сформированный из
тех же буксиров, что и для прохода по каналам
Рмс. 7.39 . Фактический ордер nри
буксировке МЛСП в Кольский залив.
Снизу- вверх (тяrи):
«Каnитан Мартышкин» (80 т)
«Нефтеrаз 57» (88 т)
«ИМС» (145 т)
о:Владисnав Стрижов» (165 т}
«Нефтеrаз 61 » (88 т)
«Пасвик• (88 т}
Всего тяга - 654 т
на усилия, возникающие при стоянке МЛСП непосредственно у причала. Существо­
вали и навигациовиые оrраничения. И ваr, зажаrые со всех сторов (шаг вправо, шаг
влево- расстрел!), мы разработали схему установки МЛСП (рве. 7.40), позволившую
удовлетворить всем оrраничеJШ.R:М: и ставшую приемлемой по объему rрувтоизвле­
чевия: для: формировав::ия котлована, над которым размещалась плэ:rформа. Тhавнаи
проблема заюпочалась не столько в эконо:м:ичности (хотя и это было довольно важно),
сколь:ко в nродолжительности rруитоизвлечеии.я:, поскольку ледовый дамохлов меч
грозил опуститься на замерзающую акваторшо «Севмаша», и опоздать с хотловаком
мы не имели права - в противном случае припшось бы ждать открЫ'IШ( навигации
в Белом море до мая: следующего rода.
Как видно из рисунка, место размещения МЛСП максимально сдвинуrо к само­
му краю причала с целью уменьшения объема грувтоизвлечения (большие mуб:и:иы
моря). С этой же цеЛЪIО предусмотрено максимально возможное удаление МЛСП на
большие mубивы от причала пуrем введения в схему раскрепления повтова-проста­
выmа, связанного с берегом мостовым переходом, :который обеспечивает проезд ав-
227


t
j't::.
! 19,
' r:::
1
18,
IIJ,
"5
Судовоll ход
<:>
",
17.
/1,
..
18
11,
19
18
Линкя оrраничения
постановки якорей rю
усrюеиям заход$ корабле;;
в сухой док (по результатам
ооеещония с rлевным
Ш1УJ)МЭНОМ СФ)
млсп- 8 мора<ИХ
АIФРНСН11В8РТОВНЬIХ
линийи2
береrовых.
Понтон- гю 4 линии
на МЛСП и берег.
Ориентировочный
объем
rрунrоизвлечениА
nри формировании
КО11ЮВ8Н8-
52тыс. ма.
Оrраничвк1Я:
• судовой щц;
• rюдводный
кабель;
• эахqд кораблей
в сухой док;
• край причала;
• держ8ЩSR
способность
Wвар'ТОВНЬIХ тумб;
• требованиА по
3аЛИВIФ бетона
Рис 7.40. Схема раскрепления МЛСП около 19 причала 35 СРЗ и основные оrраничения
Рис. 7.41. МЛСП
nеред отходом
от 19 причала.
Морские линии
демонтированы,
формируется
ордер для отхода
от причала и
буксировки по
Кольскому заливу
тотранспорrа, подачу бетона и другие ком:мувикационвые связи (разработчик- ЦКБ
<<МоноЛИТ>>). В силу вевозможности использова:вия «слабЫХ>> тумб причала две швар­
товные ли:в:ии предусмотрены береrовы:ми - ови креnятся к зарьrrым бетонным мас­
сивам со стопорами дпя цепных отрезmв на коJЩах швартовых (разработч::их - ЦКБ
<<МоноЛИТ>>).
Эта схема была с успехом реализова:ва (рис. 7.41). После завершения: бетонирова­
ния: МЛСП была отбуксирована на месторождение, во уже другим буксирным орде­
ром, на этот раз более близким к теоретическому (рис. 7.42).
На месторождении ордер был в очередной раз перестроен- образова:ва полудина­
мичес:кая: схема раскрепления МЛСП перед поrружением на rрунт (рис. 7.43): в ка-
228


Слева наnраво (тяги):
ссКигориак» (195 т);
ссИМС» (145 т);
ссНеnтун» {190 т);
сеВnадислав Стрижов»
(165 т).
Всего- 695 т. На заднем
nлане - э nортовых
буксира
Рис. 7.42.Буксировка
МЛСП по Кольскому
заливу на месторождение
Рис. 7.43. ~
Схема
.,
'
раскрепления
млсп
и основные
операции
наПНМ
Цепной
Трос с конце-
це оu
Буксирная
лебедка "'-.,..
Цепь
Якорь "- .. .. .,
"'-.,.."'
~
,, МБ
Стопор Смпта
~. Предварптельноуста-
"'
навш1ваются якоря с це­
ПЯМII , концы которых
маркирова ны буямн .
2. Цепь заводится на морской
буксор (МБ) п ·Jакрепля ется в его
носовом стоnоре Смпта.
3. С буксорной лебедки тр ос ·Jаводптся
на lVIЛCП 11 закрепляется в ее цепном
cтonore, обrазуя едпную rlоJtушшаrlшче­
скую лию1ю «як орь - це пь - стопор
С11шта- М Б - букс11рная л ебедка - трос
с отрезком 11еnп - цеоноi! стоnо р»
4. Работой букс11рных л ебедок цепп о бтя­
ruваются, 11 МЛС П ориентируется в ну-к­
ном направ.flеюш, обеспечивая необход11-
мую лuнеiiную п угловую точность.
5. Прпемом ба.лласта в Цltстер­
ны 11 хранилище нефти l\IIЛCП
поrружается н а до нный грунт.
6. Букс11ры работой лебе­
док, f1JHI н еОбХОД IIМ ОСТII,
коррекТJ1руютточн ост ь
положеноя l\IIЛCП в про­
'
цессе ее поrруженпя.
\>
ждую пассивную ЯШЛ было включено по буксиру, работой лебедок которых обеспе­
чивалось собшодев:ие :в:ужвой точности установки платформы.
В 2011 г. МЛСП «Приразло:мваю> была успеmв:о установлена на rочку с фах:rиче­
ски:ми отклоиеви.я:ми по углу 0,6° и лииейво 2,4 м, 'ЧТО существеив:о превысило требу­
емую Генеральным Заказчиком- 3° и 20 м соответствев:в:о.
В эrом же году охоло платформы с помощью специал:изировавного судна fall-pipe
была отсьmан:а двухслойная (щебень+ камень) берма общим объемом 53,6 тыс. :МЗ
дт1 защиты от размыва донного грунта, и МО по установке платформы пОJПiостью за­
вершились. Как уже упо:мииалось, в процессе эксплуатации около платформы «При­
разломвая>> стали поя::вляться: ледовые образования, «пршmпающие» к борrам 00.
229


Рис. 7.44 . Ледовые образованиА окопо матформы «ПриразломнаА,.
Некоторое представление о них можно получить из рассмотрения рис. 7.44 . ВидноJ
что х плахформе приходят достаточно серьезвые «ребята>>. Особо впеча:rляет фото
2014 г.: забито два борrа, и еще один малены:ий «айсберг» идет на подмогу, поэтому
специалисты Крыловекого Центра решают, ках лучше всего бороться с отмеченным
негативным явлением. Интересно, 'ЧТО зимой 2015 г. ледовое образование простояло
O](OJIO плахформы всего одив месяц и в <<:муЖСКОЙ» день 23 фeвpa.Jlfl исчезло, хак Фа­
та-Моргана в пустыне!
На этом давайте покинем суровую Aprrиxy и перенесемся в более теплые края -
Балтийское море, месторождение <<Кравцовское» (D-6) и Северный Каспий.
7.5. Комnnекс nnатформ на месторождении D-6
Месторождение <d(равцовсхое» (D-6) было открыто в 1983 г. и находится: в 22,5 км от
nобережья: I<али:винградсхой области. IЛубива моря в районе месторожде:ви.я: состав­
шrет 25-35 :м, извлекае.мые запасы нефти- 9,1 млв т. Про:мьппленва.я: добыча нефти на
месторождении «Кравцовсхое» началась в шоле 2004 г., :к настоящему времени про­
бурено 14 иродупивных скважин, За весь период работы плюформы объем добычи
нефти составил около 3,6 млн т.
Поскольку толщива льдов в районе расположения месторождения не превьппает
0,6 м, архитектурно-конструктиввые решения: по платформам прив.я:ты: совершенно
иными, чем в Ар:кти:ке, и за «образец» были вз.вты платформы с фермеиным 00 (дже­
хеты, рве. 7.45).
230


Рис.7.45.Комплекс
из двух платформ на
месторождении D~
Рис. 7.46. Защита райзеров
ото льда на буровой
nлатформе. Справа
находится жилая матформа,
соединенная с буровой
nервходным мостом. Видно,
что ватерлинию переевкают
только вертикальные, без
раскосов, трубчатые свRЭи
джекета
Однако наличие льда, пусть и относительно слабого, потребовало некоторых :кор­
рекrив классического джекета, рассмотренного в разделе 4.2, и эти коррективы, в ос­
новном, заключались в следующем (рве. 7.46):
•
дт1 защиты системы райзеров ото льда в районе ваrерлинии внутри джекета пред­
усмотрена сплошная конструкция, представляющая собой полую усеченную пи­
рамиду, сквозь которую проходят райзеры. Двигаясь rоризонтал:ьно, лед встречает
наклонную стенку, поднимается по ней, ломается изгибом кверху и падает наружу,
не достигая: частокола из 14 райзеров;
• участок джекета, :контактирующий со л:ьдом, выполвеи без раскосов, чтобы избе­
жа:rь их забивания льдом и увеличения ледовой нагрузки. Ватерливию перссекают
тол:ь:ко верrи:кальные проч::вы:е трубы джекета, :которые прорезают от.в:осител:ьно
тонкий лед.
231


Рис. 7А7. Оnерации с жилым комплексом: а) надвижка с помощью многоосных тележек на
трансnортную баржу; б) погрузка краном КМС «Станислав Юдин» на джекет
Рис. 7.48. Операции с 00 буровой nлатформы: а) надвижка с nомощью мноrоосных тележек
на транспортную баржу; б) трансnортировка 00 на барже; в, г) работы с nомощью
КМС «Станислав Юдин»
232


Следует отметить, что конструкция джекета с иерееекающими ватерлиншо только
верrикальными трубами была отработана практически: джекет, на котором располо­
жен жилой комплекс, был установлен еще во времена СССР. Он прекрасно «пере­
жил» 20 зим и после соответствующего обследования был признан пригодным для
размещения на нем жилого модуля с людьми.
На буровой платформе установлен комплекс с вЬШiкой грузоподъемностью 320 т
для бурения скважин максимальной длиной по стволу до 4500 м. Длина платформы
составляет 65 м, ширина- 45 м, высота- 86 м, масса при стоянке на грунте - 6560 т,
на ней установлены два крана грузоподъемностью 20 т каждый.
Жилая платформа предназначена для размещения 90 человек. На ней установлен
кран грузоподъемностью 12,5 т и вертолетная площадка. Длина платформы составля­
ет 45,5 м, ширина- 40,4 м, высота- 28 м.
Платформы соединены между собой мостом длиной 70 м для прокладки коммуни­
кационных связей и передвижения персонала.
На сушу проложен подводный трубопровод длиной 47 км, выполненный из труб
диаметром 273 мм с толщиной стенок 18,3 мм. Пластовая продукция- смесь нефти
и попутного газа - транспортируется на нефтесборный пункт «Романова», где дово­
дится до товарной кондиции. Часть трубопровода проложена в подводной траншее и
засыпана камнем. Выход на берег предусмотрен через трубу диаметром 630 мм и дли­
ной 1 км.
Проектантом комплекса является ЦКБ «Коралл». Он был построен на заводе по
производству стальных металлоконструкций 000 «Лукойл-Калининград-морнефть»
(сегодня 000 «Кливер») и стал первой добывающей платформой на российском
шельфе, полностью спроектированной и построенной силами отечественных орга­
низаций. На рис. 7.47 и 7.48 показаны операции с комплексом при его постройке
и монтаже.
7.6. Комnnекс nnатформ на месторождениях Северноrо
Касnия
7.6.1. Месторождение им. Ю. Корчагина
Месторождение расположено в 180 км от Астрахани и 240 км от Махачкалы. Глубина
моря в районе месторождения составляет 11-13 м. Запасы месторождения (возмож­
ные, вероятные и доказанные) оцениваются в 90 млн т нефтяного эквивалента. Ос­
новным производственным объектом месторождения является ледостойкая стацио­
нарная платформа (ЛСП-1, проектант- ЦКБ «Коралл»), переоборудованная из IПIБУ
«Шельф-7» (проектант - ЦКБ <<Коралл»). Эrа платформа соединяется мостом с жи­
лой платформой (ЛСП-2) того же проектанта, образуя единый комплекс (рис. 7.49).
Для защиты системы райзеров и раскосов на ЛСП-1 предусмотрен ледовый пояс,
параметры которого определялись по результатам ледовых модельных исiТhlтаний,
выполненных Крыловеким центром. Ледовый пояс охватывает платформу по всему
ее периметру.
ЛСП-1 построена на верфи <<Астраханский Корабел» и предназначена для бурения
и эксплуатации скважин, сбора и подготовки пластовой продукции. На ней установ­
лен буровой комплекс с вышкой грузоподъемностью 560 т, количество скважин- 30,
из них 26 добывающих, 3 водонагнетателъных, 1 газонагнетательная. Также ЛСП-1
233


Рис. 7.49. Комnлекс из двух матформ на месторождении им. Ю. Корчагина: а) проектное решение;
б) фактическое
оснащена двумя кранами грузоподъемностью по 70 т. Длина пл8Iфор:мы соста:вл.яет
95,5 м, mиpm~a- 72,2 м, масса при стоя:в:ке на rрувте с жидким балластом - 25,7 тыс. т.
ЛСП-2, а также соединительвый мост длиной 74 м между ЛСП-1 и ЛСП-2 по­
строевы на заводе строитель:вых металлоконструкций 000 <<Лукойm>. На ЛСП-2 раз­
меща:IОТСJI жилые, обществеввые, медицинские и служебвые nомещев::ия, :камбузный
блок и nровнзионвые хладовые. В жилом блоке 105 мест. На крыше ЛСП-2 установ­
лева вертолетная площадка. Длина платформы составпяет 41,5 м, ширина- 40,2 м.
На обеих плаrформах предусмотрено свайвое крепление х донному rрунту.
7.6 .2 . Месторождение им. в. Фиnановскоrо
На этом месторождении, открытом в 2005 r. (изале:кае:мые заnасы по катеrориям
С1 + С2: нефти- 153 млн т, газа- 32 млрд м3), установлево четыре сооружения, входи­
щих в состав 1 очереди строительства (рве. 7.50 и 7.51).
00 доставлялисъ на месторождение с помощью буксирных судов (рве. 7.52).
Установка и закрепление 00 на дне моря велось с помощью транспорrно-мовтажвой
баржи, оснащенвой :краном rрузоподъе:м:востью 400 т. Для креплеНИJI 00 к донному
rрунту использованы сваи диаметром более 2 м с толщивой стенки до 80 мм, :которые
забивались в rрувт на mубину до 60 м.
ВС платформ монтировались с nомощью Т-образной баржи, :которая заводилась
между 00 (рис. 7.53), зэ:rем баржа притапливалась, и ВС пересаживалось на 00.
Добычная платформа предназначена дпя бурения и эксплуатации скважин, сбора
пластовой проду.кции. Глубина бурев::ия скв8ЖШI- 4700 м, их :количество- 21. Длина
платформы составляет 95,5 м, ширина- 72,2 м, вес- 15,2 тыс. т.
На центральной технологической платформе размещено вспомогательное и се­
парационное оборудование для разделения нефти, газа и пластовой воды, отrрузки
нефти, а также осушки и сжаrи:я газа. Две технологические линии обеспечивают про­
изводительность 3 млв т/год нефти каждая. Длшfа платформы составпяет 74,3 м, ши­
рина- 46,7м,вес- 21 тыс.т.
Жилая платформа рассчитана на одновременное проживанис 125 человек, разме­
щаем:ых в 69 каютах, расположениых в двух модулях ВС. На :крыше одного из моду-


Рис. 7.50 . Схема
обустройства
месторождениR им.
В. Фиnановского (1 очередь):
а)проект;б)~акт
(на добычной матформе
вышка еще не установлена).
1 -жилая платформа;
2 - добычная платформа;
з - центральная
технолоrическая матформа;
4 - райзерный блок (прием
rаэа от месторождений
им. Ю. Корчагина и,
впоследствии, Сарматского)
Рис. 7.51. Схемы
добычной nлспформы
(а) и райзерного
блока (б). 00
друrих nлатформ
имеют конструкцию,
аналогичную
добычной - из двух
опорных блоков
Рис. 7.52. Буксировка 00 по Волге
235


Рис.7~.т-образнаR
баржа с ВС (вес
окоnо 10 тыс. т),
заведенная в проем
00 центральной
технологической
матформы с помощью
буксира {на заднем
мане). Справа 00
жилой nлатформы,
таюке иэ двух блоков
лей nредусмоrрена вертолетная площадка. Длина nлатформы составляет 48 м, пmри­
иа-45 :м.
Сrроительство nлатформ осущесТВШIЛось групnой Астраханских заводов.
На этом :мы закав:ч:ивае:м знакомство с российски:ми платформами, размещев:иы­
ми по всем: сторонам света - на севере, юге, востоке и западе, разиообразв:ы:м:и, как
nрирода отеч:ествев:в:оrо шельфа, с ero суровыми (и не очень) ледовыми условШJ:МИ,
слабыми (и не очень) донными грунтами, мелководными (и не очень) ахватор:ия:ми
и другими, nрисущими rолько нам, особев:в:остями.
236


В.ТЕХНОПОГИЧЕСКОЕО&ОРУДОВАНИЕППАТФОРМ
8.1. Общие соображении
Этот раздел подготовлен для «судостроительных» читателей, и мы приносим свои из­
винения профессионалам-нефтяникам за очень фрагментарное описание всех слож­
ных процессов и не менее сложного оборудования, которое иревращает то, что идет
от скважины, в кондиционные продукrы для продажи на соответствующих рынках
сбыта. Мы сознательно идем на это, поскольку считаем, что «судостроительный» чи­
татель должен, пусть в самом общем виде, ознакомиться с тем, ради чего, собственно,
и создаются плаrформы.
Сведений о технологии бурения скважин и буровом оборудовании, которое уста­
навливается на платформах, мы приводить не станем, поскольку оно практически не
отличается от используемого на ПБУ и о нем сказано в ранее выпущенных обзорах -
к ним мы и отсылаем заинтересованных читателей.
Также мы не приводим данные о процессах и оборудовании для получения из газа
LNG и из нефти LPG (Liquid Petroleum Gas), поскольку в мире существует очень мало
судов, на которых предусматриваются такие операции. Оrметим только, что про­
цесс сжижения природного газа происходит при его охлаждении до весьма низкой
температуры - минус 162 °С, а это требует очень хорошей изоляции для сохранения
LNG в его агрегатном состоянии. Для сжижения нефтяного газа (газа, растворенно­
го в нефти и выделяющегося из нее в процессе подготовки до товарного вида - так
называемого попутного газа) таких низких температур не требуется, он переходит
в жидкое состояние при температуре не IШЖе-50 ос, поэтому, чтобы сохранить LPG,
нужно гораздо меньше изоляции.
Естественно, для перевозки LNG и LPG используются специальные суда-газово­
зы, особенно сложные -для LNG. Поэтому IШЖе говорится о процессах и технологи­
ческом оборудовании только для промысповой подготовки пластового продукrа.
8.2. КnассификацИR месторождений нефти и rаэа
8.2.1. Классификация месторождений
В зависимости от фазового состояния и основного состава углеводородных соедине­
ний месторождения углеводородов (УВ) подразделяются на следующие:
-
нефтяные, содержащие только нефть в различной степени насыщенную газом;
-
газовые, содержащие только газ;
-
газоконденсатные, содержащие газ с конденсатом;
-
«смешанные», содержащие упомянутые УВ в разных пропорциях.
8.2.2. Состав нефти и газа
Нефть
Нефть является сложной многокомпонентной взаиморастворимой смесью газообраз­
ных, жидких и твердых УВ различного химического строения с примесью соедине­
ний серы, азота, кислорода и некоторых металлов. В состав сырой нефти входит бо­
лее 1000 индивидуальных соединений.
Различные типы нефти существенно различаются по химическим и физическим
свойствам: она может быть и в виде черного битумного асфальта, и в форме светлых
237


8 Метан- 74-58
8 Этан-4
Проnан-2
8 БуtЗН-1
8 Пентан-1
8 Азотидруrиегазы- 2
Рис. 8.1. Примерный состав
nриродною газа, %
летучих разновидностей. В соответствии с этим плотвость нефти различна - от Ot87
(легкая пефrь) до ltO т/м! и выше (сверхтяжелая).
Газ природвый и попутный
Основу природного газа составляет метан - простейший УВ - и его rомолоrи: этанt
пропан, бугаи и пентав. Кроме того, в природном газе может содержа:rься некоторое
количество инертных газов (гелий, арrон), азота, уmекислоrо газа, соедm~ений серы
и ртути. Примерный состав природного газа по:казан на рис. 8.1.
Попутный нефтяной газ (ПНГ) - это газ, растворенный в нефти, т.е., по сути, со­
пуrствующий продукт, но и сам по себе он представляет довольно ценное сырье для
дальнейшей переработки. Долгое время ПНГ оставался побочным продуктом, поэто­
му проблему его у:rилизации решали просто и nрим:итивво- сжигали! Еще векоторое
время назад, пролетая над Западной Сибирью, можно бьшо увидеть множество факе­
лов - это rорел ~ пос:кол:ьку оп добывалея в та:ком количестве, что прохладывать
<<ЛИПIВИЙ» газопровод считалось нерентабельным. Одна:ко потом пришло повимапиеt
что гориr не тольш попуrный газ, но и «попуmые деньги», а кроме тоrо, происходит
довольно значительвое заrрязиевие аrмосферы. Поэтому ситуация: с использованием
111П' стала мен.я:ться. Ахrивизации этого процесса у нас способствовало привятое
Правительством РФ постановление N! 7 от 08.01.2009 г., в котором содержится требо­
вание по доведению уровня утилизации :ПНГ до 95 %-в противном случае иефтя:н:ым
компаниям грозят высокие штрафы.
Примервый состав 111П' показав: па рис. 8.1. Как мы видимt содержавне метана
в нем меньше, чем в природком газе.
Газовый конденсат
Как мы помним из уроков химии, тобой ховдеисаr получается после перехода газо­
образиоrо вещества в жидкое состояние из-за уменьшения давле:ни:я: или температу­
ры, поэтому, когда эти параметры в пласте снижаются в результаrе бурения скважиныt
образуется газовый конденсат- смесь жидких УВ (пентаиа и других), выделя:ющихся
из природв:ых. газов при эксплуатации газо:ковдеисатвых залежей.
238
•
Метан-58
•
Эrан-12
8 Проnан-12
Бутан-10
Пентан- 5,5 и более
8 Азотидруrиеrззы- 2
8 Уmекислый rзз- 0,5
Рис. 8.2. Примерный
состав ПНГ, %


Газовый кондевсаг- это, как: правило, прозрачная жидкость, которую шюr;ца назы­
вают белой нефтью: ов может использоваться в качестве топлива и .sпшяется ценным
сырьем для химической про.мьшшевности.
Естественно, из пласта иа nлатформу приходят не 'ЧИСТЫе УВ, а с различного рода
при:меся:м:и- пластовая вода, твердые :компоневты (частицы горных пород, затвердев­
шего цемента), сера, парафив и другие. Поэтому основной целью технологического
комплекса платформы я:вляется отделевне этих примесей и доведение «:качества» УВ
до такого уровня, чтобы появилась возможность опружать их либо ва травспорт­
вые суда (та:вкеры, газовозы), либо в трубопровод. Естественно, если на плаrформе
не предусматривается полное доведение УВ до кондиционного состояния, то вьmол­
в:яется частичная их подготовка. Как уже упомm~алось, на блох-кондукторах в ряде
случаев не производится викакой подrотов:ки пластового продукта, и он транзитом
отnравляется на технологическую платформу или береговой комплекс.
Качество подrоrовки УВ к транспортировке на рывки сбыта реmамевтируется
требованиими соответствующих ГОСТов.
8.3. Принциnиаnьнан схема nодrотовки nnacтoвoro nродукта
Такая, очень укрупненная, обобщенная схема приведева на рис. 8.3 для гипотетиче­
ского пластового продукта. Мы понимаем, что эта схема является не совсем точной,
легкие фракции УВ (ковденсп) могут содержmъся и в нефrи, газ может использо­
ваться для газлифта и т.п., во чтобы ие усложнять схему, подобные нюансы в ней ие
отражеиы.
Под:оmо6kп кондl'нспиш:
-
C111fl01U11L1fii(11Я ()'OfiЛI'H11f'
Н111КО1J111ЯЩ1L\' J'B-
11J1011ПН, б}71ШН 1L 111.11 .);
-
Oбt'ЗOO.)I('JIGI1Hltl';
-
oбиco.'lff(J(tHttt,·
-
о•тсткп от H2S
Под:оmо61\Л :пза:
-
J'OfiЛI'НIII' .ti~Xfl-
HltЧ. 11p11.11teUft;
н~ ЭУ платфор~IЫ в кяче­
-
удплешtr кондrн- --- .
СТВе ТОПШIВ~l
сптп;
-
OCUICIIIК/1 OltL H:;S,·
-
OlJ'IIliШ
В н~rнетате.rп.ную скв~ЖJIНУ
___ .
для поддержания давления в
~---r!------~====~~-- ~------------~
пласте
(Щ(' ]
А~
1 Трубопровод
Пластовый
продукт
]
r==== r=
Ло():оmо81Ш нефпш:
= Газ
~
-
удапеши ~а-
=
=
шtч. npruиat't;
Qi
Неtть
...
~
-
дt:OЗIU(IUI;
е.[
"
-
o6eзtJOЖ7t6tiНiu;
1'1
~
Водя
~
-
o6etcOJU18111Utt>
•
~lr
06раб01111\11 IIJIOC11UJ601l 60061. '
-
)'дn:lиHile AltXflHIIЧ. 11p1Ltteceii., ·
-
удалешtе pactJtGopпmotl. неф11ш;
-+
-
дt:a:Юt(liЯ
в н~н ет~те.rп.кую
скв~пнудля
ддержаюш д~в­
по
ленJtя в пш1сте
Шl уУIIЛJIЗЯЦIШ
11
Рис. 8.3 . Укруnненная, nринциnиалЬliая схема подготовки гиnотетического пластового nродукта
239


8.4. Основное оборудование
8.4.1. Подготовка нефти
Проду.кци.я вефтя:вых скважи:в: подвергается, прежде всеrо, процессу сепарации (от­
делевшо от нефти~ а тахже воды и песка). Сепарация :в:ефrи выполшrется в сnеци­
альвых агрегатах-сепараторах, хоторые бывают верrикалъными и горизонтальными.
Горизонтальный трехфазный сепараrор состоит из четырех секций (рис. 8.4):
1- основна (сепарационная), предназначена для интенсивного выделения газа из
нефти. На работу секции большое влияние оказывают степень снижения давления,
температура в сепараторе, физико-химические свойства нефrи, особенно ее вязкость,
:ковструкци:я устройства ввода проду.щии в сепараrор- радиальная или тавrеJЩиаль­
ная, а также использование различ:вых васадок- проволочной сетки, дисnерnпоров;
Н- octJдumeлъiUIR, в которой происходит дополвительное выделение nузырьков
газа, увлеченв:ых нефтью из сепарационной сеiЩИИ;
Ш- сбора нефти, расположена в нижней части сепаратора и предназначена для
сбора и дальнейшего вывода нефти из сепаратора;
W- КDnлeyлo•иmeльiUIR, расположена в верхней части сепара:rора и предназначе­
на ДJIЯ улавливания капелек жидкости, уносимых потоком газа.
В сепараторах, устанавливаемых на FPSO, предусматриваются поперечные пере­
городки (рис. 8.5), коrорые умеиьшаюr слошииг (колебания поверхности жидкости
в резервуаре) при качке судна.
На рис. 8.6 приведен ввеmний вид модуля сепарации нефти. Обратим ввима:вие
на его размеры, особенно высоту, которая хорошо видна на фо:в:е маленьких фигурок
mодей ва переднем пла:в:е.
Нефть, очищенная в сеnараторе от основного объема газа и воды, поступает на
дегазацию и оmв:чательное обезвоживание. Обезвоживание нефти затруднено тем,
::::нойlпlоlток
НЕ-фть
Газ
Пар м поток на пель
нефт и е rаэоеом струе
Каплеулов итель
Входное
Оrсекатепь
Выход rаз•1
устройство
-
Укруnне ние капель
~ь ВОДЬI
Рис. 8.4 . Устройство горизонтальною трехфазноrо сепаратора (коалесцер- сетчатая переrородка
длА укрупнениА каnель воды)


а}
б)
+-~·-~В
Рмс. 8.5. Сепаратор для относительно неnодвижной матформы (а} и для FPSO (б, разделен
тремя nоnеречными переrородками}
Рмс. 8.6. Модуль
сеnарвции нефти
для FPSO Cidade de
llhaЬela на достроечной
набережной
'ЧТО при движении по васосио-компрессорным трубам из скважи:вы и по про:мысло­
вым трубопроводам нефть и вода образуют стойкие эмульсии. Поэтому разрушение
эмульсий (деэмульсация) является одним из важнейших процессов промысповой под­
готовки иефrи. По типу используемой энергии все способы разрушения нефтяных
эмульсий можно разделить на следующие группы:
-
мехавичес:кие- фильтрация:t цевтрифугированиеt обработка ультразвуком;
-
термические - подоrревt отстаива:вие при атмосферном и избыточном давлении,
про:мывка горичей водой;
-
физИКD-химические - обработка эмульсии различ::вы::ми (чаще всего поверхност­
но-активными) реагев:тами-деэму:пьrаторами;
-
электричесiСИе - обработка эмульсии в nостоянном или nеременво:м: электриче­
ском поле.
Наиболее низкое остаточное содержание воды достигается при использовании
электрических методов. В этом случае электрообезвоживавие и электрообессолива­
ние нефти осущеСТВJIЯется посредством ее пропускав:ия через специальные аппара­
ты-электродегидраюры (рис. 8.7), между эле:ктродами которых создается электриче­
ское поле высокого напряжения:t до 20-30 кВ. Дли повышении скорости электрообе­
з:вожи:вани.я: нефть предварительно подогревается до температуры 50-70 °С.


Высоковольтное
соедине ние
Трансформатор
Успокоительные
перегородки
(для FPSO)
Входной
распределитель
Электростатические
решетки
Сброс воды
Выход нефти
Рис. 8.7 . Внутреннее устройство электростатичесКDrо деrидратора
8.4 .2 . Подготовка rаэа
Природвый газ из газовых месторождений и попутный нефтяной газ содержаr в виде
nр:км:есей твердые частицы (песок, окали:в:а)t конденсат тяжелых УВ, пары водыt
а в ряде случ:аев сероводород и уmекислый газ.
Присутствие в газе твердых частиц nриводит х абразивному износу труб, армату­
ры и деталей :ко:мпрессорв:оrо оборудованиJI, эасореmпо хов:трольно-измерительн:ых
nриборов.
Конденсат тяжелых уmеводородов оседает в повиженных ТО'ЧКЗХ газопроводов,
уменьшая их проходвое сечение.
Наличие водяных паров в газе приводит к коррозии трубопроводов и оборудова­
ния, а также к образованию в трубопроводах газовых гидратов (белая кристал.лич:е­
с:кая масса, похожая: в:а лед или cв:er)t способных nолностью перекрыть сечение труб
(рис. 8.8).
Рис. 8.8. 18эогидратная nробка
в трубоnроводе


Рис. 8.9 . Цикпонный скруббер
Газе t
Пl)ПI\I eCЯ ~IIf
Очищающая
жидк о сть
Сероводород я:вляется: вредкой nримесью. При его содержании больше, чем 0,01 мr
в 1 л воздуха, он ядовит, а при контакте с влагой способен образовывать растворы
серв:истой и серной хислот, резко увеличивающих скорость коррозии труб, армэ::rуры
и оборудова:вия.
Уr:лекислый газ вреден тем, что снижает теплоту сгорания: газа, и та.хже приводит
к хоррозm~ оборудования.
Для очистки природиого газа от механических прим:есей исполъзуются апnараты
двух типов, работающие по принципам:
-
«сухого» отделения: насадочные фильтры и циклонные пылеуловители;
-
<<Мокрого» ула:влива.ния: пыли, песка и других твердых частиц: мокрые (скруббе-
ры) и масляные пылеуловители.
Скруббер- это аппарат дшr очистки газов от различ:вых примесей пуrем промы:вки
их жидкост.я:ми. Циклов:ный скруббер (рве. 8.9) может работать nри высоком содер­
жании пыли в газе без ущерба дшr эффективности, которая составля:ет 99 % для ча­
стиц размером около 5 микрон. Принцип работы состоит в следующем. Очищающая
жидкость расiiЪIЛ.Яется и направля:ется вниз по круговому устройству, создавая <<Заве­
су». Запылев:иый газ пос-rупает в скруббер тангевциалъно и сталхивается с водяными
«завесами», в которых образуются: аrnомераты твердых частиц вследствие смачива­
ния их водой (шлам).
Существующие способы осушки при промысповой подготовке газа подразделяют­
ся: на две основные rруппы: абсорбция (осушка жидкими поrnотителями, рис. 8.10)
и адсорбция (осушха твердыми поmотителями, рве. 8.11). В результате осушки газа
точка росы паров воды должна оказmъся ниже минимальной темперmуры транспор­
та газа. Преимущества метода адсорбции: низЮUI точка росы осушенного газа
(до -65 °С), простота реrенера.ции пог.лотителя, <<:компахrность», несложность и низ­
кая стоимость установхи.
Очистка газа ОТ сероводорода И С02 (или <<КИС.JIЫХ)> газов) так же, как И осушка,
осущеСТВJDiется: методами адсорбции и абсорбции. На рве. 8.12 приведен общий вид
комплексного модуля подrотовки газа.
2~


Выход
насыще-
нного
ГЛИКОЛII
Вход
Люкдля
выгруз ки
сорбента
lr Вь1ход осуwенного
U ra2a
Расnределитель
ГЛИКОЛII
Зась1пка сорбента
Рис. 8.11. Последователыюсть работы адсорбера
Рис. 8.10. Абсорбер
Адсорбция
8.4 .3 . Подrотовка и утилизация пластовой воды
Десорбция
Вода, отделенная от нефrи, очищается от содержащеrося в ней остаточного I<ОЛИЧе­
ства нефrи и закачивается в нагнетаrелъвые скважины для подцержавия пластового
давления (IШД) на нефтяных месторождениях ИJП1 утилизируется закачкой в поrnо­
щающие горизонты на газовых месторождениях. Особенно большое количество воды


Рис. 8.12. Комплексный модуль
ОЧИСТКИ газа ОТ С02 И осушки
с исnаnьзованием адсорбции для
FPSO Cldade de Angrados Rels
.
•.
.
.
Вода от
нефтегmовых
сеnараторов
:
Сепаратор-отстойн ик
.
.
.
t.
---
-
-
---
ГИдРОЦИКЛОН •
пескаотделитель
Гидроцикпон •
нефтеотделитель
Рис. 8.13. Схема очистки пластовой воды
Флотатор
Система очистки
и п акетирова н ия
замазученноrо
песка
Мембранный
фильтр
......
Очищенная
пластовая вода на
закачку в пласт
отделяется от нефти ва завершающей стадии эксплуатации вефтmых месторожде­
ний, коr:ца ее содержание в нефти может достигать 80 %. Пластовая вода содержит
мехавичесmе примеси, капли нефти, гидраты закиси и охиси железа и большое коли­
чество солей. Механические примеси забивают поры в иродупивных IШастах и пре­
mпствуют проникновевшо воды в IСШIИЛдЯрвые каналы пластов, а следовательно,
приводят к нарушению контакта <<Вода- нефrь» в пласте и снижению эффективности
ШJД. Эrом:у же способствуют и гидраты окиси железа, выпадающие в осадок. Соли,
содержащиеся в воде, способствуют mрроэии трубопроводов и оборудова:в:ия. Поэ­
rо:м:у пластовую воду необходимо очистить от механических примесей, УВ, гидратов
окиси железа и солей, и тольm nосле этого закачивать в поr:лощающие горизонты.
В основном, для очистки воды последовательно используются несколько меrодов:
отстой, рщеление в гидроци:кл:онах, флотация и фильтрование (рис. 8.13).
2115


Выход
нефти
Выход газа
Вход загрязненной
nластовой воды
Рис. 8.14. Флотатор
Рис. 8.15. Модуль ОЧИСТКИ
мастовой воды
Метод отстоя основан на rравитационном разделении твердых частиц механиче­
ских примесей, капель нефти и воды в rоризовтальиых ИJШ вертикальных резервуа­
рах-отстойниках. Метод фильтрования основан на прохождении загрязиенной пласто­
вой воды через гидрофобный фильтрующий слой, наnример через rранулы полиэти­
лена. Эти rра:вулы «захваrы:вают>> капельки нефти и частицы механических nримесей
и свободно пропускают воду. В методе флотации пузырыm инертного газа, проходя
через слой загрDнеи:в:ой воды, осаждаются на поверхности твердых частиц/капель
нефти и способствуют их всnлытию на поверхность в виде певы, :которая зэ:rем сли­
вается в дренажную систему. Пршщип действия: флотатора nоказав: на рис. 8.14 .
Общий вид модуля очистки воды приведен на рие. 8.15.


8.4.4. Подrотовка морской воды для поддержания пластового давления
Ясно, что решабельпасть добычи нефти во многом сВJIЗана с эффективностью ис­
пользуемых систем заводнения: нефтяных Wiастов для IШД. Эта проблема стоит
особенпо остро при эксплуатации :морских нефтяных месторождений, поскольку
стоимость их освоения, как правило, весьма высока. Следует отметить, что при осу­
ществлении заводнения: вередко приходится сталкиваться с проблемой песовмести­
мости морской и пластовой воды, в результате чего их одвовременнаи закачка часто
приводит к выпадению пераствори:мых. осадков с заrр.изпение:м продуктивного шrаста
и, ТаiСИМ образом, к снижеmпо его пефrеотдачи. При вь:umлепной песовместимости
Wiастовой и морсхой воды, их закачивают в разные скважины.
Морская вода, используемаа: ДJIJI ШIД, должна быть очшцена от следующих при­
месей:
-
кислород, растворенный в воде- вызывает интенсивную коррозию металла и спо­
собствует ахrивиому развитшо в пласте аэробных бшсrерий;
-
оиою:иоуглерода - приводит к усиленшо коррозии оборудова.вшi;
-
сульфаты щелочных и щелочно-земельных .металлов- способствуют размноже-
нию сульфатных бакrерий, которые вызывают био:коррозшо металлов.
Последовательность операций по подготовке морской воды ДJIJI 1ПIД показава па
рис. 8.16. Вода проходит через фильтры грубой и топкой очистки, где отдетпотся
механические примеси. Затем в воду закачивается биоцид, и она поступает в блок
очистки от сульфаrов. Следующая стадия очистки- удаление растворенного кислоро­
да, которое осущеСТВЛJiется или в вакуумной колонне-деаэраторе ИJПt: в оборудовании,
работающем с использованием мембранных технологий. Проmедmаа: очистку вода
насосами закачивается в нагнетательные скважины.
Модули подготовки и ЗaiOIIIICИ морской воды для 1ПIД показавы па рис. 8.17.
Рис. 8.16. Стадии nодготовки морской воды для заводнения пластов
Рис. 8.17 .
Модуль очистки
морской воды
с деаэратором (а)
и блок насосов
для ев закачки
в пласт (6)
Закачка в


8.4.5. Коммерческий учет уrлеводородов
Узел учета состоит из комnлекса измерительных приборов и специального оборудо­
ва:в:и:я, которое nредваэиачеио дл:я: измерения: физических и химических параметров
nодrотовлевных УВ. С его помощью проводятся также измерения: массового расхода,
давления: и температуры отгружаемого продукта. Состав узла учета:
-
блок измерителей- датчики контроля;
-
блок качества - а:втома:rич:еский заборный механизм дт1 последующего исследо-
ваиияУВ;
-
повероч:в:ые системы;
-
измерителъв:о-вычислителъиые механизмы;
-
дополиителъное оборудование - запор:ная армmура, дренажная система, фильтры
и проч:ее.
В зависимости от кпимв:rических условий месторождения узел учета может быть
от:крЫТЬIМ (рис. 8.18) или раэмещен:вым в специальном 38ЩИТИОМ боксе.
8.4.6. Факельное устройство
Рис. 8.18. Открытый узел коммерческоrо
учетанефти
Факельное устройство (ФУ) предназначено для сброса и последующего сжиrаии.и го­
рючих газов и паров в следующих случаях:
-
срабатывание устройств аварийного сброса, предохранительных клапанов, rидро­
затворов, ручного стравливан:ия:, а также освобождение техволоrичесiСИХ блоков
от газов и паров в аварийных ситуациях;
-
постоянные, предусмотреввые технологическим реrnамеитом сбросы;
-
периодические сбросы при пуске, наладке и остановке техиологическоrо обору-
дования:.
Существует два основных nma ФУ - захрытое и открытое.
ФУ открытого типа состоит, в основном, из холлекторов-трубопроводов для газов
и паров сбрасыва:ви.я, сепараторов дm1 удаления жидкости и фахел:ьиой стрелы с го­
релками дпя открытого сжиrани.я: газов. Олерытое ФУ, ках правило, имеет верт:и:каль­
ную или наклонную факельную стрелу (рис. 8.19) дп:и:в:ой oi<DJio 100 м.


Рис. 8.19. Наклонная {а)
и вертикальная (б)
факельные стрелы
Рис. 8.20. Факельный
сеnаратор (1} на отдельной
nлощадке
8)
б)
Длина стрелы определяется интенсивностью возможного теплового излучения
при СЖШ'ании аварийных сбросов и требованием сохранности оборудования и безо­
пасности персонала плЩормы. Сепараrор, уставааливаемый перед факельной стре­
лой (рис. 8.20), должен иметь наружный обогрев и быть оборудован системой непре­
рывного удалев:ия: конденсата, исюпочающей возможность попадания сбросного газа
в сборник конденсата и конденсата в факельный коллектор.
Закрытые, <<Наземные» ФУ (рве. 8.11) имеют следующие nреимущества по срав­
нению с открытыми:
-
отсутствие видимого nламени и теплового и:шуч:ев:ия (нет необходимости в специ­
альном тепловом экране);
-
низкий уровень шума;
-
безопасвое и надежное сжигание любых жидких и газообразных отходов.
Закрытое ФУ может быть оснащено системой утилизации тепла - предваритель­
ный нагрев (через теплообменник) потока холодных сбросов с целью более эффек­
тивного их сжигания или использование котла для получения водяного пара.


Рис. 8.21. закрытые ФУ на FPSO Nan Hai Xi Wang (а) и Rrenze (б), напоминающие водокачку
или градирню
8.4.7. Основные nринципы распоnожения техноnогическоrо оборудования
Основоnолагающий привцип - максимально возможное обеспечение безопасв:ости,
в первую очередь, экипажа плmформ:ы. Поэтому :концеПЦИ.fl «светофора безопасно­
сти» (рис. 8.22), о которой мы рассказывали в обзоре по буровым судам, вполве при­
емпемз и для платформы.
В соответствии с этой концепцией реализуется зональная линейная схема повы­
шенив безопасносrи, поiСаЗанная на примере турелън:оrо FPSO (рис. 8.23). При этом
приняты следующие постулаты:
• наиболее опас:иы:м продуктом, с которым производятся необходимые операции на
платформе, является природиый газ, как самый взрывоопасный и горючий;
• вторым по степени опасности продухтом является нефть, в которой содержится
попутный газ;
• третьим, наиболее безоnасным -пластовая вода.
В соответствии с этими постулатами целесообразно в самой отдаленвой от жилого
хомпле:кса (ЖК) зоне (1, на рис. 8.23) размещапь оборудование для подготовки при-
250
Рис. 8.22. «Светофор
безопасности» на
БС Platfnum Explorer.
красный круr - опасная
эона; желтый -
бу~рная,nониженной
опасности (склады,
стемажи с трубами
и т.п.); зеленый­
безопасная, с жилым
коммексом


R"paitlte ОТШСШIЯ
ЗОШ/.
Отшсная зона
<iБJ'f/Jepншm зона ttо­
нтiЖ'енятi OIШCUOCIIШ
Безотшсная зона
Рис. 8.23. •Светофор безоnасности» FPSO. В кормовой части ЖК выделен •брандмауэр» и за
ним, через «воздушный» коффердам, защитный экран
родиого газа, за ней, в зоне 2,- для подготовки нефти, а в зоне 3, непосредственно
прим:ыхающей :к: ЖК,- для подготовки пластовой воды. Зона 4- носовая часть судна­
является наиболее безопасвой при аварийных коллизиях на технологических JIИНИЯХ,
поэтому она представпя:ется рациональвой для раэмеще.иия: в ней ЖК. Расnоложение
зоны <шластовой воды» около 1YPeJIИ сокращает протяженность трубопроводов для
закачки через турель воды для ШIД.
Безопасность платформы носит привципиально отлич:ны:й характер по сра:ввеишо
с БС, nос:к:олысу с основной ero <<ПрОдукцией» - скважш~ой
-
nра:к:тичесiСИ ничего
не происходит (ФУ задействуетс.я: толь:ко nри опробовании), и основным источв::и::ком
оnасности, по суrи, является сама с:кважии.а, которая может вдруг <<взбунтоваться>>.
Таким образом, БС подстерегзет как бы внешняя опасность, идущая от скважины,
которую судно бурит в <<tепа incognita».
На платформе с продуктом скважины выполияются далеко не безопасные эвото­
ции по выделеишо полезных составляющих, которые тоже совсем не подарок, поэто­
му опасность для нее явля:ется как бы внутренней -после того как продукт из nласта
попал ва плв:rформу. Можно условно сч:итmъ, что повьппенваи опасность плв:rформы
символкчески выражается ли:m:ним сигналом светофора - у нее их четыре, вместо
трехуБС.
Стешсу ЖК, обращенную в сторону «оnасных производств», целесообразно, ка:к и
у БС, выпо.JIВЯТЬ по типу «брандмауэров» с rnухими илmоминаторами ИJDI, что луч­
ше, вообще без них. Кроме того, желаrелъво, по возможности, предусматривать от­
дельный защитвый экран (второй «брандмауэр»), устанавливаемый рядом с ЖК через
<<ВОздушнЪIЙ>> коффердам, с тем чтобы при возможных взрывах уменъmить вероят­
ность повреждения ЖК и проии:к:новев:ия в него вредных выбросов.
Расположение Ж:К в носовой части вытекает из особенностей турельного FPSO,
которое, в силу носового расnоложе:ния 1УРели, под действием ветровой ваrрузiСИ
всеrда, :как: фmorep, приводится к ветру, подста.вл.trЯ ему носовую оконечность. В этом
случае при авариях ва техволоrnческих ли:виях вредные продукты будут сноситься
ветром за :корму судна, в сторону от ЖК, повышая безопаевость размещенвоrо в нем
экипажа.
К ЖК, также :как: ива БС, логично приделать вертолетную площадку, поместив ее
носовее, на отдельной конструкции (рис. 8.22), что обеспечивает:
• полвое отсутствие помех nодлету вертолета с носовых и nрактически :кормовых
углов. Подлету с кормы могуr помешать только стрелы кранов (но их можно опу-
251


а)
Skarv FPSO, Порвежекое море
Рис. 8.24 . «Правильное» (а}
расположение факельной стрелы
позади носовоrо ЖК и «неправильное»,
наоборот, (б) - на FPSO,
переоборудованном из танкера
ститъ в походвое, близкое к rоризовтальному положение) и кормовая фак:елъв:ая
стрела, особенно высокая вертикальная. Однако она имеет относителъв:о малую
телесность, всегда хорошо освещена и очень заметна nилоту верrолета, который,
естествев:в:о, осведомлен о ее расположении;
• достаrоч:во короткие пути перемещения пассажиров в ЖК и обраrно;
• большую сохраиность ЖК, если вертолет поrерпит аварию над площадкой и упа­
дет на нее. В этом случае может разрушиться только конструкция, поддерживаю­
щая площадку, а люди, находпциеся в ЖК не пострадают.
При носовом размещеmm Ж:К наиболее благоприятное расположение факельной
стрелы на турельном FPSO -в :кормовой части судна.
При таком, <<nравильном» размещении продукты горения сносятся от ЖК за :кор­
му, пос:кольк:у, как было с:каза:во вьппе, судно, вращаясь вокруг турели, все:r;ца будет
приводиться носом на ветер. Однако встречаются FPSO с прямо противоположным
«неправИЛЬНЫМ)> расположением факельной стрелы и ЖК, ч:то характерно, в основ­
ном, для судов, переоборудованных из танкеров, имеющих кормовое расположение
жилой надстройки, которая при этом сохраиялась. Посколысу, как было сказано в раз­
деле 6.3 .4, 2/3 FPSO переоборудовано из та:в:керов, кормовых ЖК и носовых факель­
ных стрел большинство.
«Правильное» и <<Пеправильвое» расположения факельной стрелы и ЖК приве­
деиы на (рис. 8.24). Обратим внимание на оригинальное размещение стрелы у FPSO
North Sea Producer - она встроена непосредственно в турель, что позволило сэконо­
мить высооу «факельных>> конструкций.
Также отметим очень оригинальное расположение фак:елъв:ых стрел на FPSO
Zafiro producer, :r;це в дополнение к основной стреле, размещенной непосредственно
на судие, предусмотрена своеобразная дополнительная стрела на отдельном плаву­
чем буе (рис. 8.25). Такое решение можно объяснить малой производительностью
«по сжиганию» основной стрелы, вызванное, например, перемещевие:м FPSO на дру-
252


Рис. 8.25.
Дополнительный
плавучий факел на
FPSO Zafiro producer
гое, более крупное месторождение. Часто nроизводительность факелов состаВJ.Uiет
довольно звач:ительв:ую величину. Тц например, на факел FPSO Anoa Natuna пода­
ется до 156 тыс. м3/сут. горючих газов и паров.
Все модули с технологическим оборудованием целесообразно pacnoлarm:ь по бор­
там судна, оста.вл.а:я цевтра.льиую часть ДJlfl сквозного прохода техиологичесiСИХ тру­
бопроводов. Такая ховцеiЩИЯ имеет следующие преимущества:
• сокращаются изгибы <<МаrистральВЫХ>> трубоnроводов, что приводит к уменьше­
нию их протяженности (стоимости), а тахже к меныпим потерям мощности при
nерекачхе (у.мевьmевие сопротивле:н:ия: как от сокращев:ив: дпины, так и от отсуr­
ствшr допоmmтельного сопротивления от изгибов);
• при строительстве создаются: более блаrоприя:тв:ые условия: дm1 монтажа трубо­
проводов в относительно свободном nространстве (у.мевьmаетс.я: трудоемкость);
• становится возможвы:м в случае необходимости относительно nросто заменить
модули при эксплуm-аци:и, не затрагивая трассы основных трубопроводов.
В заключение раздела о технологическом оборудовании выскажем нес.кольхо сле­
дующих соображений.
1. Реализовать ливейиую схему повыmев:ия: безопаевости «от кормы к носу» на
FPSO дливой 300 и более метров не соста:вл.яет особых трудностей. Для тяготеющих
к прямоуrольной/квадратвой форме в плане ВС на джекетах, ТLР и SSP это сделать
уже труднее, пос:кольку сокращается длина, но наибольшие трудности поджидают вас
при обеспечении безопаевого расположеНЮI на SPAR Действительно, опирающееся:
на одm~очв:ый rорпус ВС пла:rформ:ы такого типа вынуждено быть очень rомпакrным,
поэтому реализовюъ ШIНейную схему при тесно расположенных техвологичесiСИХ
модулях практически невозможно. На SPAR, по-видимому, лучше оргав:изовывпъ
линейную <<Вертикаль безопасноСТИ>> с осью, направленной вниз, размещая модули
для: nодготовки nриродного газа на самом верху (во все-таки как можно дальше от
ЖК), ниже - <<Нефтяные» модули и еще ниже
-
модули подготовки пластовой воды.
При такой системе безопасности мев:ьmе шансов, что плmформа nри авариях может
выrореть целиком, по сравнению с расположением <<газовых» модулей в недрах пла:r­
фор:мы- nожар легче тушить на крьппе, чем внуrри дома!
2. Та:кже отметим, что разбиение ВС на модули, расположенные на отдельно стоя:­
щих плахформах - буровая, технологическая:, жилая:, факельная: и т.п. (что, например,
253


Рис. 8.23. Общий вид
техналогическоn)
комплекса FPSO
Pвregrino
предусмотрено на месторождении им. В. Филавовекого в Северном Каспии, см. раз­
дел 7.6.2),- в наибольшей степени обеспечивает безопасность всеrо комплекса. Од­
нако за удовольствие всеrда надо платить, и, конечно, стоимость платформы с единым
ВС гораздо ниже. Каких-либо рекомендаций по хорректвой численной оценке степе­
ни безопасности платформы/платформ, за исюпоч:ением тривиальной необходимости
выполне.н:и.и требова:вий соответствующих нормативов, по нашему разумению, не су­
ществует. Для такой оценки, хотим мы или не хотим, придется хаким-то образом оце­
ниваrь человеческую жизнь (чисто теоретически, наверно, это возможно), что уводит
нас от экономических критериев в область, если хотите, критериев нравственных,
естественно, не и:м:еющих денежиоrо эквивалента.
3. Как следует из приведеиной информации, рациональное размещение техноло­
гического оборудования во многом может повысить безопасность платформ, поэтому
такому «разделу» проектировав::ия необходимо уделять достаточное внимание, па­
:м:я:туи, ч:то общее расположение moбoro сооружения практически нич:еrо не стоит,
а польза от удачных решений несомненна.
4. С целью «визуального знакомства» с техвологич:ес:ким :комплексом м:ы решили
привести его общий вид на FPSO Peregrino (рис. 8.23) и немного его прохоммев:ти­
ровать.
Как мы видим, технологический комплекс - это сплошное переплетение трубо­
проводов, по которым бегает <<кровь Земли», с редким вкраr:шением <<цистерю>. Также
отчетливо прослеживается основная концепция расположения модулей - они разме­
щены по бортам, а вдоль диаметральной плоскости судна проложены трассы трубо­
проводов.


9. ОСО&ЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЛАТФОРМ
НА РАННИХ СТАДИЯХ
9.1 . Общие nоnожени.н
Оговоримся сразу - рассказать в одном обзоре обо всех особенностях проектирова­
ния Шiатформ всех типов практически невозможно в силу их большого, иногда прин­
ципиалъного, различия. В противном случае обзор превратится в учебник по проек­
тированию, а такой цеJШ авторы перед собой не ставИJШ.
Проектирование rтатформ, как, впрочем, и практически любого сооружения, на­
чинается с выбора главных размерений, причем rтатформу целесообразно разделить
на два больших элемента- ВС и 00 (гравитационные платформы) или корпус (плаву­
чие rтатформы). При этом мы должны понимать, что характеристики ВС практически
не зависят от характеристик 00/корпуса, поскольку, как упоминалось зависят, в ос­
новном, только от того, что идет «ОТ зеМJШ», а характеристики 00- в первую очередь,
от того, что идет «от моря». Поэтому сначала необходимо определиться с основными
характеристиками (ОХ) ВС- составом основного оборудования, КОJШчеством обслу­
живающего персонала и потребляемой мощностью, занимаемой площадью и массой.
Зная ОХ ВС, мы «подстраиваем» под него 00/корпус с учетом необходимости вос­
приятия им внешних нагрузок от природных факторов и массы ВС.
Естественно, процесс проектирования является итерационным, развивается по ко­
нической спираJШ, и мы, прежде чем достигнуть ее вершины, выполняем корректиру­
ющие оценки по многим параметрам.
Как упоминалось, проектирование rтатформ, имеющих хранИJШще нефти, целе­
сообразно сопровождать определением, на основе комrшексной оценки, величины
хранилища, напрямую связанной с элементами танкерной системы, с тем чтобы в ре­
зультате вариантных расчетов выбрать оnтимальные параметры. Кроме того, анало­
гичные по структуре оценки целесообразно провести и в отношении системы снаб­
жения. Из всего многообразия платформ мы выбрали гравитационные ледастойкие
кессонного типа, учитывая их перспективностъ для относительно мелководного за­
мерзающего, в первую очередь, арктического российского шельфа.
9.2 . Гравитационные nnатформы с оnорным основанием
кессонноrо тиnа
9.2.1 . Общие соображения
Платформы такого типа, в принципе, являются стационарными гидротехническими
сооружениями, поскольку подавляющее большинство времени при эксплуатации на­
ходятся на донном грунте. Как rтавучие сооружения они проявляют себя только при
въшолнении МО. Благодаря своим значительным размерам и прочности, способности
противостоять значительным столетним нагрузкам от природных факторов, в первую
очередь льдов, платформа при МО без труда удовлетворяет основным «судострои­
тельным» требованиям (остойчивость, непотопляемость, прочность на rmaвy).
Рассмотрим особенности проектирования гравитационных платформ на примере
нефтяной платформы, предназначенной для бурения скважин, добычи пластового
продукта, его подготовки до товарного состояния, хранения и отгрузки. Будем пред­
полагать, что проекrирование Шiатформы ведется комrшексно с системами вывоза
255


нефти и снабжения, поэтому мы определяем основные харmсrеристики не только
платформы, но и этих систем.
9.2 .2. Оценка основных характеристик верхнего строения
Основными исходными данными для определения ОХ ВС являются:
•
mубина бурения скважины;
•
физико-химический состав Шiастового продукта;
•
объем добычи пластового продукта и извлечения из него нефти.
Разобьем ВС на следующие основные элементы:
•
буровой комплекс (БК);
•
технологический комплекс (ТК);
•
энергетический комплекс (ЭК);
•
жилой комплекс (ЖК);
•
палубное оборудование и устройства (ПОУ).
ОХ БК всецело определяются mубиной бурения скважин; ОХ ТК- составом и ос­
новными физико-химическими свойствами пластового продукта, а также дебитом
скважин; ОХ ПОУ определяется, в основном, очень приближенно, количеством тех­
нологических запасов. ОХ ЭК и ЖК носят подчиненный характер и зависят от потре­
бляемой мощности и количества обслуживающего персонала БК, ТК и ПОУ.
Достаточно корректной аналитической зависимости ОХ БК от mубины бурения
скважин не имеется, тем более ее нет для ТК, где ОХ зависят от нескольких основных
параметров. Поэтому к определению ОХ этих двух основополагающих комплексов
крайне желательно привпекать профессионалов (буровиков и «добытчиков»). Конеч­
но, если имеется близкий аналог, можно воспользоваться пересчетом ОХ с такого
аналога, принимая, допустим, прямую пропорциональность зависимости ОХ БК от
глубины бурения, а ТК- от дебита скважин.
Характеристики ЭК можно пересчитывать пропорционально мощности источни­
ков энергии, а ЖК - количеству обслуживающего персонала, это достаточно логич­
ные показатели.
Учитывая, что основное оборудование и устройства связано с хранением техноло­
гических запасов и операций с ними, ОХ ПОУ можно пересчитывать пропорциональ­
но величине запасов, которая, если решается задача выбора ОХ системы снабжения,
является варьируемой величиной.
9.2 .3. Оценка основных характеристик опорного основания
Основными исходными данными для такой оценки являются:
•
параметры природных условий;
•
ОХ, в основном Шiощадь и масса, ВС;
•
объем нефтехранилища (варьируемая величина).
С учетом этих данных в первом приближеmm определяются rnавные размерения 00.
Минимальная высота 00 (НJ определяется, исходя из mубины моря (Н) и верти­
кального клирепса Ki- волнового или ледового, в зависимости от тоrо, какой больше:
256


Н =Н +К..
00
м
1
По правилам РМРС (для столетних параметров природных условий),
К =А+12(D/Л)114h +15
ВОJIВ
'
вв''
Кпед =А+ 4hп + 0,5,
где D - максимальная амплитуда изменения уровня моря, м; D
-
диаметр цилин­
дрической опоры wrn поперечный размер конусной опоры на уровне ватерлинии, м;
h - высота волны, м; h -толщина наслоешюго льда.
в
п
Отметим одно странное обстоятельство в формуле для волнового клиренса. Она
как бы справедлива для 00 с опорами ЦИJШНдрической или конической формы. Та­
кая платформа относительно «прозрачна>> для вшrn, и, естественно, волновой клиренс
у нее минимальный, но что делать, если 00 представляет кессон со стенками, близ­
кими к вертикальным? При ударе о такую стенку, достаточно протяженную по длине,
волне просто некуда деваться, кроме как расти вверх (см., например, рис. 7.11), и,
конечно, высота ее подъема будет больше, чем для 00 с опорами, но для платформы
с кессонным 00 в Регистре формально вообще отсутствуют рекомендации по выбору
величины клиренса.
Однако структура формулы для оценки Квопв такова, что для платформ кессонного
типа можно принять в качестве D ширину по ватерлинии и получить приемлемый
результат.
С учетом объема нефтехранилища Wхр определяется минимальная площадь 00
в плане (S0J. При этом в первом приближении можно принять 00 в виде парwшеле­
пипеда, тогда
S=W/Н.
00
хр
00
Тогда минимальная ширина Воо' равная длине, при квадраmом в плане 00 будет
равна
в =...Js.
00
00
Добавляя ширину двойного борта Ь, получим габаритную ширину
Воогаб = В00 + 2Ь.
По этой ширине с учетом параметров ледовых и волновых условий можно полу­
чить соответствующие нагрузки на 00 и выполнить оценку устойчивости.
Мы не будем вдаваться в дебри взаимодействия сооружений с донным грунтом -
это довольно сложная наука; лучше воспользоваться услугами гидротехников. Для
наших целей мы ограничимся плоским сдвигом платформы, как твердого тела, по
поверхносmому слою грунта, без учета возможности сдвига по глубинным слоям,
а также упругих свойств грунта.
В соответствии со СНиП 2.02.02.85* «Основания гидротехнических сооружений»
определяется прижимпая сила Рпр из условия отсутствия сдвига платформы при дей­
ствии максимальной внешней горизонтальной нагрузки Р :
111111'
Рпр= (1,25Р111111'- C1S)/tg<p,
где S- площадь 00, контактирующая с грунтом; <р- угол внутреннего трения грун­
та; С1 - его удельное сцепление. Если мы хотим получить прижимную силу в тоннах,
тоР111111' надо также выражать в тоннах, S - в м
2
иС1-вт/м2•
257


Как следует из этой формулы: при оmосительно малой Рваrр и большом С1 или S
значение прижимной СИЛЪI может получиться даже отрицательным. Это обстоятель­
ство аналогично такому давно известному в судоподъеме явлению, как присос к грун­
ту. Кто не верит, может проделать несложный опыт. Возьмителист бумаги и прота­
щите его по полированному столу - вы это сделаете без всяких затруднений. Теперь
хорошо смочите лист водой, немного подождите, пока он промокнет, и попробуйте
повторить опыт - у вас ничего не получится, скорее, вы порвете мокрую бумагу, чем
протащите ее по столу.
После определения расчетной nрижимной силы находим фактическую ее вели­
чину, с которой платформа будет давить на грунт без nриема твердого балласта при
хранилище, полностью заполненном нефтью. Эта сила будет равна весу платформы
(с нефтью) минус ее плавучесть при наибольшем уровне моря с учетом нагонных
явлений. Если фактическая прижимная сила равна или меньше определенной из ус­
ловия отсутствия сдвига, то принимать твердый балласт не нужно; если наоборот, то
нужно - в количестве, составляющем разницу между расчетной и фактической вели­
чинами прижимной СИЛЪI.
После этого методом внецентрепного сжатия определяются контактные напряже­
ния cr1.2 по формуле
crl.2 = Рпр/S ± МIW,
где Р - nрижимпая сила из предыдущего выражения; М - суммарный расчетный
пр
наибольший момент внешних сил; W- момеm сопротивления площади S.
Можно считать, что если растягивающие напряжения cr2 будут положительными
или равными О, а сжимающие cr 1 не превосходят 8-10 т/м2, то устойчивость платфор­
мы обеспечена.
Контакrные напряжения являются аналогом коэффициентов устойчивости, опре­
деляемых при проектировании СПБУ: cr 1 - непросадки и cr2 - опрокидывания.
Оrметим, что при проектировании платформ наиболее трудно обеспечить отсут­
ствие чрезмерных напряжений донного грунта (cr1), так же как для СПБУ- требуемые
коэффициенты запаса на непросадку опор в грунт.
Опыт соответствующих расчетов при слабых грунтах показывает, минимальной
ширины 00 обычно не хватает для обеспечения приемлемого давления на донный
грунт. Тогда мы уходим от призматической формы 00, начинаем использовать на­
клонные стенки, чтобы уменьшить ледовые/волновые нагрузки, и развивать площадь
опорной плиты, чтобы увеличить отрицательную часть в формуле для определения
Рпр' уменьшить величину прижимной сИЛЪI и получить приемлемое значение cr 1•
После того как параметры устойчивости будут обеспечены, очень полезно про­
рисовать компоновочную схему платформы, подсчитать все объемы, убедиться, что
их хватает, в том числе для размещения твердого балласта, и определить площадь
надводной и подводной паруевости для уточнения нагрузок от ветра и течения. При
этом может потребоваться корректировка rnавных размерений и повторение расчетов.
Затем выполняются расчеты по экономическому блоку и с учетом укрупненной
нагрузки масс с помощью удельных (на одну тонну) стоимостей корпусных конструк­
ций, оборудования, систем, устройств и т.п. определяются затраты на постройку плат­
формы. Очень укрупненная схема оценки основных характеристик платформы при­
ведена на рис. 9.1 .
258


Глубина I'IOJHI , Jомен е ни е e ro У))ОВНЯ 11 Скорость веч)а
1
Исходные данные (( OIIL змrлtт
1
.llсходнъtе
Х:ч•акт. донных rрунтов
Высота
Лед овы е
дtiННЬtе
Скоро сть
волны
УСЛ ОВIIЯ
((QIJL iltOJlЯJ'
тече н11Я
XaJ•aктepii CТIIKII пла-
стовоrо П))одукта (Illl)
О ценка 1\IИНИl\lалъной
Объеl'l добьРш Ш1
П}НIЖIОIНОЙ СИЛЫ
Оц енка внешних наrру3 ок
сЬ
1
Глуб11на буt•еюrя 1
Ot~e'ltк(t IШЛitrte-
+
с11иш твердо.·о
1
OЦEHRAJ~TO~IHBOCTИ
1Кол-во технолопt- ~
баmшсmа
ч еских за пасов *
сЬ ер
1 Состав, площ:щь и l'нн· са ТК 1
Оцt>нка rлавных
}HIЗI\It'})t'НJIЙ 00
Сопав , ппощадь
~
lct
и 1\Jасса БК
Состав, н
+-0
•
Оценка 111 ассы 00
JIIЯCCa судо-
Состав, площадь
воrо о бору-
ер Н l\ШСса ЭК
l
довання ,
•
Оценю' 1\JаНЫ nшпфО})l\JЫ
1
систем и
устройств _.1 Кол-во персонала
1
~
"
•
УК})упненные
1
Il11ощндь и I'Jacca ЖК
1
ю-..nз ач)аты на
сч•о1rтелъ ство
+
платфо}ШЫ
С остав обо1•удования, п.rхощадь и l\Iaнa ВС
1
1
1
Объ ем н ефтел'Раюш•rща *
1
*ва ьи емыйпааме
1
РРУ
ртр
Рис. 9.1 . Укрупненная схема оnределения основных характеристик платформы
Отдельно поrоворим о взаимодействии стационарных морских сооружений со
льдом, учитывая важность этого фахrора для: российсюrх платформ, эксплуатирую­
щихс.я в замерзающих районах.
9.2.4 . Взаимодействие стационарных морских сооружений со nьдом
При определении ледовых наrрузок рассматривается два их вида: г.лобальная: и ло­
кальная.
Глобальная ледовая ваrрузка представляет собой сумму всех сил, действующих на
сооружение и вызванных взаимодействием последиего с ледяным покровом. Инфор­
мация о такой наrрузке нужна дли определения устойчивости платформы на грунте,
оцев::ки ее общей nроч::вости, а также для: расчетов усталостной проч::вости.
259


Под локальной ледовой нагрузкой поiШмается ледовое давлеiШе, которое действу­
ет на некоторую небольтую часть IШОщади поверхности контакrа конструкции со
льдом. Определение локального давлеiШЯ льда необходимо для вьmолнения расчетов
местной прочности сооружеiШЯ и расчетов усталосmой прочности.
На величину глобальных и локальных ледовых нагрузок оказывает влияние боль­
шое количество различных факrоров, среди которых можно выделить следующие ос­
новные:
•
характеристики ледовых образований, в первую очередь форма и размеры, толщи­
на ледового покрова, торосистость, СIШоченность, возраст, скорость дРейфа;
•
физико-мехаiШЧеские свойства льда, в первую очередь его прочность;
•
сценарии взаимодействия IШатформы с ледовыми образованиями (nредельное на­
пряжение, предельная энергия и т.п.);
•
формы разруmеiШЯ льда (изгиб, дРОбление и т.п.);
•
форма IШатформы, в том числе в районе ледовой ватерлинии (кессон, многоопор­
ная, с прямыми юrn наклонными стенками и т.п.).
Поскольку нас интересуют главным образом глобальная ледовая нагрузка, далее
речь пойдет только о ней. Сегодня существуют различные подходы к определению
такой нагрузки:
-
нормативный;
-
расчетный;
-
проведение модельного эксперимента в ледовом бассейне;
-
вероятноетое моделирование.
Ниже будут рассмотрены достоинства и недостатки указаmiЫХ подходов.
Нормативный подход
Этот подход базируется на использовании различных нормативных документов для
расчета глобальной ледовой нагрузки. В настоящее время имеется большое количе­
ство нормативов, разработанных различными организациями и ведомствами. В неко­
торых научных трудах приведено сравнение результатов расчетов глобальной ледо­
вой нагрузки на различные морские инженерные сооружеiШЯ по этим нормативам,
которое демонстрирует довольно большой разброс получаемых численных величин.
Кроме того, как правило, нормативные документы завышают величину глобальной
ледовой нагрузки, поэтому при использовании нормативного подхода проектант за­
страхован от занижения уровня нагрузки, действующей на сооружение. Это дости­
гается благодаря традиционной консервативности mобых нормативных документов,
куда обычно попадают провереиные nракrикой рекомендации.
Основным недостатком нормативного подхода является практическая невозмож­
ность его применении для реальных морских сооружений. Дело в том, что в нор­
мативных документах, как правило, даются рекомендации по определению уровня
глобальной ледовой нагрузки для конструкций, которые имеют достаточно простую
геометрию: цилИНдРические колонны и различные конусы. Тем не менее даже комби­
нация этих простых элементов может быть достаточно сложна для определеiШЯ гло­
бальной нагрузки по нормативам: например, взаимодействие цилиНдРической опоры,
снабженной конической наделкой, с торосистым образованием. Еще одним недостат-
260


ком подавляющего больпnmства нормативов является отсутствие расчетных формул
для определения глобальной ледовой нагрузки от воздействия торосистых образова­
ний на морские сооружения. При этом нагрузка от торосов является в большинстве
случаев наибольшей, и именно она доJDКНа учитываться при назначении расчетной
ледовой нагрузки.
Необходимо также сказать несколько слов о широко используемом стандарте
ISO 19906, в котором приводятся требования и руководства для арктических морских
сооружений. В этом документе содержится слишком много разнообразной информа­
ции, и в нем крайне сложно оперативно найти нужный раздел. В документе дается
большое количество рекомендаций, необходимость применения которых не оговари­
вается. ISO 19906 походит, скорее, на некое справочное пособие, чем на стандарт.
В нормативных руководствах часто упомm~ается возможность расчетного опреде­
ления уровня глобальной ледовой нагрузки с использованием специальных расчет­
ных программ, одобренных нормативным органом. Поэтому представляется важным
рассмотреть возможность применения расчетных методов.
Расчетный подход
Потенциально любой разработчик проекrа того или иного морского сооружения,
предназначенного для эксплуатации на замерзающей акватории, может заказать раз­
работку математической модели его взаимодействия со льдом. В реальности такого
не происходит. Основная причина состоит в отсутствии общепринятых теоретиче­
ских построений для описания льда, дрейфующего ледяного покрова и xaparcrepa
взаимодействия морского сооружения со льдом. Выбор в расчетной модели тобой
из возможных схем взаимодействия прюсrически однозначно определяет результат
расчета и, таким образом, уровень глобальной ледовой нагрузки. Этим ледотехниче­
ский расчет существенно отличается от гидромеханического, например, от расчета
воздействия волн на морское инженерное сооружение. В последнем случае матема­
тическая модель волнения хорошо известна (линейные или нелинейвые уравнения
гидродинамики) и основная задача расчетчика заключается в как можно более точном
задании геометрии сооружения.
Поэтому при проведении теоретических ледотехнических расчетов используются
апробированные расчетные методы, но, к сожалению, они хорошо описывают лишь
инженерные сооружения с простой геометрией. Обычно эти методы уже приводятся
в нормативных документах, поэтому очень часто расчетный и нормативный подходы
совпадают.
Модельный эксперимент в ледовом бассейне (метод физического моделировании)
В настоящий момент это единственный способ получения информации о глобальной
ледовой нагрузке на любые морские ледостойкие инженерные сооружения. Данный
метод закшочается в буксировке модели сооружения через моделированный ледяной
покров (рис. 9.2).
При проведении модельных испытаний обычно применяется схема обращенного
движения, в соответствии с которой модель буксируется через неподвижный ледяной
покров со скоростью, соответствующей скорости дрейфа льда. Специально постав­
ленные эксперименты, в которыхнанеподвижную модель надвшалось ледяное поле,
доказали корректность использования «обращенной» схемы. Для воспроизведения
адеквiП'Ной картины разрушения ледяного покрова в соответствии с теорией модели-
261


Рис. 9.2 . Проведение буксировочных модельных испытаний морских инженерных сооружений
в ледовом опытовом бассейне Крыловскот Центра: а) искусственнот острова; б) стационарнот
с двумя опорами
рова:вия ero проч:н:ость и тоmцина умевьmаются: в Л раз (масштаб модели). Поми:м:о
силового воздействия: на модель в ходе эксперимента можв:о определить rеометри­
ческие характеристшеи леДИНЬIХ иаrромождев:ий (вадводвые и подвод:вые), mторые
фор:м:ируютс.я у борта модели и во многом опредешпот вел:ичину mобальвой ледовой
нагрузки.
В модельном эксперименте осущеСТВJIЯется иепосредственвое измерение этой на­
rрузки. Увы, вьmолнить такие же измереНШ1 в натурных условиях невозможно. Лю­
бые датчики, вмовтировав:ны:е в корпус стационарного ледастойкого сооружеВШI,
могут регистрировmъ только ледовую иаrрузку, действующую на чувствительный
элемекr датчика. Распространение полученных данных. на все сооружение для: опре­
деления: mобальвой ледовой наrрузки .я:вля:ется: векоррекrной операцией, mторую
можно выпол:вить бесконечным количеством способов и, соответственно, получить
бесконеч:н:ое число различвых ответов.
К достоинствам физического моделирования можно отнести возможность и:зуче­
ВШI взаимодействия: сооружения mобой формы и :конструкции с торосистьrми обра­
зо:ваниями. На рис. 9.3 показавы моделированный торос и момент внедрения: модели
сооружения в него при испытаниях в ледовом бассейне КрЫJiовскоrо Центра.
Проведение модельного эксперимента не ТOJIЪICO позволяет получить информацию
об уровне rnобалъиой ледовой нагрузки на сооружение, но и является иезаменимым
звеном в разработке маrематическ:их моделей изучаемых явлений. Такой эксперимент
раскрывает существо .я:влеи:и:й и дает возможность исюпочить произвол в выборе их
физической модели, :который, х сожалев:ию, не редко допускают при разработке мате­
матических моделей, особенно специалисты, не имеющие большого опыта нm:уриых/
модельвых ледовых исiiЫТавий. Так, из всех возможных вариантов взаимодействия
сооружения со льдом в ледовом бассейне всегда реализу:ются тольхо три из вих -
изгиб, расслаивание и дробление. Для реализации, например, разрушения ледяного
покрова пуrем потери им устойчивости (баклинг) необходимо создаваrь в ледовом
бассейне специальв::ые условия, КОО'Орые не ре8JD1зуются в натуре; если же такие про­
цессы реализуются, то вознихающая при этом ледовая наrрузка далека от критиче­
схой. Даввые модельного эксперимента также необходимы для верификации разрабо­
та:в::н:ых мm:емгrичесхих моделей взаимодействи.я: сооружений со льдом.
262


Рис. 9.3 . Исnытания моделей в торосах в ледовом бассейне Крыловекого Центра:
а) моделированная гряда торосов; б} взаимодействие модели сооружения с ней
Метод модельного эксперимента имеет и ряд недостатков. Самые главвые из
в:их - относительно высокая: стоимость (вюпоч:аи изrотовлеЮiе модели сооружеиия,
иногда со сложной геометрией) и довольно большая: длительность эксперимента.
Следствием этого я:вл.я:етсв: еще один существенный недостаток. Очевидно, что воз­
действие ледmоrо покрова на сооружение - случ:ай:ва.я: фушщия времени. В ходе
проведев:ия эксперимента мы получаем только одну реализацшо этой функции. Ее
стационарность и эргодичность никем н:и:когда не были доказаны - мы можем толь­
ко предполагать их. В ходе проведения экспериментов по единственной реализа­
ции определяется величина ледовой наrрузки. К подобной процедуре невозможно
примеиить статистические методы обработки экспериментальных данных. Из этого
следует, ч:то результат, полученвый в ледовом бассейне, нельзя рассматривать как
некоторую «абсолютную истину>>, нельзв: требовать, ч:тобы этот результат в точно­
сти повторилеи в следующих аналогич::вых испьrrаНWiх в этом или другом ледовом
бассейне. Совпадение результатов может быть только приблизительное.
Еще одним следствием высокой стоимости испытаний в ледовом бассейне ЯВЛJI­
ется: nрактич:еска.я: невоз:можность исследо:вав:ия: особенностей работы сооруженив:
во льдах во всех или в больmив:стве возможны:х эксплуатационв:ых условий. Обыч­
но для проведения модельных исПЪIТавий заказчик выбирает наиболее тяжелые ле­
довые условия с тем, чтобы получить оце:нку максимальных величин глобальной
ледовой наrрузки. Не будем торопитьсв: и кидать за это в заказчика камни: во-пер­
вых, он платит деньги, и это оч:ень хорошо, а во-вторых, он прав, поскольку самых
больших неприя:твостей, естественно, можно ожидать от наибольших нагрузок. Од­
нако при таком подходе ч:асто выбираются: условия, которые с оч:е:в:ь малой долей
вероятности могут реализоваться в природе. Например, для: оценки максимальных
усилий от воздействия на ледостой:ку:ю платформу торосистого обраэовав:ия: ДJI.fl
моделировав:ия в ледовом бассейне выбирают торос с килем, парусом и ков:солиди­
ровавв::ы:м слоем, соответствующими 100-летве:м:у периоду повторяемости каждой
из характеристик по отдельности, хотя подобные сочетания в натурных условиях
не случаются. Можно с полвой уверенностью утверждаrь, что подобные испьrrа­
в:ия приводят к завышению уровня глобальной ледовой нагрузки, регистрируемой
в ходе проведения эксперимента.
263


'nlбn. 9.1 . Характеристики ледовых бассейнов Крыловекого Центра
Характериеtики
Длина ледового бассейна с доковой частью, м
Длина ледяного поля, м
Ширина бассейна, м
Глубина, м (глубина последних 20 %длины бассейна)
Диапазон топщины намораживаемого льда, мм
Скорость буксировочной тележки, м/с
Среднее время приютовnения одноrо поля, сут.
Рис. 9А. Панорама
нового ледового бассейна
Крыловекого Центра
Ледовый бассейн
старый
новый
45
102
35
80
6
10
2(3)
2(4,6)
10-100
10-100
0,005-1
0,001-1,5
2
1-2
В :какой-то мере снизить заrраrы на проведение модельного эксперимента позво­
лил новый ледовый бассейн Крыловскоrо Цевтра (рис. 9.4), введенвый в эхсплуата­
цшо в 2014 r. Ero основвые характеристики по сравневшо с хара:к:rеристихам:и старо­
rо бассейна представлевы в табп. 9.1.
Новый ледовый бассейн позволяет nроводить определение mобальной ледовой
нагрузки на морские шrжев:ерные сооружения:, в том числе с учетом влия::вия дна во­
доема, а также исследование и оnтимизацшо элементов ледовой защиты инженерных
сооружений от воздействия льда. Благодаря конструкции буксировочной тележки,
оснащенвой подъемными панеля:ми и поворотными устройствами, резко снижены
временные и энергетические зпрапы на проведение подобИЪIХ экспериментов. Из­
менение направления: ориентации модели относительно направлеНИJI дрейфа льда
может быть выполнено за счкrавные м:ивуты. Предусмотрена возможность различ­
выми способами имитировв::rь дво водоема (подвижное и в:еподвижное)- это также
существенно расmир.я:ет эксперим:евтальные возмож:в:ости. Буксируемое подводное
дно выполнено прозрачвым, что способствует хорошей визуализации nротекающих
процессов.
2U


О соотношении модельного и численного экспериментов
Необходимо сказать несколько слов о соотношении модельного и численного экспе­
риментов в морской ледотехнике. Более десяти лет тому назад специалистами была
дана оценка роли численного эксперимеша в теории корабля, в том числе и в морской
ледотехнике, при этом рассматривалось соотношение модельного и численного экс­
периментов. Эти специалисты считали, что эра безграничного господства модельного
эксперимеша заканчивается. Снижение роли модельного эксперимента обусловлено
рядом объективных причин, среди которых важнейшими являются усложнение задач,
требующих решения, и развитие вычислительной техники. Очень динамичное раз­
витие этой техники и пакетов прикладных специализированных программ открывает
возможность выполнения численного моделирования для тех условий, в которых фи­
зический эксперимеш невозможен или крайне затруднен. Поэтому было высказано
предположение, что модельный и численный эксперимеiПЫ должны использоваться
совместно при решении сложных задач.
За прошедшее время сиrуация сильно изменилась. Следует констатировать, что
доступ шодей, интересующихся решением той или иной задачи, гораздо проще осу­
ществить к средствам проведения численного эксперимента, чем к эксперименту мо­
дельному. Кроме того, часто стоимость численного эксперимента оказывается ниже,
чем модельного. Поэтому в последние годы набтодается очень опасная тенденция
тотальной замены модельного эксперимеша численным. В данном случае речь
не идет о равноправном партнерстве двух методов исследования, которые дополня­
ют и обогащают друг друга. Многие современные исследователи, а также некоторые
руководители проектных организаций искренне считают, что с помощью численных
технологий они смогут получить шобую информацию, необходимую для выполнения
исследований или проектных надобностей. Причем правильиость полученных дан­
ных, по их мнению, гарантируется использованием общепринятого в мировой ирак­
тике или сертифицированного программного продукта. В настоящее время уже ре­
ализуются проекты довольно большой серии судов, при проектировании которых
вообще не проводились модельные исследования. Сиrуация серьезная. Она очень
четко выражена в замечании сотрудника одной из контролирующих организаций о ре­
зультатах модельных испытаний перспективного технического средства для освоения
шельфовых сооружений: «. ..нагрузка должна определяться с помощью сертифициро­
ванной... программы. Модельные испытания служат лишь для сведения».
С таким подходом нельзя согласиться даже при решении задач классической ги­
дромеханики и теории упругости, для которых однозначно определена система опи­
сывающих явление дифференциальных уравнений. В морской же ледотехнике, для
которой таких уравнений еще нет, каждый разработчик программного продукта соз­
дает свой алгоритм разрушения льда, основываясь на отmодь не очевидных гипотезах.
Поэтому принимать проектные решения и делать заключение о безопасности эксплу­
атации объекта только на основании численных экспериментов крайне рискованно.
Для эффективного использования численного эксперимента необходимо провести его
всестороннее тестирование по результатам модельного эксперимеша и лишь после
этого выполнять расчеты для тех условий, в которых модельный эксперимент невы­
полним. По нашему мнению, только совместное использование физического и мо­
дельного эксперимеша позволит в дальнейшем решать сложные технические задачи,
связанные с созданием сооружений для освоения Арктики.
265


Вероятностное моделирование
Это относительно новое направлеШiе среди методов определения rлобальной ледовой
нагрузки, которое активно развивается в настоящее время. Как указывают привер­
женцы данного направления, вepшrrnocmoe моделирование позволяет рассчитать
реальные ледовые нагрузки. При таком расчете описанная вьппе ситуация с прове­
де~mем модельных испытаний в «суперторосе» не может реализоваться, поскольку
вероятность появления такого тороса мала.
В основу вероятностного подхода положен широко известный метод Монте-Кар­
ло, который позволяет разыграть нужное количество событий с тем, чтобы получить
<<расчет» глобальной ледовой нагрузки «впрямую» для заданного уровня ее повторяе­
мости (один раз в 5, 10, 100 и более лет). Многими подобный расчет воспринимается
как более точное определеШiе rлобальной ледовой нагрузки по сравнению с результа­
тами модельных испытаний в ледовом бассейне.
Посмотрим, может ли соответствовать это утверждение действительности? Для
реализации схемы Монте-Карло при определении rлобальной ледовой нагрузки необ­
ходимо выполнение следующих условий:
1. наличие данных о законах распределения случайных величин, характеризующих
геометрические (толщина, размер льдин, rлубина киля тороса и др.) и физико-ме­
ханические (прочность при различных видах деформации, модуль Юнга, коэффи­
циент Пуассона) свойства ледяного покрова в пределах относительно небольшой
аiСВI:ПорИИ, на которой располагается морское месторождеШiе. Кроме того, нужно
иметь данные о корреляции между различными случайными величинами. Например,
с очень большой степенью вероятности можно утверждать, что существует корреля­
ция между толщиной ледяного покрова и его прочносmыми свойствами. Кстаrи, нам
неизвесmа ни одна вероятностная модель, которая бы учитывала наличие корреля­
ционных связей;
2. наличие не вызывающих сомнения детерминированных математических моделей,
с помощью которых можно рассчитать rлобальную ледовую нагрузку на сооруже­
ние при его взаимодействии с тем или иным ледяным образованием. Очевидно, что
такая модель должна допускать возможность задания всех геометрических особен­
ностей реального морского сооружения и учитывать влияние этих особешюстей на
уровень ледовой нагрузки.
В российской ирактике принято, что для изучения гидрометеорологической обста­
новки, включая ледовую, в месте расположения морского месторождения необходим
пятилеший цикл набшодений. Для исследования ледовых характеристик проводятся
пять экспедиций, которые осуществляются в момент наибольшего развития ледяного
покрова. Данные, полученные в течеШiе всего времени, обрабатываются, после чего
могут быть получены законы распределения изучаемых характеристик. Корреляци­
онные связи обычно не изучаются. Анализ полученных данных показывает, что ста­
тистические характеристики ледяного покрова могут существенно различаться для
различных участков моря, даже расположенных близко друг от друга.
Обратим внимаШiе, что пятилетние данные следует использовать в вероятностных
расчетах с большой осторожностью. Они достаточно хорошо описывают состояШiе
ледяного покрова только в период его максимального развития. Для других периодов
этими данными без соответствующей проверки пользоваться нельзя.
266


Из всего сказанного можно сделать вывод, что обЪIЧно для проведения вероят­
носТНЪiх расчетов не имеется необходимого количества и качества исходНЪiх дан­
ных. Поэтому при выполнении вероятносТНЪiх расчетов этот недостаток воспол­
няют экстраполяцией имеющихся данных в те области, для которых Шiформация
отсуrствует. Конечно, эта операция не повышает ни точность, ни достоверность
расчетов.
Еще одним слабым местом вероятностных расчетов является использование де­
терминированНЪiх моделей. Выше уже указывалось, что в настоящее время прак­
тически нет общеприНЯТЪiх методов расчета ледовых воздействий на сооружение.
Часто для одной и той же цеJШ используются различные по структуре расчетные
формулы, причем при детерминированных расчетах они могут давать близкие ре­
зультаты. Вероятностные расчеты по этим формулам могут очень существеmю раз­
личаться. Поэтому часто при одних и тех же исходных данных результат вероят­
ностного моделирования и, следовательно, полученные на его основе выводы раз­
личаются при использовании разных формул.
Сказанное не следует понимать как категорический запрет использования веро­
ятностных методов, это не так. Они обязательно должны использоваться: приме­
нение вероятносТНЪiх методов дает возможность получить важную для проектанта
информацию. Протест вызывает лишь наблюдаемая у некоторых исследователей
и проектантов абсолютизация результатов вероятностных расчетов. В настоящее
время эти расчеты объективно содержат большую погрешность, наличие которой
необходимо учитЪIВать при анаJШзе их результатов.
По нашему мнению, все перечисленные подходы к определению глобальной ле­
довой нагрузки должны использоваться при анаJШЗе взаимодействия инженерного
сооружения со льдом- мамы всякие нужНЪI, мамы всякие важны, кто трусы ребятам
шьет?!
НормативНЪIЙ подход и расчетные методы следует использовать на ранних ста­
диях проектирования сооружения для предварительной оценки уровня глобальной
ледовой нагрузки с целью отсева наиболее неудачных вариантов обустройства мор­
ского месторождения. Дальнейший выбор между конкурирующими вариантами мо­
жет быть осуществлен только при проведении испытаний в ледовом бассейне.
После выбора окончательного варианта платформы ее необходимо подвергнуть
дополнительному циклу испытаний с целью получения данных для детального
проектирования. На этой же стадии целесообразно вьшолнение вероятностного мо­
делирования работы платформы во льдах. СовместнЪIЙ анализ модельных данных
и данных вероятностного моделирования позволит обоснованно назначить расчет­
ную величину глобальной ледовой нагрузки.
Несмотря на относительно дорогие модельные эксперименты в ледовом бассей­
не, их надо вьшолнять. Это отнюдь не реклама Крыловекому Центру, но объектив­
ная необходимость. Всем известно, что скупой платит дважды, причем в нашем
случае второй «транш» может не идти ни в какое сравнение с первым: есШI плат­
форму, добывающую нефть, глобальная ледовая нагрузка сдвинет с места, порвав
все райзеры, то будет такое, о чем страшно даже подумать.
Более подробные сведения о взаимодействии морских сооружений со льдом
и определении глобальной ледовой нагрузки приведены в приложении.
267


9.2.5 . Вояновые наrруэки
На ранвей стадии проектирова:вия такие нагрузки ва хшатформы и взаимодейству­
ющие с вей суда могут быть с nриемлемой точностью определе:ны по вормативв:ы:м:
документа:мt пересчетом с a:s:aлora или математическим расчетом.
Одв:ахоt учитывая мвоrообразие форм опорвых оснований, значительное увели­
чение тоннажа судовt необходимость расширения: эхсплуаrациовных «охов поrо­
ды» в сложных гидрометеорологичесхих условиях и, как следствие, возможность
возникновения значительных иелинейных эффекrов (особенно при взаимодействии
нескольких сооружевий/судов), на завершающих стадиях проектировавия крайне
целесообразно использовать результаты соответствующих гидродинамических мо­
дельных испытаний. На рис. 9.5, приводятся некоторые примеры испытаний моделей
различных сооружений в гидродинамическом бассейне Крыловекого Центра.
Рис. 9.5 . Исnытания моделей в гидродинамическом бассейне Крыловскот Центра:
1 - сравнительное nоведение nлатформ Octabuoy и Spar (nлатформа справа, качается гораздо
значительнее); 2- выносной отгрузочный терминал •Варандей~ совместно с танкером (видно,
как танкер стоnкнулСR с терминалом); З- стационарная матформа на базе ППБУ «Шельф-7»;
4- мавучее нефтехранилище с nришвартованными линейным {вверху} и челночным (внизу}
танкерами; 5 - буровое судно nри столетнем шторме (носовая часть судна оголилась почти на
треть ero длины); 6-ледокольное научно-экспедиционное судно на встречном шестибалльном
волнении {а, собственно, JДе C'JP1IO? Его, беднягу, nод валной nочти и не видно!}
268


На позиции 2 этого рисунка видно, что модель танкера столкнулась с моделью
Варандейского терминала, хотя в расчетах этого выявлено не было. Удар был такой
силы, что модель терминала пришлось ремонтировать, а в реальных условиях по­
добная аварийная ситуация могла бы привести к значительным потерям денежных
средств и времени на восстановление работоспособности комплекса и, возможно,
к разливу нефти.
Конечно, еще более сложно теоретически оценить поведение на волнении системы
трех судов (позщия 4) в силу различия в их размерах и обводах, а также значительно­
го взаимного гидродинамического влияния друг на друга.
Поэтому провозrлашенный выmе тезис о целесообразности проведения гидроди­
намических модельных исiiЪiтаний, повторимся, отнюдь не является рекламой Кры­
ловекому Центру, а представляется объективной необходимостью, если мы заботимся
о безопасности и работоспособности шельфовых сооружений.
9.2 .6 . Определение основных параметров морской
транспортно-технологической системы вывоза нефти
~ начала проанализируем особенности морских транспортно-технологических
систем (МТТС), предназначенных для традиционных перевозок нефти (между не­
фтяными терминалами) и ее вывоза от морских месторождений, расположенных на
шельфе России. По назначению эти МТТС не различаются: и в том, и в другом случае
надо принять нефть в пункте «А», перевезти ее в пункт «Б» и там выгрузить. Но на
этом сходство заканчивается, поскольку имеются различия, в определенной степени
принципиальные, между одинаковыми по назначению системами (табл. 9.2).
Как следует из приведеиных данных, в силу, в основном, трех особенностей- рас­
положение точки «А» в открытом замерзающем море, неритмичность поступления
нефти на оотрузку и использование специализированных танкеров - МТТС для рабо­
ты на шельфовых месторождениях является существенно сложнее и более подверже­
на внешним, rлавным образом крайне негативным ледовым условиям, чем традици­
онная система.
Под основНЪIМИ параметрами транспортной системы мы договоримся понимать
грузоподъемность, скорость хода и количество танкеров, предназначенных для выво­
за нефти от платформы с неизвестным (пока) объемом хранилища нефти.
В целом, все многообразие методов анализа МТТС можно условно ограничить дву­
мя типичными подходами - статическим и динамическим,
-
использование которых
во многом определяет способы описания моделируемых процессов внутри МТТС.
Наиболее простой постановкой задачи анализа МТТС является «статическое»
представление. В этом случае непосредственное моделирование различных процес­
сов во времени не производится, а учитывается по средним интегральным показате­
лям. Например, среднее время рейса, средняя величина простоев в ожидании благо­
приятных природных условий и т.п.
На «статической» постановке основано множество экспертно-аналитических мо­
делей оценки технико-эксплуатационных параметров судна изложенных в учебниках
и других изданиях по проектированию судов (например, В.В. Ашик. Проектирование
судов, 1985). Характерным способом описания движения судна в аналитической мо­
дели является применение такого показателя, как провозоспособность судна на за­
данной линии - суммарный объем полезного груза, которое судно может перевезти за
269


характеристики
1. Изменение
интенсивности
грузопотока
2. Ограничения по
ГМУ и ледовым
условиям при грузовых
оnерациях
3. Регулярность
вывоза
4. Движение танкеров
по трассам nеревозок
5. Тиn танкера
6. Возможность,
при необходимости,
аренды
доnолнительных
танкеров
7. Возможность сдачи
танкеров в аренду
при исчезновении
надобности
ТипМПС
Традиционные
Плавное, многолетнее­
практически можно не
учитывать
Не критичны, терминалы
находятся в защищенных
незамерзающих портах
Не критична, емкостей
береговых резервуарных
парков хватает, чтобы
вместить «избыточную»
нефть в случае задержки
вывозящего ее танкера
Достаточно равномерное, «ПО
среднему»
Обычный, с бортовыми
манифольдами, без DP,
только с nодруливающими
устройствами
Без nроблем - имеется
значительное количество
предложений на
соответствующем рынке
обычных танкеров
Без nроблем- рынок
адаnтирован к nредложениям
по обычным танкерам
Табп. 9.2. Сравнение МПС различных тиnов
Месторождении замерзающего
шельфа
Пиковое, в соответствии с темпом
извлечения нефти из месторождения -
учитывается обязательно,
характеризует темпы ввода/вывода
танкеров из эксnлуатации
Очень критичны - отгрузки в открытом
море, в том числе nри значительно
меняющихся ледовых условиях
Очень критична - nри задержках
нефть накаnливается в хранилище
довольно ограниченного объема,
и, чтобы не nерекрывать скважины,
ее надо вывозить относитеnьно
регулярно
Существенно неравномерное по
чистой воде и в ледовых, значительно
изменчивых условиях
Специализированный, с ледовыми
усилениями в зависимости от районов
и условий эксплуатации, носовым
nриемным устройством и DP
Невозможно в связи с отсутствием на
рынке танкеров, особенно высокой
ледовой категории, с носовым
nриемным устройством и DP
Сложно-неконкурентосnособны из­
за более мощной ЭУ, неоnтимальных
для чистой воды формы корпуса
и параметров гребных винтов -
большие расходы топлива
определенное время. Провозоспособность определяется исходя из средней скорости
движеiШЯ, средней продолжительности грузовых операций, среднего уровня заrруз­
ки судна и усредненной дистанции между точками перевозки. Оперируя провозоспо­
собностью, можно оценить требуемое число судов для вывоза заданного количества
груза. В рамках аналитической постановки вероятностные параметры внешней среды
принимаются <<По среднему».
Статическая (аналитическая) модель
Для простоты рассмотрим эту модель на примере системы, эксплуатирующейся толь­
ко в безледовых условиях.
Объем хранилища W на платформе, в первом приближении, можно определить,
хр
исходя из следующих предпосылок.
Хранилище не должно переполняться, т. е. теоретически танкер появляется и шлан­
гуется в тот момеiП, когда в хранилище накопилась нефть в количестве, по крайней
мере, равном грузоподъемности танкера. Тогда Wxp определяется по довольно про­
стой и очевидной формуле:
270


Wxp = Q*T/n (тыс. т)~
где Q-максимальный дебит скважин на платформе, тыс. т/сут.; ТР- продолжитель­
ность кругового рейса танкера до пункта разгрузки и обратно к платформе с учетом
времени грузовых и сопутствующих операций (оформление документов~ бункеровка,
досмотры и т.п.)~ сут.; n- количество танкеров на линии. Оrношение T/n определяет
промежуток времени~ когда около платформы не будет танкера~ обраrnая величина -
частота подхода танкеров.
Структура этой формулы говорит о том~ что объем хранилища должен бьпъ таким~
чтобы нефть, пока у платформы не появился танкер~ полностью накапливалась в хра­
нилище~ при этом скважины не перекрываются.
При n = 1 (минимальное количество танкеров) объем хранилища максимальный,
при n ~ оо объем хранилища стремится к О~ т.е. танкеры, уткнувшись друг в друга,
представляют~ по суrи~ своеобразный трубопровод (при этом скорость хода танкеров
и их грузоподъемность тоже стремятся к нуто)~ который принимает нефть со скоро­
стью ее поступления из скважин - конечно~ это сугубо теоретически. Естественно,
рациональное решение лежит между этими двумя крайними точками, хотя при малом
расстоянии от платформы до нефтяного термШiала количество танкеров вполне мо­
жет быть равным одному.
Теперь мы должны учесть, что возможен случай, когда танкер, прибыв «по рас­
писанию» к платформе, встречает около нее такие неблагоп:риятные гидрометеоро­
логические условия, которые не позволяют осуществить шланговку и начать отгруз­
ку нефти - танкер въmужден простаивать в ожидании улучшения погоды. Чтобы не
перекрыватъ скважины, надо направлять поступающую из них нефть в хранилище,
т.е. увеличить его объем на величину <<ЛИШней» нефти. При времени ожидания т_
получим этот дополнительный объем АW как
хр
AW =Q*T.
хр
аж
Тогда общий объем хранилища Wxpl будет равен
Wxpl = Wхр +АWxp = Q*T/n + Q*То:в:.
Далее перед нами встает выбор:
1. считать, что ожидание случается относительно редко, тогда мы не закладываем
излиnnпою нефть в грузоподъемность танкера, а вывозим ее путем пекоторой ин­
тенсификации «кругооборота» танкеров за счет увеличения их скорости выше сред­
ней, которую мы п:рШIИМаем в расчет продолжительности кругового рейса танкеров.
Грузоподъемность танкера будет минимальной и равной Рrp.min = Q*T/n. Это можно
назвать мШIИМальной стратегией. Естественно, она довольно рискованная, поскольку
при частых штормах нефть может накаrтиватъся в хранилище и, несмотря на интен­
сификацию движения танкеров, может потребоваться перекрытие скважин. Однако
капитальные затраты на такую стратегшо будут мШIИмалЬными. Конечно, в реальных
условиях можно рассматривать возможность кратковременной аренды подходящего
танкера, чтобы вывезти накопившуюся нефть;
2. принимать максимальную Рrp~ чтобы вывезти всю нефть~ накопившуюся в хра-
нилище,т.е.Р =Q*T/n+Q*T =Р
.
+ Q*T . При этом, когда в хранилище
rр.мах
р
ож.
rp.mm
ож.
не будет <<ЛИШней» нефти, танкер будет ходить с недогрузом. Назовем это избыточной
стратегией - она менее рискованная по сравнению с минимальной. Однако капиталь­
ные затраты на такую стратегию будут больпmми.
271


Следует отметить, что величина Toz, связанная с распределением параметров ветро­
волновых условий в районе размещения платформы, носит вероятностный характер.
Поэтому необходим либо щательный анализ этих условий, по сути, расчет окон «не­
погоды», либо назначение величины Toz, в какой-то степени, вотонтаристски. Первый
пуrь представляется более правилъным, поскольку он также позволит дать ответ на
важный вопрос- сколько ппормов придется на промежуrок времени Т /n? Если больше
р
одного, то, соответственно, следует еще больше увеличивать хранилище нефти.
Время кругового рейса танкера можно записать в следующем упрощенном виде:
Т=Т +Т +Т
р
ход
uorp
CODSt1
где Т -время, затрачиваемое танкером на переход от платформы до порта разгруз-
ход
ки и обратно (при удалении порта от платформы R (мили) и средней скорости хода Vер
(узлы) Тход = 2R/(24V~' cyr.);
Тпогр - время погрузки танкера около платформы, Tuorp = РJq, где q- средняя произ­
водительность mтрузки, т/суr.;
Тconst- относительно постоянные составляющие кругового рейса, вкточая скорость
разгрузки в пор1у (для крупнотоннажных танкеров она, как правило, не зависит от гру­
зоподъемности танкера и составляет 10--12 часов).
Таким образом,
ТР = R/(12V~ + Рrp/q + Tconвt' cyr.
Теперь нам остается только выбрать стратегшо, определиться с портом, куда мы
будем возить нефть (определить R), назначить (определить) Toz, и можно приступать
к расчетам капзатрат на транспортную систему и платформу. При этом достаточно ва­
рьировать только два параметра танкера- скорость хода и грузоподъемность. Зная эти
параметры, мы однозначно определяем Т , затем количество танкеров: например, при
р
минимальной стратегии n = Q*T/Prp.min' при этом Wхр = Рrp.min' Подсчитывая каnзатраты
для всех вариантов, выбираем тот, у которого они минимальны.
При расчетах по приведеиному выше алгоритму нужно помнить об одной особен­
ности. Мы должны пониматъ, что, назначая варианrы танкеров, различающиеся пока­
зателями Рrp и Vер' мы, как правило, получаем дробное их количество. Конечно, если
получилось, допустим, 1,9 или 2,1 танкера, то вопроса нет - это два танкера. Но если
2,5? Наш совет - на ранних стадиях проектирования, если вы колеблетесь, окруrnяйте
в большую сторону, с тем чтобы при дальнейшем проектировании иметь небольшой
запас, который, естественно, будет уточняться.
Мы с вами определили максимальное количество танкеров, которое требуется при
максимальном Q. Но с течением времени скважины истощаются и добыча объекrивно
начинает падать. На начальном этапе освоения скважины тоже не появляются все сра­
зу, а вводятся в эксплуатацшо по мере их разбуривания. Примерный, сугубо условный
график изменения Qво времени приведен на рис. 9.6 .
Из этого графика становится ясно, что вначале потребуется минимальное количе­
ство танкеров, которое будет возрастать до nmax, соответствующего Qпшх. К мoмe:Ifl'Yt
коrда добыча стабилизируется на максимальном уровне, эти танкеры будут эксплуати­
роваться с полной загрузкой, а потом их можно выводить из эксплуатации, сообразуясь
с темпами падения добычи- своеобразная «гонка с выбыванием». Имея реальный гра­
фик изменения объема добычи во времени для конкретной платформы или их группы,
несложно определить динамику ввода/вывода танкеров.
272


Q
Рис. 9.6 . Условная
зависимостьобъема
добычи нефти а от
времени Т: Тбур­
nродаnжительность
бурения всех
скважин; Тстаб -
nродаnжитвльность
добычи на
максималыюм
уровне; Тжиз -
nродаnжительность
«ЖИЗНИ»
место~ения;n,­
число танкеров
L------L------~--------------------~----.т
Тбуt>
Тжю
Для. примера определим основные параметры транспортвой системы по :мшm­
мальв:ой стратеrии nри следующих исходных да:вн::ых:
-
ма:ксимальн:ый дебит скважин на платформе, Q=20 тыс. т/сут.;
нефтяной береговой терминал находится на расстоявии 1800 миль;
постоянное время в круговом рейсе не учитывается, ТС01Ш =О сут.;
средняя производительность отrрузки q = 2 тыс. т/чв.с или 48 тыс. т/суr.;
время ожидания благоприятных гидрометеоусловий - 2 cyr.
При этих предпосьшках:
тр = 1800/(12*v) + рrp/48 + 2, сут.;
n=Q*T/Р =20Т/Р ·
рrp
р rp'
Wхр =Рrp +Q*Ток =Рrp +40, тыс. МЗ.
Будем варьироваrь Рrp и Vер' оценка параметров приведев:а в табл. 9.3.
В этой таблице цветом выделены лучшие варианты танкеров без :кахих-JПiбо э:ко­
в:омичес:ких расчетов. Там, rде 'ЧИСЛО тан:херов с окруmев:ием одинаково (Prp = 200
и 300 тыс. т- два тавкера), деmевпе будет танкер с меньшей скоростью хода. Для
варианта с Prp = 100 тыс. т относительно иеболъшое увелич:ение скорости хода с 12
до 14 уз не :компенсирует «лишний» танкер.
Теперь остается подс'ЧИТать стоимости строительства трех вариантов танкеров и
трех вариантов платформ, а заrем по минимуму суммарной стоимости определить
наилучший вариант. Для простоты мы не учитываем эксплугrациониые расходы, что,
естественно, необходимо делать при реальных расчетах.
Табп. 9.3 . Оценка основных характеристик МПС
Параметры
Груаоnодъемность танкера, тыс. т
100
200
300
Скорость хода. Vcp, уз
121416121416121416
Время рейса, Тр, сут.
16,6 14,8 13,5 18,7 16,9 15,6 20,8 19,0 17,7
Количество танкеров, n
3,32 2,96 2,70 1,87 1,69 1,56 1,39 1,27 1,18
То же с окруrлением
4
3
3
2
2
2
2
2
2
Объем хранилища, Wxp
140 140 140 240 240 240 340 340 340
273


Цт. l\'L/1H Д ОЛЛ.
180
160
140
120
100
80
60
40
20
о
~ -'=""'
r-
~!--"
~!--'" '
Vl
r-"'
.. ... .,
_".--'
n
-
~
\_
'""'
'\~
"'-1-'
----
~
С-... J--
--
--
f./
-
-
'-~
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14 15
-
VLCC - Suezmax -
Aframax -
MR Clean
2 00-350 120-200 70- 120 45-50
Цт, M.1JH ДО.JIЛ.
100
90
80
70
60
5О
40
30
20
10
о
о
/
"'
50
~
f-'
/
v
/
/
100
150
200
Годы
~
~
250
300
DW, тыс. т
Рис. 9.7 . Цены на
танкеры(~}различных
типов (nод каждым
типом танкера указан
диаnазон его дедвейта,
тыс. т)
Рис. 9.8. Зависимость
цены танкера Цт от
его дедвейта r:NI дnR
2015 Г. (дедвейт ПрИНАТ
средним по диаnазонам,
приведеиным на
рис. 9.7)
Задачу :можно уnростить~ ис:ключ:и:в вариавты скорости ход~ приняв ее средней
и равной, наnример, 14 уз. При этом можно nодобрать такое Рrp~ 1Побы 'ЧИСЛО танкеров
было целым.
Дml определения цевы ташееров воспользуемся обобщенвыми дан:вы:ми о средних
стоимостях их постройки за рубежом (рве. 9.7 и 9.8).
При этих предпосылках получаются следующие результаты (табл. 9.4).
Анализ данных табл. 9.4 позвот~ет сделать следующие выводы:
• с увеличением rрузоnодьем:в:ости (дедвейта) тавкера суммарные капитальные за­
траты на них падают, что, в общем, не я::вляется большим открытием- больmеrруз­
вые суда все:rда эхономичв:ее;
• таюке ясв:оt что эхономmr: капзатрат ва строительстве двух танкеров грузоподъем­
ностью по 170 тыс. т вместо трех no 100 тыс. т составляет всего 1О %, в то время
:как емкость хранилища на платформе возрастает в 1,5 раза, что будет явно дороже
экономии на танкерах. Еще больше сказавноеотносится к сравнению систем с од­
ним: и тремя танкерам.


Табл. 9.4. Экономические показатели МПС
характеристики
Грузоподъемность, тыс.т
Стоимость одного танкера (из рис. 9.7), принимая дедвейт равным
грузоподъемности танкера (для больших танкеров это вполне
доnустимо), млн долл.
Суммарная стоимость танкеров, млн долл.
Тоже,%
Объем хранилища на nлатформе
Тоже,%
Количество танкеров
3
2
1
100
170
380
52
70
112
156
140
112
100
90
72
140
210
420
100
150
300
Таким образом, в рассматриваемом примере вариант М1ТС с тремя танкерами гру­
зоподъемностью по 100 тыс. т и Шiатформой с хранилищем на 140 тыс. т нефти по
капзатратам является предпочтительным.
Следует отметить, что если по результатам расчета устойчивости Шiатформы ока­
жется, что Шiощадь ее опорного основания должна иметь большую величину и мы
«бесШiатно» получим большое нефтехранилище, допустим, 21 О тыс. т, то результа­
ты мoryr поменяться в пользу системы с двумя танкерами грузоподъемностью по
170тыс. т.
Недостатки приведеиного метода можно считать несущественными, если модели­
руемая МТТС функционирует, как в рассмотренном примере, в условиях чистой воды,
коrда время хода незначителъно меняется от рейса к рейсу, практически не нарушая
регулярности поставок, а необходимость моделирования взаимодействия судов отсут­
ствует.
«Статическим» пршщипом также отличаются способы моделирования МТТС
с использованием положений теории массового обслуживания (ТМО). Отличие ТМО
от аналитических моделей заключается в возможности учета различных стохастиче­
ских факторов, протекающих в процессе функционирования МТТС (см., например,
А.И. Гайкович. Основы теории проектирования сложных технических систем, 2001 ),
провозоспособность в явном виде не задается. Вся транспортная система разделяется
на заявки (задание на перевозку) и моделируемые ресурсы, которые осуществляют
их обслуживание (транспортные суда). Вероятностный характер мoryr носить такие
характеристики, как время появления партии груза, возникновение простоя судна, за­
прос на выполнение технологической операции и др. После составления принципи­
алъной схемы М1ТС возможно получение аналитических решений, основанных на
положениях ТМО. Данный метод хорошо подходит для моделирования установившей­
ся работы таких транспортных судов, как контейнеровозы, танкеры, балкеры и другие
с учетом ограниченного количества причалов, наличия очередей. Модели, основан­
ные на положениях ТМО, имеют более высокую степень детализации по сравнению
с аналитическими моделями, что влечет за собой необходимость большего количества
входной информации о вероятностных законах распределения параметров. Иными
словами, для каждого моделируемого процесса требуется набор характеризующих его
статистических данных, :которые в случае нетипичных систем получить негде.
275


Таким образомt с помощью armapaтa ТМО при наличии необходимых исходных
данных можно решать также транспортные задачи высокой степени сложностиt одна­
ко это потребует значительных временных и трудовых затрат. Оrличителъной чертой
детализированных моделейt основанных на положениях ТМОt является относитель­
ная сложность их интерnретации для людейt не специализирующихся в этой областиt
так как работа выполняется с аналитическими формулами - использование ТМО ха­
ракrеризуется отсутствием наглядности восприятия. Также отметимt что ТМО при­
меняма только при определенных типах распределения случайных характеристик.
Задача существенно усложняетсяt если мы имеем дело с транспортной системой
для круглогодичного использования в периодически замерзающих районах и частич­
ного движения танкеров по чистой воде. Это в полной мере соответствуетt напримерt
условиям Приразломиого месторожденияt когда летом танкеры работают лишь па чи­
стой водеt а зимой от Мурманска частично на чистой воде (примерно до Териберки)
и далее во льдах. Тогда мы должны учитывать протяженности участков маршрута
движения танкеров по чистой воде и в ледовых условияхt ледовый класс танкеровt их
скорости хода во льдах и, самое главное, большую изменчивость параметров ледово­
го покрова.
Кроме тогоt в ряде случаев требуется строго соблюдать график поставок груза
либо учитывать ограниченное количество ледоколов, помогающих судам в сложных
ледовых условиях. Могут действовать и другие нестационарные факторы.
Поэтому целесообразно использовать динамические имитационные модели, сущ­
ность которых раскрывается ниже.
Динамическая модель
Для судовt которые функционируют по нелипейным эксплуатационным схемамt вы­
полняют несколько функций или являются частью транспортной системы со сложны­
ми логическими связями между элементами, коррепную эксплуатационную модель
можно получить с помощью динамического имитационного моделирования (ДИМ).
Имитационная модель позволяет добиться наиболее высокой степени детализации
происходящих в МТТС процессов, обеспечить наглядность их моделирования и ана­
лиза, поэтому ДИМ может применяться для судов любого типа, в зависимости от
задач моделирования. Однако паиболее эффекrивно примепение имитационных мо­
делей для описания работы транспортных судов ледового плавания и ледоколов, су­
дов снабжения и ряда других. Реализация имитационных моделей является наиболее
трудоемкой и требует применения специализированных программных средств разра­
ботки или прикладных пакетов (например, AnyLogic, ARENA, Simul8 и др.). Однако,
несмотря на то, что ДИМ характеризуется высокой вычислительной сложностью по
сравнению со статическими моделями, она позволяет принципиально расширить воз­
можности моделирования, добавляя в него временную ось и логику движения и вза­
имодействия судов.
ДИМ представляет собой процесс прямого численного интегрирования совокуп­
ности событий по времени с некоторым шагом. Модель состоит из множества объек­
тов, которые являются составными частями рассматриваемой системы. Каждый объ­
ект обладает своим уникальным набором свойств и переменным:и, характеризующи­
ми его состояние. Важно отметить, что элементами системы могут являться не только
суда и объекrы инфраструктурыt но и внешняя среда со своими характеристиками
(погодные условия, ледовая обстановка, цена на энергоресурсы и т.д.). В случае по-
276


строения сложных многоуровневых моделей объекты моrут вкшочать другие состав­
ляющие более низкого уровня, которые обладают своими свойствами.
Очевидно, что при высокой степени детализации процессов и обилии учитывае­
мых факrоров ДИМ должны включать обширные базы данных и множество расчет­
ных алгоритмов из разных предметных областей, которые в совокупности позволят
описывать работу всей МТТС и происходящие в ней процессы.
К недостаткам ДИМ высокой степени сложности можно отнести трудности, свя­
занные с интерпретацией результатов моделирования, которые, однако, связаны не с
отсуrствием наглядности представления работы модели МТТС, а с наложением боль­
шого числа факторов при воспроизведении модели. Это может приводить к резуль­
татам, которые не являются интуитивно-понятными. Другими словами, какой-либо
процесс может при определенных условиях давать неожиданный эффект - это будет
обусловлено или истинными причинами, или проблемами математической модели,
или же просто резулътаrом ошибки программирования. Таким образом, для эффек­
тивного использования приiЩИпов ДИМ следует создавать модели транспортных си­
стем с нужной степенью детализации, не перегружая их элементами малой важности.
Практическая необходимость выполнения разнообразных исследований МТТС
привела к идее создания программного комплекса (ПК) имитационного модели­
рования, позволяющего анализировать произвольные конфигурации МТТС. Такая
работа была начата Крыловеким Центром в 2012 г. и активно продолжается в насто­
ящее время.
Идея ПК закшочается в совмещении в рамках единого программного обеспечения
решений из различных предметных областей, имеющих отношение к исследованию
МТГС, а также к проектированию и оптимизации судов в их составе, а именно:
•
геоинформационные системы (ГИС);
•
судостроительные дисциплины;
•
динамические имитационные модели.
Не углубляясь в детали архитектуры ПК, отметим, что его структура представляет
собой имитационное «ядро» и необходимую программную инфраструктуру, содер­
жащую инструменты работы с проектом («Конструктор сценариев» - управляющая
оболочка ПК), расчетные методы, оптимизационные модели, различные базы дан­
ных и другие необходимые компоненты. Суrъ работы программной инфраструктуры
сводится к решению объемной задачи по подготовке векоторого расчетного варианта
мтrс, который далее и исследуется в имитационной модели. в исследуемом вариан­
те МТТС определены все статические параметры и объекты, необходимые для ими­
тационного моделирования. Причем вариант МТТС может быть как произвольным,
заданным «вручную», так и оптимизированным, т.е. полученным в ходе оптимизации
характеристик МТТС в соответствующих модулях ПК. Принцип построения ими­
тационной модели следующий: суда представляются как самостоятельные объекты,
движущиеся и взаимодействующие в геоинформационной среде под управлением
логических блоков, имеющих стратегический и оперативный уровни планирования
движения судов.
Основные составляющие ГИС-среды приведены на рис. 9.9 . Эти данные исполь­
зуются не только на этапе подготовки имитационного эксперимента, но и непосред­
ственно в ходе его выполнения, когда с помощью ГИС формализуется логика локалъ-
277


'~~.............-.uав-...~. . . . . .. . . . . .~~
__ ....
;; .;, ~rort
n,...
Gф r.w.-.
[J..- tt.:t~~ ·
•
,
<\(
...
g
1
Слои и базы данных природных
условий (ледовые, ветра-волновые,
батиметрические и другие условия)
~:: ===....,
-.::,____~--
":- · m• Географические laiJ$~!!5:1!~~~
• ..s. rКf".,,.._
1 t~:..--- объекты (порты,
~ 1~::::~..~
точки ...)
...
...... ..uOk..- ~
,__
., ,_.,_
· • ./11::.: .01
,. ,.__,uq;~OI)»Ntt
Слои, формирующие
:1.;о
географическое
Зоны с особыми
экономическими условиями или
"___________-( пространство для навигации
t,.;;-;;;.;·~""".;;;'";;...""",;;,"""='".;;;;'"";;;.;"~"' ~------------\ логическими ограничениями
Рис. 9.9 . Основные составляющие ГИС-<:реды (интерфейс «Конструктора щенвриев»}
ного мавеврировав:ия: судов, взаимодействия: судов и лeдo](QJIOB, а также оnределяются
текущие значения ветроВОJПiовых и ледовых условий, rnубины, видимости и т.п. Дру­
mми словами, исnользование ГИС-техв:ологий ве только nозволяет снизить затраты
времени ва подготовку исходных данных о природных условиях, во и обеспечивает
прахтическ:ую возможность реализации логики движения и взаимодействия судов,
которая: неразрывно связана с rеоинформациоивы:м: простравством.
ИспОJIЪЗовавие судостроительных дисциПЛШI происходит по трем направлениям:
• определение параметров движевия судов в природных условиях всех тиnов;
• определение характеристик судов-претендентов на основе оrра.виченвоrо I<OJIИIIe­
cтвa основных характерисТИIС (дедвейт, с:корость хода, ледовый ICJiacc, предельная
ледопроходимость и т.п.);
• техв:ико-э:ков:о:мичес:кий анализ.
Все acпeiCI'ЬI оценхи ходовых качеств судов реализованы в отдельном проrрамм:­
ном модуле <<Мехав:ию>, который создав: с испОJIЪЗовавием большого количества
расчетных методов, дав:иых модельных испытаний, нmурных дав:ных, а та.:юке ряда
новых разработок. Этот расчетвый модуль позволя:ет определять nараметры движе­
:н:и.я: судов на тихой воде, в условия:х ветра и волнения (с учетом привудительвоrо
снижения скорости), учитывать обрастание корпуса, влияние ограниченной г.лубины
моря, самостоятельное IШЭ.ВаВИе в ледовых условиях, движение в караване за ледо­
колом и т.п. Благодаря модулю можно моделироваrь одновальвые и :мноrовалъные
суда, а также учитывать специфику энергетических установок с различными типами
передачи мощности на гребные валы. Расчеты параметров движения: судна (достижи­
мая: скорость хода и расход тошшва при задавной ее величине) производятся ДШI mо­
бых достижим:ы:х случаев заrрузm проnульсивноrо :комплекса при всех сочетаниях
nриродных условий. Друrи:м:и словами, модуль «Мехав:ию> JIВЛЯется увиверсальвы:м
расчетным инструментом, который объединяет разJIИIП:IЫе методы расчета ходкости
278


судов и используется как в имитационном эксперимеше~ так и при вьшолнении всех
необходимых расчетов в ходе определения хараrсrеристик судов на основе расчетных
моделей.
Параметры суди~ необходимые для работы модуля <<Механик»~ мoryr быть либо
введены вручную (суда существующих проектов), либо определены с помощью специ­
альных расчеmых моделей. Особенностью таких моделей является учет влияния ледо­
вого класса на размерения, ходовые качества и весовую нагрузку судна на основании
специально разработанной методики, которая позволяет решать аюуальную задачу
оценки харакrеристик судов ледового плавания, не имеющих прототипов или аналогов.
Информационная модель судна включает не только общепроектные параметры для всех
состоmшй загрузки судна, но и информацию о силах сопротивления движению судна
в различных условиях, параметрах rребных ВИIПОВ и других ходовых харакrеристиках,
которые мoryr быrь либо определены автоматически, либо введены по результатам ис­
пытаний или экспертных оценок.
Блоки технико-экономического анализа включают методы определения строитель­
ной стоимости судов с учетом особеmюстей верфи-строителя, вычисления фрахтовой
ставки, портовых сборов, а также алгориrмы определения ИIПеrральных экономических
показателей МТТС с учетом береговой инфраструкrуры, различных схем вла,цения фло­
том, кредитования строительства судов и т.п.
Для создания имитационных моделей используется среда AnyLogic. Основная ими­
тационная модель транспортной системы содержит блоки стратегического планирова­
ния перевозок (маршрутизация), позволяющие решать логистическую задачу ошималь­
ного обхода портов, а также блоки оперативного управления движением суди~ которые
отвечают за выбор скорости в рейсе, разрешение возникающих шщидентов и другие ло­
кальные операции. Движение судов происходит в вероятностных природных условиях,
моделируются окна погоды работы портов, осуществляется моделирование смерзания
ледового канала в припае. Логика работы МТТС и полное описание природной среды
позволяют получить эксплуатационные показатели работы системы, такие как динами­
ка параметров движения, изменение количества нефти в хранилищах и различные сум­
марные эксплуатационные показаrели системы. Все эти данные записываются в <<ЛОГ»
операций и затем мoryr анализироваться. Для получения ряда статистических показате­
лей, как, например, обеспеченность наnолнения хранилищ, используется многократный
прогон имитационной модели.
В составе основной имитационной модели МТТС мoryr содержаться также некото­
рые локальные «подмодели», описывающие отдельные локальные процессы. Типичным
примером такой подмодели является упомянутая модель смерзания ледового канала
в припае. Судно, проходя по каналу, влияет на его параметры, которые, в свою очередь,
потом определяют скорость движения судн~ т. е. ВЛИЯIШе ледового канала может быть
достоверно оценено только в рамках вычислительного эксперимеша со всей имитаци­
онной моделью.
Таким образом, комплексное имитационное моделирование МТТС позволяет ис­
следовать аспекты ее работы, недос1)'ПНЫе другим подходам. Обеспечивается прин­
цшmальная возможность моделирования любых времязависимых фаюоров и любой
логики работы системы. Увеличение технической сложности модели на пракrике оrра­
ничивается только проблемами быстродействия и возникающими сложностями анали­
за результатов.
279


2200
со
: "":~ 2000
..11
-
...
\0
со >о
~ Q. 1800
со
~
м~
Cll м
jj g 1600
::t Cll
..11 Q.
с: Cll
~ с: 1400
8
6
1 200 +-------~--~~------~------~----
110
140 156 170
200
230
Вместимость судов Q , тыс.м
3
Рис. 9.10. Результаты
оnтимизационного
эксnеримента
о - с учетом реrулярности
nоставок (ДИМ},
А- без учета реrулярности
(no nровозосnособности)
Ниже, на примере оцев:ки потребности в газовозах для вывоза LNG из района
Чешской губы (Баренцево море) в порты Южной Кореи, приводится зависимость
удельной стоимости перевозки 1 МЗ газа при одинаховом объеме ero транспортиров­
хн 7,5 млв: м!/rод при расчетах по провозоспособвости и с использованием ДИМ
(рис. 9.10). Варьировалось число газовозов, их вместимость и скорость хода в пре­
делах 16--21 уз. Два «бугра» на кривой «по провозоспособвости» в районе 8 и 5 су­
дов объясняются окру:rnением в большую сторону. Локальные минимумы на кривых
<<д:ИМ>> JПШЯЮТся следствием вариаций по скорости хода nри одинаковом числе судов.
Из рис. 9.1 О видно, что по удельным: затратам обе рассмотренвые модели не силь­
но различаются. Однако традициовиый подход не всегда nозволяет оnределкrь необ­
ходимое :количество судов. Например, при расчетах по ДИМ:, при пршtЯТЫХ npeдпo­
CЫJIICaX, ДЛЯ Q = ОКОЛО 156 ТЫС. М3 И семи Судах МТfС не может быть реализована,
а оцев::ка no провозасnособности доnускает та:к:ую возможность.
9.2.6 . Определение основных параметров системы снабжения
Примерно авалоrичиые подходы можно реализовагь при оценках системы снабже­
ния, однако здесь имеются следующие, как представляется, привципиально важные
особенности:
•
перевозимый груз не явля:ется однородн:ы:м, ха:к: на та:в:кере или газовозе, а состоит из
досmrоч:в:о разношерстной компании: жидкие (тоnливо, техиолоmческая: и питье­
вая вода, а та:кже буровой раствор), сыnучие (цемент и mмпонев:ты дли пршотовле­
ния буровоrо раствора) и <<ТВерДЫе» (обсадные трубы, оборудование и т.п.);
•
потребление этих грузов на платформах различное, часть из них расходуется отно­
сительно равномерно (тоnливо, частично технологическая: вода, буровой раствор
и его компоненты, nровизи.я: и питьевая вода), а часть сугубо дискретно (обсадные
трубы, цемент и техническая: вода для nриrотовления тамповаж:вых растворов -
только при операциях по креiШев:ию скважины).
Как мы видим, эти обстоятельства довольно обье:к:rивно сдвигают ваши интересы
ar расчетов no э:ксnертв:о-аналитическим методам х использованшо методов более
сложных. На рис. 9.11 представлен вариант классификации таких методов по степени
детализации рассматриваемой систеШаi и количеству учитываемых факторов. Стрел­
mй nоказава наnравление увеличения потенциальИЪIХ возможностей и одновременно
280


Рис. 9.11. Методы определения
nоказателей систем снабжения
•Эксnертно-
аналитические
методы
•
Методы.
основанные на
теории графов и
комбинаторной
оnтимизации
Методы ,
основанные на
математическом
апnарате теории
массового
обслуживания
(ТМО)
Имитационное
моделирование
'naбn. 9.5 . Сравнительный анализ методов оценки состава систем снабжения
Эксnертн~ Методь1 теории
Имln'8·
rрафови
Методы ционное
Парамеtр соnоставnанм
8Н8ПИ1'ИЧ8•
ком6инаторноi тмо
модеnиро-
СКИ8 МетодЫ
оnтимизации
ваниа
Трудоемкость разработки и
низкая
средняя
высокая высокая
вычисnитепьная сложность
Возможность учета друrих
да
нет
да
да
оnераций
Учет рааnичнь1х тиnов rруаов
нет
да
нет
да
Учет вывоза отходов с
нет
да
нет
да
матформы
Учет стохастических факторов
nрироднот и техноrенного
нет
нет
да
да
характера
Учет окон nоrоды
нет
нет
да
да
~пень~изации
пространственноА лоrики
низкая
высокая
средняя высокая
движения судов
Возможность оnтимизации
возможное
пространствеиной лоrики
нет
да
использованием
движения судов и скорости хода
внешних решений
в течение рейса
Возможная mубина детализации низкая
средняя
средняя
высокая
обьеmюй модели
сложности методов. В там. 9.5 приведен сравнительный а:в:ал:из методов оцеики со­
става систем свабжев:ия.
I<в.:к видно из табл. 9.5, наибольшие возможности nредостав.JD:r:ет метод имитаци­
онного моделирования:, который целесообразно использовать в кач:естве основвоrо.
В заключение скажем следующее. Мы не собираемся устраива:rъ показателъиые
бои методов. Естественно, когда у нас имеюrся исходвые данные, которым мы дове-
281


ряем (это крайне важно)~ должно и нужно использовать имитационные модетr как
учитывающие большее КОJШЧество фа.rсrоров и как более ТОЧНЪiе. Но на раmшх стади­
ях проектирования~ когда точных данных нет~ для экспресс-оценок можно с успехом
пользоваться аналитическими методами. Самое главное - никакой математики ради
математики; при современном уровне развития ее методов и уровня программиро­
вания можно «заматематизироватъ» практически все~ что угодно~ но если засъmка
не очень~ то даже самый совершенный аппарат не сделает чуда.
И последнее. Мы замыслили въшуститъ специальный обзор~ посвященный именно
МТТС~ где расскажем подробнее обо всем многообразии современных методов их
оценки.
282


10. РАЗМЫВЫ ДОННОГО ГРУНТА
10.1. Общие соображ.ени•
Явление размыва донного грунта (далее размыв) проявляется~ естественно~ только
для платформ~ контактирующих с ним~ - гравитационных и свайных. Основными
природными факторами~ способствующими размыву~ являются:
•
малая глубина моря в месте установки платформ в сочетании с волнением зна­
чительной интенсивности;
•
относительно большая скорость течения;
•
наличие слабых грунтов.
Основные техногеиные факторы~ усугубляющие размыв:
наличие изломов~ выступающих частей на поверхности платформы~ контакти­
рующей с грунтом;
работа движителей судов~ особенно с большой осадкой (танкеры~ газовозы), на­
ходящихся в непосредственной близости от платформ. Струи воды от винтов уве­
личивают скорость придонного потока и способствуют интенсификации размыва.
Физика явления размыва заключается в следующем.
Сооружение~ установленное в водной среде на грунт~ вносит возмущение в ис­
ходное поле скоростей. Вблизи сооружения, особенно около угловых точек~ мест­
ные скорости выше~ чем на отдаленных границах. Поэтому в непосредственной
близости от сооружения местный размыв дна начинается раньше~ чем скорость
потока на отдаленных границах достигает значения неразмывающей скорости.
При увеличении скорости потока глубина и скорость размыва вначале увеличива­
ются. После того как скорость потока на отдаленной границе превысит значение
неразмывающей скорости в 1~4--1~5 раза~ начинается общее движение наносов по
всей площади~ и местный размыв продолжается уже на фоне общего. Увеличение
ям размыва постепенно замедляется~ а затем~ когда придонная скорость в рассма­
триваемой точке превысит неразмывающую примерно в два раза, прекращается~
поскольку наступает баланс количества извлекаемого из ямы грунта и поступаю­
щих в нее наносов.
Размыв крайне негативно сказывается на параметрах устойчивости платформ,
поскольку уменьшает IШощадь ее контакта с грунтом~ кроме того~ могут случиться
сдвиг или чрезмерная просадка в грунт, что крайне нежелательно. С последним
явлением знакомы все, кто когда-нибудь стоял на береговой полосе при значитель­
ном прибое. Вспомните~ как убегающая в море обратная волна подмывает ваши
ступни~ и вы начинаете ощутимо проседать в песок.
При сильных размывах~ особенно в оконечностях, когда корпус сооружения~
выступающий над ямой, становится подобием консольной балки, могут наблю­
даться большие деформации~ переходящие в пластические, вплоть до разрыва ме­
талла (рис. 10.1).
Если от платформы, расположенной на относительном мелководье, выполня­
ется отгрузка нефти танкерам, имеющим большую осадку, то наносы грунта от
работы их винтов могут затруднить подход танкеров к отгрузочным устройствам~
особенно если они не имеют возможности осуществлять круговое вращение.
283


Рис. 10.1. деФормации корпусных конструкциИ - nоследствия размыва rрунта
10.2. Моде.nьные исnытания размыва
Теоретическая: оценка харахrеристик размыва прахтич:есiСИ невозможна., тем более
если сооружение имеет оrносителъно сложную форму, как, например, у платформы
на месторождении им. Ю. Корчагина (рие. 10.2)- по.црезы, изломы, выступающие ча­
сти и т.п. Поэтому для оценки величины размывов и наиболее опасных направлений
внешних воздействий ВЬШОJI!IЯЮТСЯ: соответствующие модельные испытания:. Основ­
им трудность при их проведеЮiи заключается: в совершенно разных масштабах мо­
дели плшфор:м:ы и модели rрувта. В самом деле, если модель выполнена в довольно
распространенном масштабе 1:40, ro смоделировiПЬ в тахом же масштабе песчинху
размером, допустим, 1 мм практически невозможно - она превращается в метсую
пыль. При моделирова:в:ии помимо числа Фруда необходимо учитывать таюке крите­
рm~ подвижности частиц грунтового основания и параметр Калегана - Карпентера,
но следует иметь в виду, что донный rрувт не .явля:ется однородным и его слои разли­
чаются по физико-механическим свойствам, иногда довольно значительно. Нужно от­
метить, что и пересчет данных эксперимента на натуру не так прост, как при обычных
гидродинамических испытаниях.
Поэтому Крыловеким Центром совместно со специалистами АО <<ВНИИГ
им. Б.Е. Ведевева» была разработана увихальиu в своем роде методика эхсперимен­
тального исследова:вия размыва грунта около стационарных платформ и других инже­
нерных сооружеJ:mй на шельфе от воздействия волнев::ия, течеЮIЯ и струй движителей
nриmвартовав:н:ых судов. Благодаря методике можно определить размеры я:м и высоту
отложений у платформы, что, в свою очередь, nозволяет сделать уточненн:ый расчет
ее устойчивости на грунте и оценить последствия ВJIШ1НШ1 размыва, вызываемого ра­
ботой движителей.
Рис. 10.2. Модель матформы для
месторождения им. Ю. Корчаrина (на
базе попупоrружной ПБУ «Шельф-7»)
с двумя заостренными nоитонами
и выступающими за борт устройствами
для прохода свай


В качестве примера приведем некоторые результаты моделъв::ых испытаний по раз­
мывам, выполненных в мелководном опытовом бассейне Крыловекого Центра.
10.2.1 . Испытания модеnей блоков onopнoro основания центральной
техноnоrической nлатформы месторождения им. В. Фиnановскоrо
Д;и1 проведения испытаний в бассейне было смонтировано второе дно и подготовле­
но песчаное основание размерами в плаве 9х9 м и mубиной 0,35 м. В торце бассейна
устаиовлев пневматический волнопродухтор, позвошпощий rенерировагь регу:лярное
волнение с длиной волны 1-10 м и высотой 0,02-{),35 м.
Для. моделирова:ви.я течен:иsr в районе песчаного основа.:вия: использовались две
установхи, в задней части которых расnолагались гребные вивты диаметром 230 м:м:.
Винтовые установки были разнесены к бортам бассейна, а в средней части смонти­
рован наклонный волногаситель (рие. 10.3). Изменением частоты вращения гребных
вшпов регулировалась скорость течения: в пределах О,1-{),35 м/с nри rnубине 0,25 м.
Модель опорных блоков устававливалась на предварительно выmаженное
и утрамбованное песчаное основание (рве. 10.4) под тремя заданными курсовыми
углами к плоскому регулярному волнению, генерируемому пневматическим ВОJПIО­
продуктором. Направл:евие течения при испытавиях всеrда совпадало с направлени­
ем волнения.
При испытаниях были приняты следующие параметры (1 раз в 100 лет) ввеппmх
условий на месторождении:
• скорость течения, м/с:
-
nоверхностного -1,5;
-
nридонного (rлубина моря -7,2 м)- 1,0;
• ВОJПiение:
-
высота- 1,4 м;
-
длина- 35 м;
-
nериод - 5 с.
Испыта:в:ия: проводились при курсовых yrnax волнения О, 45 и 90°. Как и о.ж:ида­
лось, наиболее опасный размыв набmодалс.и при курсовом угле волнения 45°.
На рве. 10.5 -10.7 показавы испыта:ви.я по размыву грунта при отсутствии около
блоков обеспечивающего судна, а на рис. 10.8 и 10.9- испыта:ви.я с таким судном.
Рмс. 10.3 . Установка
МQДелированиАтечениА
(обведена)
285


~
11'
--
111 11 11111
50м
2о2 м
щ
-
1
ш
~
[[)
~
:Е
(D
......
.
.
-
1 - волнопродуктор; 2 - блоки опорнот основания; 3 - модель грунтовоrо основания;
4- второе дно; 5 - опускаемый затвор; 6 - волногаситель; 7 - доковая часть бассейна
Рис. 10.4. Схема расnоложения моделей блоков при испытанмАХ в бассейне (а)
и общий вид пневматическоrо волнопродукrора (б)
286
Рис. 10.5. Общий вид моделей
блоков центрельной технологической
платформы, установленных на
песчаном основании
Блок, м:
Длина- 23,7;
Ширина- 28,1;
Расстояние между блоками - 35,9.
Сваи:
Количество на одном блоке- 12;
Диаметр - 2,5 м
Рис. 10.6. Общий вид блоков при
испытаниАХ на волнении и течении


Рис. 10.7 . Результаты исnытаний на
одном из блоков.
Красным шнуром nоказаны границы
размыва nри курсовом yme волнения 45°
(nоказано стрелкой}.
Потеря оnорной мощади составила
37% (на друrом блоке- 40 %),
наибольшая глубина размыва - около 1 м
Рис. 10.8 . Общий вид блоков и судна
nри исnытаниях
Рис. 10.9 . Результаты испытаний при тяrе
гребных винтов судна 2х10 т. Размеры
ямы (дnина х ширина х глубина х высота
отложений), м- 57хЗSхЗ,9х1 ,9.
Время работы движителей - 13 часов
Судно обеспечения (длина- около 60 м, ширина- 15 м, осадка- 4 м) швартуется меж­
ду двумя блохами на расстоянии от них 1О м и работой свокх. движителей удержива­
ется против воJПiе:вия шпевсивностью 4 балла, при скорости ветра 1О м/с и скорости
поверхиоствоrо тече:вия: 1,5 м/с.
Оrметим весьма значительвые относительные размеры ямы раз:мы:ва, по дли:в:е
превосходящие длину блока в 2,4 раза, по пmриве -доходящие до в:вуrрен:вих стенок
блоков. Глубина я:мы оказалась вастолько значительной, что досnп:ла дна бассейна
(хорошо видно на рвс.10.9).
287


Рис. 10.10. Модельные испытания танкера около платформы 41Прираэломная»: а) момент
исnытаний, модель танкера на одном швартове находится за моделью платформы, работаR
винтами на задний ход дnА растягиваннА швартова; б) кормовая часть модели танкера с двумя
движителями; в, г) результаты иооытаний {дnя сравнения: ширина платформы -126 м)
10.2.2 . Исnьtтания модели платформы «Приразпомная»
Еще более впечатляющие размывы набтодались при модельных испытаниях плат­
формы «Приразло:мнаю> и танкера (рис. 10.10) в силу болыпой его осадки в rрузу и,
сооrветствевио, близости движителей к донному rрунту. На рис. 10.1Ог видно, как
яма опасно <<nодобралась» к nлатформе, зацеrmв и частично нарушив каменную на­
броску.
С крайне неrативн:ым явпевием размыва rрувта необходимо боротьс.s. Дли этой
цели исnользуется ряд техвичес:ких средств, основные из :mторых приведены в сле­
дующем разделе.
10.3. Технические средС1'88 fiорь6ь1 с раамывами
Такие средства можно разделить на две большие категории:
• неnосредственные, преnятствующие появлению размыва;
• косвенные, уменьшающие причив:ы: его возникновения.
Косвенные технические средства носят, скорее, теоретический характер и весь­
ма вемноrочислевны. По сути, к ним можно отнести волноломы, барбатирова­
ние и, в определенной степени, устройство жертвенной бермы на искусственных
островах (ИО).
288


Рис.10.11.
Строительство
ВОЛНОЛОМОВ ИЗ
камня
10.3.1 . Волноломы
Они представляют собой стационарвые (шпунтовые стенк:и, заполненные песком,
гравитационные массивы-гиганты, каменная отсыпка и т.п.) юш устававливае­
мые ва я:корях nлавучие сооружев::ия больпшх размеров. Стационарные волиоломы
(рис. 10.11) я:вля:ются традициовным средством борьбы с волнением и успеmв:о ис­
пользуются для ограничения интенсивности волнения пра:ктич:ески во всех nортах.
Для за:щиты шельфовых морских сооружений этот сnособ (вiСЛЮЧЗJI и nлавучие вол­
ноломы), отличающийся значительной хапиталое:мкостью, практически не употре­
бляется.
10.3.2. Барбатирование
Этот вид защиты закпючается в подаче в уложев::в:ую на дон:вы:й грунт перфорировав­
в:ую трубу воздуха, :который nод избыточным давлением выходит через отверстия.
При использовании такоrо сnособа энергия непрерывно подпимающихся пузырьков
воздуха гасит энергию волнения и, в зависимости от величины подачи воздуха, ин­
тенсивность волнения за трубой соответственно уменьшается. Барбатирование как
средство защиты от волнения было предложено в начале Х:Х века. Имеются публика­
ции о том, что такой способ рассматривался в 1943 г. для защиты пувктов разгрузки
судов снабжев::ия десанта в Нормандии, во был отверmут из-за больших расходов
воздуха и знерrозатрат.
Позднее исследова:н:ия: по барбагированию выполнялись, в основном, в IOro-Вос­
точной Азии, однако сведев::и:й о пра:к.тичес:ком исnользовании тахоrо сnособа для
умере:н:и.я: волнения o:rroлo nлатформ не обнаружено.
В настоящее время барботаж испОJIЬ3Уется как средство для nредотвращения
наносных отложений на грунте дна около причалов в порrах (система AirGuard,
рис. 10.12).
Рис. 10.12. CиcтeмaAirGuard
в действии
289


10.3 .3 . Жертвенная берма
Такая: берма на ИО решает проблему «в лоб»: намывается/васьmается <<ИЗЛИIПНИЙ>> обь­
ем грунта, I<DТОрЫЙ просrо оrдаетс.я: <<Ва съедение» :вопна:м: - до оборудо:вав:ии, раз:м:е­
щев:воrо ва островеt вода не доходит. Для определев:ия объема <<ИЭЛИПIНеrо» грунта не­
обходимо рассчиты:впь поток волвовой энергии, I<DТОрЫЙ будет разрушать грунr тела
ИО за определенвое вреМJ4 при:в:имаемое равным продол:жительвости <<ЖИЗНИ» острова.
Из равенства энергии волн и энергии, требуемой ва размыв грунта, определяется: объем
<<иЗJIИIПВеrо» rрувта.
Такой споооб используется: на «одноразовых» ИО, предназначенных 'IOJIЫ(() для по­
исmво-разведочвоrо б~ пocRDJIЬКY намыть ИЗJIИIПВЮЮ территорию дm1 эксплуа­
тациоввоrо острова (срок службы 25-30 лет) CЛИIIII<DM дорогое, даже теоретичес:к:и, удо­
вапъст.вие. Зав:имmъс.я: ре:монrом бермы хаждьiЙ раз после сильноrо шторма - весьма
хлопотвое и тахже дорогое заюrrие: надо держа:rь на ИО соответствующую тех:ви:к:у, под­
возить и перегружаrь на него в:ондициов:вый rрувт, :который добывается иэ бпижайmего
карьера, и т.п.
В наибольшей степени получили распрострав:ение техв:ич:есmе средства в:епосред­
ствеШiой защиты довноrо rрувта аrразмъrва, используемые, в основном, дm1 следующих
целей/сооружений:
-
береrоук:репление, ухрепле101е прибрежных дюн, насыпей и т.п.;
-
опорвые основания:, как упоминал:ось, rравитациовных и фермеиных свайных плаr-
форм, а также других похожих по способу захреплеНЮI на морсmм две сооружений
(основания: веrроэлею:роставций, опоры СПБУ и т.п.);
-
подводные трубоnроводы.
Такоrо рода технические средства составл.я::ют подшшя:ющее больши:в:ство, пос:кольку
кардинально pemaюr проблему. Ниже мы пОЗВаJСD.мимся с основи:ыми из них - :как до­
вольно традицио:в:вым:и, так иt в :к:а:кой-то стеnец необыч::выми.
10.3 .4 . Каменная наброска
Наброска предстаJШJiет собой отсыпку по периметру защищаемоrо сооружени.я защит­
ной бермы необходимой толщи:вы, 1!DIOp8Я оостоит, :как правило, из li1JYX слоев. Первый­
из отвосительв:о меmсих фракцийt фильтрующий, напримерt щебеноч:вый слой, преп.ат­
ствующий вым:ьmанию частиц доШiоrо rрувта, IСDТОрые запутьmаюrся между щебнем
и не уносятся: волнением/течением. Поскольку при интенсивном воздействии волиеiПIЯ
и течеИЮI можеr размываrься: и са:м: фильтрующий слой, поверх неrо укладываюrся бо­
лее крупвые фрахции камня, вьmОЛВJIЮщие роль приrруза. Такая двухслойная берма
была построена, например, ов:оло платформ Molikpaq (рис. 10.13) и <illриразло:м:вая:>>.
290
Рис. 10.13. Модель каменной двухслойной
наброски около модели платформы
Molikpaq


Размеры слоев берм по горизоитали (отстояние от защищаемого сооружения- ши­
рина бермы в плане) и их тотцины, а также характеристики камня, прежде всего его
крупность, оnределяются на основании соответствующих <<ГИДротехничесКИХ>> рас­
четов. Следует отметить, что проектирование защиты находится хак бы на стыке двух
дисциплин- гидротехники и rидродинамихи, опредешпощей степень воздействия: на
защиту вол:в:ения: и течения с учетом обтехаии.я: порой не CJIИIIII<OМ <<ГЛадких» соору­
жений.
В силу своей относительной простоты в сочетании с надежными защитными свой­
ствами :каменная набросu широко испОJIЬ3Уется для защиты морских сооружений.
Правда, справеДIПIВОСТИ ради, необходимо отметить, что для строительства такой
бермы иногда требуется довольно сложный, дорогостоящий комплекс специализиро­
ванных судов и nлавсредств, вiСJIЮчающий в общем случае:
• баржи/суда для транспортировки :камня нужных mндиций от береговых uрьеров
к месту строительства защиты, которые, в зависимости от способа разrрузки, мо­
гут быть следующих типов:
-
с разгрузкой грейферами, как обычного сыпучего груза;
-
саморазгружающиеся:
-
с днищевой разгрузкой (рис. 10.14);
-
с бортовой разгрузкой (рис.10.15);
-
суда тшtа fall-pipe (рис. 10.16);
Рис. 10.14 . Баржи
с раскрыввющимся корпусом
для днищевой разrруэки камня.
Также используются баржи
с обычным корnусом, в днище
котороrо предусмотрены
раскрыввющиеся закрытия
(uпорки)
Рис. 10.15. Судно с бортовой раэrруэкоА: а} около стационарной матформы; б} наполовину
разrруженное. Продольные переборки, расположенные в открытых сстрюмах• судна, при разгрузке
сдвиrаются к бортам в направлении, указанном на nравом рисунке стрелками, и камни ссыпаются
в море
291


Рис. 10.16. Судно fall·plpe Sea Horse: а) схема; б) внешний вид; в) схема работы ROV при отсыпке
камня; г) судно при работе около nлатформы ссПриразломная~
1 -емкость длR камнR; 2 -экскаватор; Э - конвейер; 4-устройство nоддержаниR трубы с приемным
бункером для камнR; 5 - подруливающее устройство; 6 -труба; 7 - ROV на конце трубы
• техвичесiСИе средства дm1 выравнивания каменной наброски (рис. 10.17);
• подводные телеуправл.яемые аnпараты (ROV, рис. 10.18) дпя: коитроШI строитель­
ства засЬIIПСИ и ее мониторивrа в процессе эксnлуатации путем визуальных осмо­
тров.
Несмотря :в:а эхзотический вид баржи с раскрывающимся корпусом - по суrи ги­
гантского rрейфера- ИJDI судна со двигающимися: «двуручными лопагами», эти Шiав-
292


Рис.10.17. Подводный бульдозер
компании Кomatsu (вертикальная
конструкция служит для nодачи воздуха
к дизелю при работе под водой - аналог
шнорхеля на подводных лодках)
Рис. 10.18. Подводный осмотравый
телеуnрввляемый апnарат (ROV} с вьюшкой
и кабелем для подачи электропитания
средства относительно дешевы~ во имеют один прИИЦИIIИальный иедостатоКt заюпо­
чающийс.и в малой mубиве мори~ при которой ови могут эффективно использовать­
ся. А ограв:ичение mубивы мор.и логично вытекает из существа способов разгрузки
таких плавсредств, поскольку сброшенные при большой глубине камни, да еще
при наличии течения, могут полететь куда угодно, только не туда, куда вам нужно.
Действительно, попробуем представить себе, что надо засыпа:rь трубопровод диа­
метром 1 м при глубине :моря 300 м:. Попасть в цель, видим:ой только на экране мо­
нитора, когда ее размер в 300 раз меньше расстоJIВИЯ, с которого вы «стреляете», -
пра:ктически неразреmи:ма.и задача. При этом вы впустую nотратите значительный
объем ками.и.
По этим причинам и появились rораздо более сложные суда fa11-pipe (дослов­
но- <<Падающая труба>>). Как следует из рис. 10.16, труба, естественно, никуда не
падает - nадает камень внутри нее, который при этом никуда из трубы деться не
может. При наличии на нижнем конце трубы ROV с движителя:ми, работой которых
она направляется в нужную сторону, достигается очень высокая точность ухладки
камня, практически не зависящая от глубины моря. Недаром: такие суда иногда на­
зывают судами адресной доставки кам:ия на донный грунт- очень точное название,
характеризующее сущность судна.
Разумеется, за удовольствие надо платить, и стоимость та:коrо судна существен­
но выше относительно простых барж или судна с бортовой разгрузкой. Поэтому
стоимость строительства защиты из камня: довольно велика. Имеются сведения, что
удельная стоимость защиты для nроектируем:ых ветроэлектростанций в Северном
море на nобережье Дании достигала 180--250 евро/МЗ без учета зэ:rрат (160 тыс. евро)
на мобилизацию/демобилизацию плавсредств~ выполняющих строительство.
293


10.3.5. Гибкие бетонные маты
Мm:ы nредста:вляют относительно небольпm:е бетовные блохи, соедивенны:е троса­
ми. Благодаря: своей гибкости, nри размыве о:конеч::вые блохи погружаютс.я:, ха:к: бы
обвола:ки:вают размываемую поверхность и защищают сооружение (рве. 10.19). Для
укладки таких матов исnол::ьзуютс.я: кра:вовые суда, оборудова:в:н:ые спредерами -
специальными устройствами дт1 поддержан:ия: матов при rрузовых операциях.
При использовании матов отпадает необходимость выравнива:вmr: поверхности
rрунта. Возможно многокра:rное примевение матов. Они используются не только для
защиты rрунта около платформ, во и для защиты подводных трубопроводов от паде­
ния на них посторонних nредметов.
В качестве примера на рве. 10.20--10.23 приведена информация о матах Armoflex
(компания Armortec, Вели:кобритания:) из бетовхых блоков, соедииеивых. тросами из
nолипропилена, и авало:rичиых матах хомпании SeaМark Systems.
Последв.я:я хомпа:н:ия: также предл:аrает дпя: защи:rы бетовв:ые, покрытые биту­
мом блоm в тканой nористой оболочке, армнровав:ной полиnропиленовой сеткой
Geogrid- SeaМat (рис. 10.24).
Рис. 10.19.
Опускание
оконечных блоков
гибких матов при
размыве
Рис.10.20.
Стандартный мат
Armoflex: масса­
окоnо 3,9 т, размер
в мане- 2,4х6,1 м.
Показаи вариант
с износостойкими
мастинами
(выделены красным
цветом}дляэащи~
при контакте
с трубопроводами
и кабелями
Места крепления защитных извосостойк.их nластин
(при необходимости)
Размеры блока в мане
ЗО5хЗО5 мм
Высота блока окоnо 230 мм
Отверстие в блоке 105х105 мм
Рис. 10.21 . Отдельный блок мата
Arrnoflex: а) вид снизу; б) вид
сбоку


Рис. 10.22. Сnредеры для nоrруэки!установки матов Armoflex: а) стандартный для nоrруэки;
б} для nодводной установки (отсоединение мата от спредера осуществляется одним рычаrом -
водаnазом или ROV)
Рис. 10.23. Укладка
матов компании
SeaMark Systems
и их положение на
nересечении двух
трубоnроводов
На реке Миссисипи эксnлуатируется единствеиная в мире nлавучая устав:овка
дл.я мехавизированвой укладки дли:вных бетовиых матов, собираемых из секций
(рве. 10.25).
Бетов:в:ые маты выпус:каютс.я и отечественной про:м:ыпшевностью. Наnример, уни­
версальные гиб101е защитные бето:вны:е маты (УГЗБМ) разработаны и поста:вляюr­
ся: воронежским 000 «Спецпром 1» и рядом других заводов. УГЗБМ представляет
295


Рис. 10.24 . SeaMat со стропами
для подъема
Рис. 10.25. Плавучая установка
для механизированной укладки
длинных бетонных матов
Рис. 10.26. ОбщиА вид матов
УГЗБМ
собой иабор бетаиных блоков, соедивенн:ых м~ собой сшrrетич:еским каватом
(рис. 10.26).
10.3.6. Меwкиlматы с nеском
Размеры и объем меппrов с пес:ком выбираются в зависимости от :конфигурации за­
щищаемоrо сооружения и могут доСТШ"ать от 1 до 250 ИЗ. I<.ax nравило, испольэуются
сивтетичесiСИе меii.IХИ!маrы :как наиболее прочны:е и доJП'Овечные по сравненшо с рас­
тительньrми (мешковина). Для укладки меm:ков вместимостью до 3 т пес:ка исполь­
зуются rрейферы - rрузозахвmп.rе устройства, распределяющие нагрузку по длине
меппса (рис. 10.27).
296


Рис. 10.27. Мешок с nеском,
nервмещаемый грейфером (материал
мешка-нетканый rеотекстиль,
емкость- 1 м3}
Рис. 10.28. Заполнение мешков песком по гибким трубоnроводам непосредственно на барже
Рис. 10.29. l'iютекстильный
контейнер с nеском
массой 400 т в трюме
саморазгружающеrося судна
Fauoon
Для ручного заполнения и укладки рекомевдуются мешки массой до 50 кг, при
использовании механизированного оборудования для заполнения меппсов и укладки -
мешки размером до Зх1,5хО,5 м, вмещающие до 3 т песка.
Ино:rда используются супербольшие меппси (контейнеры) с песком, объем кото­
рых достигает 250 м! (рис. 10.28 и 10.29).
297


Рис. 10.30. С8'1'Чатые контейнеры с камнем и их укладка
10.З.l111бионы
ОJШ представляют собой метал.л:ич:еские сетки с хамв:ем и используютсв:, в основном,
в качестве защиты берегов. Таюке имеете.&: и:в:формацив: о том, что дm1 защиты грави­
тационного опорного основав:ия:, уставовленного в 1992 г. в южв:ой части Северного
моря: при rnyбШie 42,3 м, в качестве защиты использоваJDiсь сетчатые я:щики, запол­
ненные камнем (GaЪion mattress).
Фирма African Gablons (ЮАР) предлагает контейнеры из тканой стальной сетки -
Sack GaЬions (рис. 10.30). Контейнеры имеют цилин.црическую форму и заполв:я::ются
хамв:ями диаметром 1~200 мм, максимум 300 мм. Для их укладки используются
храны, а стропы заводятся непосредственно за сетку.
10.3.8. Маты с искусственными водорослями
Эrот довольно экзотический ТШI защиты находит применевне для: следующих соору­
жений (рис. 10.31):
-
освовавхя: платформ;
-
опоры СПБУ и ветровых эле:ктроставци:й;
-
подводное устьевое оборудование;
-
подводные трубопроводы, кабели, шланги, вхточая их пересечения.
МШ'Ы состоят из групп nолипроПИJiеновых нитей (водорослей), nршсреплевных
х поmmропилеиовой сетке. По периметру и внутри маrа nредусм~nривается: лента,
х :которой крепятся: якоря: (рис.10.32 и 10.35). Часnщы грунта дна, подви:мающиеся
вверх nод воздействием вОJШевия, попадают в хольппущиеся нити водорослей, теря:-
298


Рис. 10.31. Сооружения,
около которых возможно
исnаnьэованиеискусственных
водорослей
Рис. 10.32. Мат
с искусственными
водорослями (Scourmat
комnании SeaMark
Sys1ems}:
1 - nолипропиленовые
нити (водоросли);
2 - nолиnропиленовая
сетка; З- усиливающая
лента; 4 - якорь
Дпина нитей - 1,25 м
(0,65 м дnА малых глубин)
1
Размеры стандартных матов:
Тип 12 2,5х5,0 м, 8 якорей
Тип 25 5,Ох5,0 м, 16 якорей
Тип 30 5,Ох7,5 м, 24 якоря
Рис. 10.33 . Основные
характеристики и общий вид
матов с водорослями в плане
Рис. 10.34. Маты SSCS
с сетчатой основой
компании SeaЬed Scour
Control Systems
299


держащая сила якоря - 1 -2,2 т
в зависимости от характеристик грунта
Заmубление в грунт дна - 1 м
Сертифицирован:
• Uoyds Reglster
• Arnerlcan Bureau of Shlpplng
Рис. 10.35 . Основные характеристики
и схема якоря для эакреnлениR мата SSCS
Стандартные толщины
бетонных блоков- 150, 300
и45Омм
Удельный вес бетона, т/м3 -
стандартный 2,4 (диаnазон-
1,8-4,8)
Стандартные размеры
вплане-1ОхЗм
Длинанитей(водорослей)-
1,25 м
Рис. 10.36. Мат SSCS на
основе бетонных блоков {1 ),
соединенных rибкими связями
ют энергшо и осаждаются: прахтически в том же месте, откуда быJDI унесены. Кро­
ме того, наносимые извне частицы грунта «запутываются» в водорослях и выпадают
в месте установки защиты, образуя на ней наносную отмель, увеличивающую эффек­
тивность защиты. Маты, свернутые в рулоны, опускаются на довиый rрувт краном
и разм81'ЫВ8ЮТся водолазом.
Пекоторая информация о маrах приведена на рис. 10.33-10.36.
Уставовка матов SSCS.
Маrы на сетчаюй основе (один мат мовтируется водолазами за 20-30 м:ив.):
-
маты легко размещаются и перемещаются вручную на палубе судв:а;
-
опускаются на довный грувт краном небольшой грузоподьемности;
Маrы на бетонвой основе (время устав:ов:ки одв:оrо мата- 15-25 м:ив.):
-
маты mтабелируются в:а палубе судна;
-
для спуска за борт :краном используется сnредер;
-
отсоединение маrа от сnредера осуществляется: водолазом или ROV;
Установлено более 9000 систем SSCS обоих тиnов для защиты нефтеrаэовых соо­
ружений на шельфе, а в последнее время также для защиты береrов рек и nодводных
:кабелей (табл. 10.1).
Дивамика формирования отложений наносных грунтов на матах nриведена на
рвс.10.37.
300


lltбn. 10.1. Некоторый оnьП" использования искусственных водорослей для защиты nодводных
трубоnроводов и берега
Тиn
Место и год
исnопьэования
Р83ультат
Cegrass- водоросли из
Германия, 1985,
Успешно nредатвращают
nенополипропилена,прикрепленные
Италия,
размыв около трубопроводов
к сеrчатому мату, закреnленному на
США, 1989
дне балласrом
МARIRON - водоросли, прикрепленные Норвегия, Япония
Успешно nредатвращают
к оо-r;атому мату, закреnленному на
размыв около трубоnроводов
дне балласrом
Нейлоновые нити диамеrром 3 мм
Голла~ия,1975-1976 Достигнут частичный
и длиной 1 м, nрикрепленные
успех в аккумулировании
к трубам, прижатым ко дну баsvtастом.
отложений nри защите
Установлены на расстоянии 600 м от
береrа от размыва
берега
Seascape - nластиковые нити,
США, 1981
Признаны неэффективными
nрикрепленные к мешкам с nеском
Барбадос, 1983-1984 для предотвращения
размыва берега
Начальные отложения fPYI"ПOB Через 10 дней
Через 20 дней
Через 30 дней
Через 1 год
На стандартном мате с длиной
нитей 1,25 м образуется наносная
отмель высотой O,fiH ,о м.
Размеры отмели в плане на 1,8-
2,2 м nревЬiwают размеры ма:та.
Через год nосле установки матов
образуется отмель, заселенная
колониями морских организмов
(водорослей пракrически не
видно)
Упрочненная водорослями наносная отмель
1
Выходящийnоток
z11
''
1._,
•
пкараэмыва
Засы
наноСНЫМ гру!-ПОМ
-
1
lol!":'
..t t""'_
~-
....
-
.L
IIIL
...
1,,lLI1,.
1
-~
1
~
L
_l _ r"''
11.
,.._
...-
-
-
~
-
Рис. 10.37. Образование наносных отложений на мате
1
_ L Набеrающи й nоток
!l
,,
с::::_
1м
301


10.3.9. Геотекстиnьное nоnотно
Геотекстиль представляет полимерную ткань, пропускающую воду, но задерживаю­
щую rрувт. Сквозь специальный rеотекстиль свободв:о может прорастать расmтель­
ность. Та:кой способ защиты успепmо примев:яется: на суше д;л.я укрепления дюн, на­
сьmей, при строительстве nостоянных и временных дорог и т.п. По краям и в средней
части листы rеоте:кстиля: проmиваются специальными конструкци.ями, преmrrству­
ющими его смещению. Видов геотекстиля довольно миоrо, однаi<О, как представля­
ется, для использования в море в наибольшей степени nодходит изготовленный из
полиэфирных мультинитей тканый rеотекстилъ Geolon РЕТ, вьmускаемый голланд­
ской компанией Ten Cate Nicolon. Эrа ткань обладает наибольшей прочностью (в за­
висимости от марки разрывная иаrрузка при 10-процеитвом удлинении составляет
от 100 до 1000 хН/м) и .IВЛ.Яется: едшrственвой, имеющей отрщаrельвую плавучесть
(плотность полиэфира- 1,37 т/МJ). Геотекстиль поставля:ется стандартными полотна­
ми дпиной 200 м и ширивой 5 м, на:мота:виы:ми в рулоны. При необходимости nолотна
моrут сшиваться на месте монтажа и для: этого используются специальные приспосо­
блеНИJI- свайки (рве. 10.38), а дпя: креnле.ишr полотен к конструкциям в края nолотен
моrут вста:вmrrься mоверсы (рве. 10.39).
Рис. 10.38. Сшивание nолотен rеотекстиля между собой на месте монтажа
Рис. 10.39. Люверсы no краям папотна для креnления rеотекстиля к консrрукциям
302


Использование геотексТВJUI в морских условии
В 1981 г. во Фредериксхафене (Да:виJ1) полимерная: пленка исnользовалась дт1 защи­
ты стационарных nричалов от размыва винтами судов. Защита состояла из бетонных
элементов массой по 83 кг, на которые укладывалась пленка. На пленку опускались
другие бетонные элементы массой по 50 кг, образуя конструкцию ТШiа «сэндвич»
(рис. 10.40). Элементы креПИJIИсь друг к другу и к грунту дна стальными mтырями­
таким образом, мшы анкеравались во многих точках по площади. Пленка надежно
защищает дно от пря:м:оrо воздействия мощноrо водяноrо потока, преrurrству.я взве­
mи:ванию и увосу ~ донвоrо rрувта.
Проиэводителем rеотка:ви- компанией Ten Cate Nico1on- разработана система за­
щиты дна и берегаваоснове мата из rеотк.ави с фаmив:а:ми. На береrу к rеотехстиль­
в:о:м:у nолотну, изrотовлев::в:о:м:у со специа.льн:ым:и петлями (рве. 10.41) с шагом 0,5 м,
прИВJiзывают фашины из веток ИJШ бамбука (рве. 10.42). К кромке nолотна крепится
стальная балка (пригруз для последующеrо за:rопления), укладываемая на понтои,
полотно С'DIГИВается с берега и буксируется к месту установки (рис. 10.43). После
доставки к месту установки балка опускается на дно и осуществ.п.яется засЫIIКа по­
лотна камнем (рве. 10.44). Фаmииы обеспечивают жесткость мата при буксировке
и установке.
Геоте:кстиль укладывался: также под двухслойную берму казахстанской поrруж­
иой ПБУ «Сув:кар» на Каспийском море (рис. 10.45). Берма имела площадь 5Ох7О м,
высоту около 1,3 м (первый слой, масса- 11 000 т) и 5 м (второй слой, 44 000 т). Ге­
отекстильвые nолотна ширивой 1О м и длиной 50 м в:аматывались ва трубу. Кра.йюиr
кромка rеоте:кстильного полотна фиксировалась на дне тяжелой двутавровой ба.mrой,
Рис. 10.40. Схема защиты
от резмыва донноrо
грунта винтами судов,
исnользованная в nорту
Фредериксхафен (анкерные
свАЗи не показаны):
1 - донный грунт;
2- бетонный элемент
массой 83 кr;
з - полимерная пленка;
4 - бетонный элемент
массой 50 кr; 5 - тросы
кремения конструкции
к траверсе; 6-траверса;
7 - грузоnодъемные тросы
Рис. 10А1. Тканый
геотекстиль с петлями
303


---
_..
3().4
·-
·-.
·-.
Рис.10А2.
Изrотовление мата:
а) привязка фашин
к ПQJ'IO'JНY; б) узел
привязки;в)n)ТОвЫй
мат на береrу
Рис. 10.43. Буксировка
мата к месту установки
Рис. 10.44 . Установка
мата и каменная
засыпка


Рис. 10.45. Схема
установки ПБУ
ссСункар• на
rеотекстильное
nолотно
Рис. 10.46. Основные элеменТЪ! защиТЪ! ПБУ
ссОбскаR».
Цеnи с6расываются на nолотно после nоrружения
защиты путем обрезки тросов, на которых
они nодвешены, водоnазом. На ПБУ также
предусмотрены цеnи {второй эшелон), которые
сбрасываютсА на nолотно аналоrичным сnособом
nосле погружения на него ПБ~ При размыве
rибКDСТЪ цепей позволяет им проваливаться
вместе с nanonюм в грунт и nрепятствовать
распространению размыва
Бурова11 устаuовка
Геотекствль
'ЧТО позвоЛИJiо раэм8:.1'ЬIВать полотно без привлечения водолазов. Поверх rеотексти­
ля отсыпалс.и вижв:ий слой :камвя фракции 50-150 м::мt затем верхвий слой фракции
1О-50 мм ДJIJI обеспеч:евия: высокой точности поверхности бермыt на которую поме­
щалась буровая установка.
В 2007-2008 rг. rеотекстиль марки Geolon РР-150 использовался для изrотовле­
в:и:я по проекту Крыловекого Цеmра мобильной защиты rрунта oi<DJio nоrружв:ой
ПБУ «Обская». Геотекстиль кре1D1ЛСЯ к трубной раме, которая обеспечивала функции
плавучести. На раме предусмаrривалисъ приrрузочв:ые цепи, буксирное устройство
и система погружения/всплытия (рис. 10.46), работавшая от обеспечивающего судна.
305


На конструкцию защиты получен патент РФ от 24.09 .07, .N'2 76026. С учетом относи­
тельно больших размеров ПБУ защита тоже имела значительные габариты в плане -
lOOx40 м.
Строительство защиты осуществлялось на береговой площадке в портопункте Ям­
бург (Обская губа) на кильблоках. Сразу возникла проблема- как спустить на воду
очень гибкое (диаметр трубы составлял всего 630 мм) сооружение размером с фут­
больное поле? Сильно помучившись и просмотрев много вариантов, мы остановились
на одном- использовать для спуска те же трубоукладчики, которые помогали строить
защиту, перемещая секции труб и укладывая их на кильблоки для последующей свар­
ки. Но для реализации такого способа потребовалось загонять трубоукладчики в воду.
Мы внимательно изучили спецификацию трубоукладчиков и, к сожалению, нигде не
нашли упоминания о том, что им можно заходить в воду. Но не обнаружили и запрета,
а то, что не запрещено - можно!
Мы связались с «командирами» трубоукладчиков в Ямбурге -те очень удивились,
но идея им понравилась, и они сог.ласились выпоJПIИТь :лу никогда не выполнявшу­
юся в мире операцию. Посмотреть на нее пришло почти все население Ямбурга. Оно
разместились на крутом берегу, как зрители размещаются вокруг арены цирка, чтобы
посмотреть на диковинное зрелище.
Шесть трубоукладчиков впряглись в трубную раму (рис. 10.47), подняли защиту
над кильблоками и дружно начали торжественное шествие в море, а мы, по давней
морской традиции, разбили о раму бутылку шампанского (горЛЬIШКО хранится у нас
до сих пор!). После того как передняя пара достиг.ла предельной г.лубины, она отсое­
динилась, затем поочередно также отсоединились другие трубоукладчики, и защита
оказалась на плаву, соединенная буксирным тросом с буксировщиком.
Вы не поверите, но коrда, дав прощальный гудок, буксир начал уводить защиту на
точку, зрители стали нам аплодировать! Все происходящее удивительно напомнило
строчки известной песни, исполняемой заслуженной шляпой России, замечательным
питерским Артистом Михаилом Боярским, про укротителя тигров:
Ап! И тигры у ног моих сели.
Ап! И с лестниц в г.лаза мне глядят.
Ап! И кружатся на карусели.
Ап! Себе говорю я и делаю шаг!
Для нас тиграми были суровые, злые условия Арктики, нас кружили внезапные
сильные ветры, у нас была масса недоброжелателей, предрекавших неудачу «всей
этой авантюры - сломается, утонет, не дойдет
-
куда вы лезете?>> Но, собрав волю
в кулак, основываясь на точных расчетах, конструкторской интуиции и успешном
опыте выполнения многих других морских операций, мы, набравшись храбрости,
шагнули в клетку, выстояли и победили!
После прибытия на точку в трубную раму с помощью обеспечивающего судна по­
давался водяной балласт (рис. 10.48) и защита погружалась на морское дно. Затем на
нее наводилась ПБУ «Обская», опускалась на защиту, и задавливались сваи. После
этого рядом с ПБУ на плаву раскреплялась плавбаза комплексного обеспечения буре­
ния (ПБКОБ) «Тазовская» и начиналось бурение скважины (рис. 10.49).
Необычное использование геоткани для «подвижной» защиты очень поправилось
компании-производителю Ten Cate Nicolon (Нидерланды), и она попросила прислать
306


)'XJiaдЧRJCOB на предель­
вой rлубвве в rотова к
IIE$1!j~~~ отсоедввеввю. На заднем
ПJJаве - буксирвое судво
Рис. 10А7. Спуск защиты на воду с nомощью шести трубоукладчиКDв
Рис. 10А8. Защита на месторождении nеред nогружением на донный грунт
307


Рис. 10.49. Буровой комплекс на точке, выпапняется бурение скважины - верхний привод
опустился до середины буровой вышки, факельная стрела (справа) -на «товсьl»
фото для рекламы столь удивительвоrо, но реализовавноrо способа применевив ее
продукции.
Как следует из приведеиных в:ыше материалов, во время стоя:нки, особенно долrо­
вре:м:евиой, на точке эксплуатации при отвосителъв:о вебоЛЪIПИХ. rnубивах моря могут
возника:.rь крайне негативные явлеНИ.II размыва донвоrо грунта около платформ под
воздействием экстремальв:ых волиеНИ.II и теч:еНИ.II.
Используемые для борьбы с эти:м: явлением сnособы и технические средства весь­
ма разнообразны и относительно сложны, но забывiПЬ о них никак нельзя- в против­
ном случае это может привести к довольно серьезным авариям. Только комrшексвое
проектирование nлатформы, в том числе и выбор такой конфигурации ее nоверхно­
сти, wнтактирующей с rрунтом, которая :мивимизирует размыв, позволит получить
сооружение, не <<хрОмающее» во время продолжительной эксплуаrации ни при каких
природных КОЛJПIЗИЯХ.
308


11. АВАРИИ ПЛАТФОРМ
11.1. Общие соображении
Относительная аварийность IШатформ, как отмечалось еще в обзоре по СПБУ, мень­
ше, чем у ПБУ, по крайней мере, по следующим, трем причинам:
•
платформы выпоШIЯЮТ бурение скважин- один из самых опасных процессов, имея
довольно полную информацию о пластовом продукте, полученную по результа­
там поисково-разведочного бурения как раз с помощью ПБУ, такой информации
не имеющих. Поэтому платформы оказываются как бы более подготовленными
к встрече с возможными неожиданностями при бурении по отношению к ПБУ, бу­
рящим скважины в «tепа incognita», сведения о которой получены только по ре­
зультатам сейсморазведки;
•
бурение скважин на платформах занимает существенно меньшее относительное
время, чем на ПБУ, которые бурят практически в течение всего срока службы. На
некоторых типах IШатформ бурение не предусматривается вообще;
•
морские операции с IШатформами выполняются практически два раза в их жизнен­
ном цикле - при установке на месторождение и демонтаже после завершения его
разработки. ПБУ выполняют эти операции после завершения бурения каждой поис­
ково-разведочной скважины, поэтому у них риски потерпеть аварию при переходах
неизмеримо больше, чем у IШатформ.
Отметим несколько, как представляется, важных, обстоятельств.
В первую очередь необходимо понять, что считать аварией. Например, падение
мешка с цементом, поmувшим леерное ограждение, конечно, является аварией, но ее
последствия не идуr ни в какое сравнение с выбросом, пожаром и другими серьезными
происшествиями. По этой причине «мелочевка», если она заносится в аварию, ино­
гда сильно влияет на статистику. Достаточно привести такой пример. За период 1970--
1980 rт. во всем мире произошло 629 аварий с платформами, т.е. около 63 аварии в год
(данные Всемирного банка по авариям на шельфе). А по данным Det Norsk.e Veritas (см.
далее) только на шельфе Великобритании за период 1980--2005 гг. произошло около
7900 аварий, т.е. несколько более 300 в год. Естественно, число платформ на шельфе
Великобритании за 25 лет не могло стаrь в пять раз больше, чем во всем мире за 10 лет,
поэтому единственной причиной отмеченного обстоятельства является разный учет
«малых» аварий.
Статистика аварий отличается от всех других статистик принципиальнейпшм обра­
зом, поскольку ни одна компания в глазах мировой общественности не хочет выглядеть
плохо. Поэтому зачас'I)'Ю сведения по авариям являются, мягко говоря, необьекrивны­
ми, на что прямо указывают и те, кrо занимается сбором, обработкой и анализом таких
сведений. Естественно, лукавить в статистике по техническим харакrеристикам не име­
ет никакого смысла, и она легко проверяется, если в этом возникает необходимость. Ко­
нечно, в крупных авариях, вызывающих значительный общественный резонанс, трудно
«замылить» что-нибудь сколь-либо серьезное, хотя бы последствия, как это произошло
с аварией полупогружной ПБУ Deepwater Horizon в Мексиканском заливе в 2010 г., но
таких аварий насчитываются едиmщы, а не несколько тысяч!
Повсеместно отмечается, что первопричиной всех аварий платформ является
пресловуrый человеческий фактор - извечный трагический спутник любых аварий,
309


~еfJСОЮ1ЛЬНЫf' OШIIбКJt На BCf'X ~ r ЧЕЛОВЕЧЕСКИИ ФАКТОР ]
l
папах освоен1tя морских
Mt'CTOf>OЖДt'КIIЙ:
> Пзыскакия
)- Неверная оценка несущей способ ностit донных грунтов
> ПtJOt'KTIIfJOBfi HII(' - ---- . ) - ОШIIбюt в ра счет<"~ х консч>укц11й
> Строитмъство
)- Некачественное юготовлеюt е, деф екты матершшов
> Обусч>ойство
)- Вьmолн ение опt>раЦIIЙ пр11 ГМУ, превьПIIающ1rх ра сч етные
> Э..:сп~·r~таЦIIЯ
)- ПpltHЯТII t> не:tдt>кватных управленчесю1х р ешений
Рис. 11.1. ЧеповеческиА фактор сопровождает аварии на всех этаnах освоениА морских
нефтеrазовых месторождений
/
ВЫБРОС - иекоиtролнруемое открьпое попада ­
ние пластового продукта в атмосферу/гидросферу
Рис. 11.2 . Самая трагическая
триада nоследовательных
ВЗРЬШ - процесс быС'I'рого освобождения большо­
го коJDIЧества 1вергвв в ограввчеввом объеме
ПОЖАР - горени е продолжительностью более
9 мивут или вызывающее разрушения
аварийных событий на
матформе
независимо or того, в какой области техники они происходят. Причем, как: показывает
стаrисти:ка, этот злосчаств:ый фактор проявляется практически на всех этапах освое­
ния морских нефтегазовых месторождений (рис. 11.1).
В ходе эхсплуаrации наиболее нелr:rивны:е последствия: возиикают при реализации
ужасной триады <<Выброс - взрыв - пожар» (рве. 11.2, определеИИJI - из Все:м:ирноrо
бан:в:а) или mобой ее отдельно взятой составлиющей.
6 шоля: 1988 г. в Севервом море ва платформе Piper Alpha вследствие неисnрав­
ности насоса no перекачке :конденсата возних пожар (рис. 11.3), nопьrrки потушить
IСОТорый заJСОвчились без ycnexa. В результаrе останки nлатформы стали напомив:ать
обrорев:шую спичку, погибло 167 человек- наиболыпее число хогда-либо одновре­
менно погибших при освоении морских месторождений нефrи и газа, а ущерб соста­
вил 3,4 млрд долл. в ценах 1988 г.
На рис. 11.4 показаио тушение пожара с помощью судовt а на рис. 11.5, приводятся
примеры других аварий с плшформами.
В декабре 2015 г. произошла :крупвu авария: ва шельфе Азербайджана со стацио­
нарной платформой «Гювеmли-10>>. Эrа плв:rформа, расечитаиная на буреm~е 24 сква­
жин, была уставовлева в 1986 г. ва относительно мелководной части одвоимевв:оrо
месторожденив:, расположен:в:оrо примерно напротив Баку (рис. 11.6). Платформа
представляет :комплекс, состоящий из liJjyx платформ - буровой и тех.вологичес:кой,
соединенных переходвым мостом. Глубина моря в районе месторождения :колеблется
от110до180м.
4 декабря 2015 г. на Каспии разъпрался: шторм, хогда скорость ветра достигала
38-40 м/с, а высота воли в открытом море соста:аля:ла 9-1 О м. В результате был по­
врежден газопровод (давление 110 аrм.) и на nлатформе возвше nожар. Спустя 15-
310


Рис. 11.3 . Пожар на nлатформе Plper Alpha: а) nлатформа до аварии; б) аnогей nожара;
в} nечальный итог
Рис. 11.4. Тушение
nожара С ПОМОЩЬЮ ПRТИ
судов
на стационарном
нефтеrазодобывающем
семорекам городе•
25 м:инуr после аварии nожарное судно «Вихрь-9») дежурившее на месторождении
Гюв:еmли, а затем, через :короткий nромежуток времени, пожарное судно <<Вих:рь-5»,
водолазвое судно <<.Авиор» и бухсир «Са:мир Гулиев», подойдя к nлатформе, сразу же
311


ЛIIЦCIIЗIIOIIIIЫЙ
блокАМОК
о
10 км
Рис. 11.5. Некоторые nримеры аварий
на матформах
Рис. 11.6 . Ситуационный ман
расnапожения месторождения
Гюнешпи (а), где в мелководной части
установлена платформа ссГюнеwпи-10»,
и общий вид матформы аналоrичноrо
архитектурно-конструктивноютипа
(буровая и технаnоrическая, соединенные
переходным мостом) в глубоководном
Гюнеwпи (б)
nриступили к спасгrельвой операции. Кроме того, к пожарным и спасательным рабо­
там были привлечены суда «Топаз-Дигнизи>>, «Эндевур», «Протектор» и <<Лянкяраю>,
дежурившие на месторождениях Азери-Чыраг-Гювешли.
По сосrоявию на конец января 2016 г. погибли 12 человек, пропавшими без вести
ч:ислилось еще 18 человек, тушение пожара продолжалось. На рис. 11.7 nоказавы
моменты аварии и борьбы с вей.
312


Рис. 11.7. Общий вид места аварии (вверху, на rоризонте видны четыре другие платформы)
и борьба с пожаром. Внизу справа- ориrиналыюе судно-катамаран сеМуспим Магомаев»
с волнореэным образованием между корпусами - 4Стретьим носом»
11.2 . Статистические сведенИR ol аварИRХ nnатформ
11.2.1. Общая статистика
Такие сведения: приводится для: плаrформ, эхсnлуаmровавmихся: ва шельфе Авmии
в период 1980--2005 rr., поскольку о вих были опубли:ковав:ы довольно подробвые ма­
териалы (доку.мевты RR566 и RR567, Det Norske Veritas, 2007, www.hse.gov.uk). Все
плшфор:мы были разбиты на два nривципиальво отJIИЧИЬIХ типа:
• стационарные (свайвые с джекетами и гравитационные);
•
плавучие (самоподъемиые, полупогружвые, ТLР и FPSO).
313


Независимо от типа Шiатформ приняты следующие определения
•
авария - опасное нарушение нормального режима эксплуатации rтатформы;
•
собьпия - существенные явления, сопровождающие аварию и способные соз­
давать взаимосвязанную цепь, наnример, «проблемы со скважиной - выброс
-
взрыв - пожар -разрушение конструкций- течь - крен».
Классификация собъrrий приведена в табл. 11.1 . Сразу оговоримся, что перевод
в этой и других таблицах является очень вольным, поскольку дословный перевод, по
нашему разумению, совершешю непонятен для русского человека. Тот, кто хочет лич­
но в этом убедиться а также почерпнуть более подробные сведения об авариях, может
заглянуть на упомянутый выше сайт.
таб.n. 11.1 . Классификация событий
Собь1тие
Отказякоря
Выброс
Опрокидывание
Столкновение
Контакт
Кран
Взрыв
Падение объекта
Пожар
Затоnление
Посадка на грунт
Вертолет
Течь
Крен
Комментарии
Проблемы с якорем/якорными линиями, швартовными элементами,
лебедкам или клюзами
Неконтролируемое открытое попадание в атмосферу/гидросферу
пластовоrо nродукта
Потеря устойчивости/остойчивости, оnрокидывание nлатформы
Соударение платформы с судами, не участвующими в ее обслуживании,
а nроходящими около нее
Соударение платформы с судами, участвующими в ее обслуживании
(буксиры, суда снабжения, обесnечения безоnасности и т.n.)
Проблемы с кранами или любым другим подъемным оборудованием,
включая буровую лебедку, за исключением случаев nадения грузов
(см. событие «Падение обьекта»)
В комментариях не нуждается
Падение груза/nредметов с крана, буровой вышки или с любоrо дpyroro
nодъемноrо оборудования, или с nлатформы, включая аварийное nадение
спасательных шлюnок, а также людей
В комментариях не нуждается
Потеря плавучести, включая nотоnление платформы
Контакт nлавучей nлатформы с морским дном
Авария вертолета на вертолетной площадке или при контакте с установкой
Попадание воды внутрь платформы, приводящее к пробламам
с плавучестью или остойчивостью
Неконтролируемое наклонение платформы
Отказ оборудования Авария пропульсиеной установки или подруливающих устройств
Уход сточки
Разлив/утечка
Повреждения
конструкций
Буксировка
Проблемы со
скважиной
Друrое
31,
Смещение платформы от заданноrо положения или бесконтрольный дрейф
Попадание жидкости/газа из оборудования/цистерн в окружающую среду,
которое представляет угрозу загрязнения и/или взрыва, и/или пожара
Повреждения/разрушения, включая усталостные, конструкций/элементов
Проблемы с буксирной линией, включая ее обрыв
Уменьшение гидростатического давления раствора, газоnроявления и другие
процессы, которые могут привести к выбросу
Случаи, не nриведенные выше


11.2 .2. Стационарные платформы
Основное назначение приводимых в статистике стационарных платформ указано
в табл. 11.2.
Общая продолжительность эксплуатации стационарных платформ приведена
в табл. 11.3 . Под такой продолжительностью понимается сумма лет эксплуатации ка­
ждой платформы, т.е.
k
Тэксj = ~ Tij,
i=l
где
Тэкс.- общая продолжительность эксплуатации платформ j-го типа;
J
Tij- продолжительность эксплуатации i-й платформыj-го типа;
k- коJШчество платформ j-го типа.
Как следует из данных таблицы, в 2005 г. в эксплуатации находилось 248 ста­
ционарных платформ, больПIШiство из которых, около 79 %, составляJШ добычные
(105 ед.) и блок-кондуiСГОры (90 ед.).
Распределение количества N и частоты аварий F (на одну IШатформу в год) по
типам стационарных IШатформ приведено в табл. 11.4, а по событиям - в табл. 11.5 .
Частота F определяется по следующей формуле:
F = N/Тэкс (из предыдущей формулы)
В графе «Всего» этой табJШцы в столбцах со значениями F приводится не их сум­
ма, а частное от деления суммарного числа аварий на общую продолжительность экс­
плуатации IШатформ в соответствующем периоде, заимствованную из табл. 11.4.
Как следует из данных табл. 11.5, итоговое коJШчество событий ощуrимо превы­
шает коJШчество аварий (табл. 11.4), например, в период 1980--2005 п., соответствен­
но, 7018 и 9006; это объясняется тем, что в каждой аварии учитывается вся цепочка
последующих событий.
ТВбп. 11.2 . Назначение стационарных nлатформ
Тип платформы
Буровая
Добычная
Блок-кондуктор
Комnрессорная
Насосная
Жилая
Закачка/райзер
Основное назначение
Платформа, nредназначенная исключительно для бурения скважин
Традиционная добычная обитаемая nлатформа, включая интегрированную­
с буровым, технологическим, энергетическим и жилым комnлексами
Обычно необитаемое сооружение без технологического оборудования,
которое служит в качестве «поддержки скважины». Связано с добычной
платформой
Размещение комnрессорного оборудования (аналог- береговая
комnрессорная станция, устанавливаемая на магистральных газоnроводах
для nоддержания нужного давления газа nри его nерекачке на большие
расстояния)
Размещение насосов, необходимых только для поддержания нужного наnора
в нефтеnроводе nри nерекачке нефти на большие расстояния
Размещение людей и соnутствующего оборудования
Размещение оборудования для закачки в nласт воды/газа или райзерная
платформа
315


Табп. 11.3. Общая продолжительность эксплуатации стационарных платформ
Тип платформы
Годы
Блок-
Закачка/ Жи
Буровая Добь1чная
Компрессорная Насосная
Bcero
кондукrор
райзер nая
1980--1989 165
610
151
69
20
45
41
1101
1990
18
76
39
8
2
5
6
154
1991
18
79
45
9
2
6
6
165
1992
18
81
48
9
2
6
7
171
1993
19
86
51
10
2
8
8
184
1994
19
92
56
10
2
9
9
197
1995
19
92
57
11
2
9
9
199
1996
17
93
65
9
2
9
10
205
1997
18
94
70
11
2
9
10
214
1998
18
97
72
11
2
9
11
220
1999
18
96
79
12
2
10
11
228
2000
18
98
84
12
2
10
11
235
2001
18
99
85
12
2
10
11
237
2002
18
101
86
12
2
10
11
240
2003
18
104
86
12
2
10
11
243
2004
18
104
86
12
2
10
11
243
2005
18
105
90
12
2
10
11
248
1990--2005 290
1497
1099
172
32
140
153 3383
1980--2005 455
2107
1250
241
52
185
194 4484
там. 11.4. Распределение N и F по типам стационарных платформ
Период, годы
Тип платформы
1980--1989
1990--2005
1980--2005
N
F
N
F
N
F
Буровая
19
0,115
41
0,141
60
0,132
Добычная
995
1,631
5515
3,684
6510
3,090
Блок-кондуктор
13
0,086
338
0,308
351
0,281
Компрессорная
8
0,116
62
0,360
70
0,290
Насосная
Жилая
0,022
9
0,064
10
0,054
Закачка/райзер
7
0,171
10
0,065
17
0,088
Всего
1043
0,947
5975
1,766
7018
1,565
316


Табл. 11.5. Распределение N и F по событиям на стационарных платформах
Период, годы
Событие
1980-1989
1990-2005
1980-2005
N
F
N
F
N
F
Выброс
6
5,4·10"-3
4
1,2·10-3
10
2,2·10"-3
Столкновение
2
1,8·10"-3
28
8,3·10-3
30
6,7·10"-3
Контакт
во
0,073
108 0,032
188 0,042
Кран
422 0,383
1259 0,372
1681 0,375
Взрыв
35
0,032
41
0,012
76
0,017
Падение объекта
468 0,425
1725 0,510
2193 0,489
Пожар
228 0,207
717 0,212
945 0,211
Вертолет
7
6,4·10"-3
б
1,8·10-3
13
2,9·10"-3
Течь
1
9,1·10""4
1
3,0·10-4
2
4,5·10""4
Крен
1
9,1·10""4
2,2·10""4
Отказоборудования
Уход сточки
Разпив/утечка
216 0,196
3108 0,919
3324 0,741
Повреждения конструкций
5
4,5·10"-3
13
3,8·10-3
18
4,0·10"-3
Проблемы со скважиной
22
0,020
392 0,116
414 0,092
Другое
6
5,4·10-3
105 0,031
111 0,025
Всего
1499 1,361
7507 2,219
9006 2,008
Анализ nриведеиных сведений об авариях на стационарных платформах позволяет
сделать следующие выводы:
•
подавляющее большинство аварий (около 93 %) npoизonmo с добычными IШат­
формамиt на которых частота аварий также относительно велика- на один-два
порядка nревышает частmу на платформах других типов. Эrо обстоятельство объ­
ясняется как большим количеством добЪIЧНЫХ платформt так и их относительной
сложностью.
•
среди аварийных событий выделяются три основных - разлив/утечка, падение
объекта и проблемы с грузоподъемным оборудованиемt на долю которых прихо­
дится около 79 % событий. Соответственно, и частота этих событий является наи­
большей;
•
очень сильный рывок сделали <<Разливы/утечки» - по сравнению с первым пери­
одом (1980--1989 гг.) в дальнейшем их количество возросло в 14 (!)раз, в то вре­
мя как общая nродолжительность эксплуатации IШатформ возросла всего лишь
в 3 раза;
•
наиболее опасная триада «выброс- взрыв- пожар» гораздо скромнее и по количе­
ству случаев (несколько более 11 %), и по частоте.
317


Т8бл. 11.6. Общая продолжительность эксплуатации плавучих платформ
Годы
Тип плавучей платформы
Самоподъемнаи
Полупоrружнаи
TLP
FPSO
Итоrо
198D-1989
18,0
5,4
1,8
25,2
1990
4,0
1,0
1,0
6,0
1991
3,0
1,0
1,0
5,0
1992
3,4
1,0
1,0
5,4
1993
4,0
1,0
2,0
7,0
1994
4,7
1,0
2,0
7,7
1995
5,0
1,0
3,3
9,3
1996
0,8
5,0
1,0
4,3
11,1
1997
1,0
5,0
1,0
6,6
13,6
1998
2,0
5,0
1,0
9,5
17,5
1999
2,0
5,0
1,0
12,5
20,5
2000
2,0
5,0
1,0
13,0
21,0
2001
2,0
5,0
1,0
13,3
21,3
2002
2,0
5,0
0,4
13,0
20,4
2003
2,0
5,0
13,0
20,0
2004
2,0
5,0
13,0
20,0
2005
2,0
5,0
13,0
20,0
199D-2005
17,8
74,2
12,4
121,5
225,9
198D-2005
17,8
92,2
17,8
123,3
251,1
Табп. 11.7. Распределение количества (N) и частоты (F) аварий по типам плавучих платформ
Период, rодь1
Тип платформы 1980-1989
1990-2005
1980-2005
N
F
N
F
N
F
Самоподъемная -
27
1,517
27
1,517
Полупогружная 34
1,889
200
2,695
234
2,538
TLP
29
5,351
78
6,290
107
6,011
FPSO
482
3,967
482
3,909
Всего
63
2,500
787
3,484
850
3,385
11.2.3. Плавучие платформы
В этом разделе обозначения и способы определения Тэксt N и F аналогичны приве­
денным для стационарных платформ. В табл. 11.6-11.8 представлены стаrистические
сведения об авариях на Шiавучих платформах.
Из данных этой таблицы следуетt что на шельфе Англии Шiавучих платформ
гораздо меньше стационарных - в 2005 г. их было всего 20 едшшц по сравнеmnо
с 248 стационарными.
Те же три событияt что и для стационарных платформ - проблемы с rрузоподъ­
емным оборудованием, падение обьекrов и разливы/утечки, - занимают главенству-
318


Табл. 11.8. Распределение количества (N) и частоты (F) плавучих платформ по событиАм
Период, годы
Событие
1980-1989
1990-2005
1980-2005
N
F
N
F
N
F
Отказ якоря
4
0,159 17
0,075 21
0,084
Выброс
1
0,004 1
0,004
Контакт
3
0,119 17
0,075 20
0,08
Кран
29
1,151 133 0,589 162 0,645
Взрыв
2
0,079 4
0,018 6
0,024
Падение обьакта
26
1,032 171
0,757 197 0,785
Пожар
9
0,357 83
0,367 92
0,366
Вертолет
1
0,04
2
0,008
Течь
1
0,04
0,04
Крен
1
0,04
0,04
Отказоборудования
0,04
0,04
Уход сточки
0,04
0,04
2
0,008
Разлив/утечка
9
0,357 474 2,098 483 1,924
Повреждения конструкций
4
0,159 5
0,022 9
0,036
Проблемы со скважиной
9
0,04 9
0,036
Другое
2
0,079 28
0,124 30
0,119
Итого
89
3,532 947 4,189 1037 4,131
ющее положение и для плавучих платформ (81 % от всех событий за период 1980--
2005 п.). Следует отметить очень большой процеш разливов/утечек, составляющий
почти половину всех событий (для стационарных платформ - меньше трети).
Чтобы не заканчивать обзор на печальной ноте, в следующем разделе приводятся
сведения по использованию платформ различных архитектурно-конструктивНЪIХ ти-
пов не в ишересах нефтегазовой промышленности, а для других целей.
319


12. ИСПОIIЬЗОВАНИЕ ППАТ80РМ
В ДРУГИХ ЦЕПЯХ
12.1. 3nекrростанции
12.1 .1. Ветряные оффwорные
В мире насчитывается 1855 ветряных оффmорвых электростанций (ВОЭ), и до недав­
него времени они строИJШсь исюпоч:ительно на стационарн:ых основаниях различно­
го типа (рис.12.1).
Ка:к следует из nриведев:в:ых схем, осиова:вия ВОЭ во многом mпируют 00 не­
фтеrазовых nлатформ, что, в общем-то, довольно логично: и те, и друrие долж:вы на­
дежно противостоять знач:ительньrм внешним воздействиям от природных факторов.
Естественно, в силу существенно меньmего ВС ВОЭ их основа:в:и:я менее массивв:ы
и тяготеют к моноподам, :которых построено большинство, около 3/4 всех ВОЭ.
В 2012 г. средюш rnубина моря в местах установки ВОЭ составляла 22 м. В по­
следние годы наметилась тенденция увеличения этой rnубины - считается, что она
может достигнуть 215 м. В этих условиях использование плавучих электростанций
(ПЭС, рис. 12.2) становится довольно актуальным.
Первая полноразмерная ПЭС <<Нywind» на 00 тшха SPAR (рис. 12.3) была уста­
новлена в 2009 г. компанией Statoil в Норвегии. Мощность электростанции составля­
ет 2,3 ::М:Вт, диаметр трехлопастиого вшrrа - 82,4 м, осадка в рабочем nоложении -
100 м, водоизмещевие (с учетом твердого балласта)- 5300 т.
В 2011 г. в Португалии установлена ПЭС WindF1oat на полупогружном основании,
разрабманная комnанией Principle Power в :кооперации с EDP и Repsol (рис. 12.3).
L) Монопод
Трипод
Джекет
320
Трехопорное
Рмс. 12.1. Типы
оснований
стационарных ВОЗ
Гравитационное


Одн~ св~я
д о30м
Джек ет/трипод
25-50м
Рмс. 12.2. Рациональные конструкции 00 ВОЗ в зависимости от глубины моря
Рмс. 12.3 . Слева направо: а) общий вид ПЭС на 00 тиnа SPAR; б} схема Hywind; в) WindFioat на
полуnоrружном 00
Та:кого же nma ПЭС были введены в эксплуатацию и в Японии. Одв:ако все эти ВОЭ
остаются эксперимевталь:ны:ми/демовстрационными и пока не получили широкого
распространения. В проепах рассматриваются та:кже железобетонвое 00 и основа­
ние типа ТLР (рис. 12.4).
321


12.1 .2. Электростанция для работь1 на rазе
Рис. 12.4. Провкты ПЭС
на основании типа n.P (а)
и бетонном 00 (б)
В 2007 r. :компании Sevan Мarine и Siemens приступили к разработке проекта ПЭС
на базе :корпуса ТШiа BUOY (рве. 12.5). Первоначальво электроста:вцкя предназна­
чалась для эверrообеспеч:е:вия объектов обустройства шельфовых месторождений,
например, месторождения: Draugen и других, расположенв:ых в Норвежсхом море
(рис. 12.6). Избыточную мощность предполагалось передавать на берег.
В качестве топлива для парогазовых установок (газовая турбина+ утилизацион­
ная: паровая:) суммарвой мощностью 450 IМВт предлагалось использоваrь природный
газ из пласта или трубопровода. Особенностью установки является извлечение из
выхлопвых газов двуокиси утерода (COJ с последующей захачхой его в пласт дли
повышения: :в:ефтеизвлече:вхя:. Однако последнее реmе:в:ие поиижает КПД установки
ДО 45% ПО сравневшо С 54% без извлечения: С02 И ограничивает место ДЛЯ разме­
щев:и.я парагазовых установок: без оборудовав:и.я ДШ1 извлечения со2 мощность элек­
тростанции может дос11П'З.ТЬ 700 МВт за счет размещения дополв::ительвых источни­
ков энергии.
Технолоrическая
nалуба-58 м
Главнан
палубв-37м
Ом
322
Диаметры, м:
• КDpnyca -106;
• mавной палубы-120;
• технологической
палубы - 130.
Осадка- около 20-22 м;
Цистерны, тыс. мэ:
• LNG-188(7ед.};
• балласта- 102 {24 ед.);
• прочие - 36 (6 ед.)
Рис. 12.5 . Схема мавучей
электростанции BUOY и ее
основные характеристики


Рис. 12.6 . Схема размещения
nлавучей электростанции на
месторождениАх Норвежскоrо морА
Рис. 12.7. Бортовой {а) и тандемный (б) nрием L.NG
Рис. 12.8 . Схема nриема
LNG с nомощью системы
HiLoad DP
Поздвее был nредпожен вариант электростанцииt работающей ва реrазифициру­
емом LNG, запас I«УЮрого хранится в корпусе. Доставка LNG осуществшrется газо­
возами с nоследующей бортовой, тандемвой отrруз:кой или отrрузкой через систему
НiLoad DP на BUOY (рис. 12.7, 12.8). Система НiLoad бъта более подробно расемо­
трева в разделе 6.3 .3 .
323


КоJЩепция электростанции на LNG начала широко рекламироваться после аварии
на японской атомной элехrростанщm «Фукусима>>. Предпаrалось, с учетом: ограни­
ченности земли в Японии и планируемого вывода из эхсплуш-ации атом::вы:х электро­
ста:вций, mмпенсировать нехватку электрических :мощностей плавучими электро­
ста:вци.и:ми. Следущ однаm, отметить, что мощность предлаrаем:ых плавучих элек­
тростанций не соnоставима с :м:ощв:остью атомвых электростанций.
12.2. Пnавучие радиоnокационнь1е станции
Малокачаемые сооружения nредставл.иют собой довольно удобную площадку ДЛJ1 раз­
:м:ещев:ия: таких относительно крупногабаритных сооружений, ка:к, например, радио­
лохацианвые станции (РЛС). Поэтому РЛС ш10rда размещаются на nолупоrружиых
:корпусах, :ка:к:, наnример, Sea-based X-band Radar, США (рве. 12.9). Эта РЛС большой
:мощности была установлена в 2006 г. на Аляске в районе Алеутских островов.
12.3. Стенды дnR раамаrничиваниR
Стационар:в:ые свайные эстакады нашли применекие в США и Китае в качестве стен­
дов, nредназначенных для: раз:маrничивавия подводвы:х лодок и надводных mраблей.
Такой стенд (рис. 12.10) состоит из двух связанных. перем:ыч:кой эстакад, на :кото­
рых в качестве своеобразного верхиего строения расnолагаются обмопси раз:м:аrви­
чивави.я, свайного перехода и береговой инфраструх:tуры (энергетика, nроживание
эи
Рис. 12.9 . Плавучая РЛС на Аляске
Рис.12.10. Стенд в Перл-Харборе:
1 -две соединенные перемычкой
свайные эстакады с обмотками;
2 - свайный переход от перемычки
к береговой инфраструктуре {З)


Рис. 12.11 . Заведение подводной лодки в стенд: 1 -бетонная nеремычка; 2- шnиль для заведения
nодводной лодки; 3 - вьюшка; 4 - кранцевая защита в виде немаrнитных csat1; 5 - фермеиные
немаrнитные конструкции на бетонных эстакадах для кабелей (6} обмоток, продолжающихся
и под водой; 7- nоворотый траn (в нерабочем положении) для прохода людей на ЛOIJ)<'f.
персонала, обработка измере:в:ий и т.п.). Объект заводится: в пространство между
эстакадами (рис. 12.11)t в обмотки nодается: электроnитание, и начинается: процесс
размаг.в:ич:и:ва:в:ия:.
12.4. Искусственные острова
12.4 .1 . ссДревние» искусственные острова
Искусствеиные острова (ИО) в напш дни явление довольно обыч:в:ое. Это сложное
rидротехвичесtrое сооружение часто строится ДJI.f:l различных целей в государствах
с небольшой мощадью суши, но с обширной акваrорией, как, например, Япо:в:ия,
Сингапур, Голландия ИJDI ОАЭ.
Первыми известными ИО были кранноги (ирландское crannбg) - название, приия­
тое в Шотландии и Ирландии для искусствениого или естествеиного острова, исполь­
зуемого как место обитания. Название также относится к «дереВJIННЫМ платформам>>,
сооружен::ным на мелководье в мест.вых озерах, в основном, в эпоху неолита. Как вид­
но из рве. 12.12, это типичная зетахада на деревяхвых сваих.
Комплекс Нав:-Мадол в Микронезин общей площадью 79 ra, состо.я:щий из 92 ИО,
воз:в:и:к, вероят:воt между 1285 и 1485 rr. Фундаментом ДШ1 островков, называемых
Венецией ТИХого океана, стал :коралловый риф. На нем устанавливали друг на друrа
массиввые базальтовые монолиты, имеющие естественную призматическую форму
(меrалиты, рис. 12.12). Для строительства Нан-Мадола были использованы тысячи
таких мегалитов, некоторые из которых достиrают пяти метров в длину и весят более
5 т. Один из уrnовых камней фундамента, по оценкам специ8JD1стов, весит 50 т.
325


Рис. 12.12 . Реконструкция краннога на озере Лох-Тей, Шотландия (а) и один иэ островов Нан­
Мадола{б)
Рис. 12.13. ИО ссДэдзима»
{на nереднем плане)
В 1634 г. в Яповии, в бухте Нагасаки бьш построев ИО <<дэдзима>> для mвартовхи
голландсЮIХ торговых судов (рис. 12.13). Этот остров имел 120 м в дли:ну, 75 м в ши­
рину, возв:ышался над уровнем моря на 1-2 м и был соединен с берегом небалыпим
камевным мостом.
В начале XVПI века уже и Россия <<Насыпала>> ряд каменвых островов в Азовском
море у Таганрога и в Фивеком заливе ОК'ОЛО КроНIIIТадта.
Остров «Череnаха>> вблизи Taraнpora бьш nостроен в 1703 г. С помощью дубовых
свай, забитых деревян:в:ы:ми и железвы:м:и «бабами>>, была распланирована «сетка»
с ячейкой 3х4 м. В ячейки устанавливались деревя::виые срубы (<<р.юки»), иаполиен­
иые ка:мн.и:ми. Камни заливались известковым раствором. Работы по укладке ряжей
проводились до того времени, пока их верхвне венцы не пояВЛЯJIИсь вад водой. На
образовавmемся фундаменте в д~нейmем возводилась цитадель, nервоначально де­
ревянная, затем каменная. В 1711 г. цитадель на острове «Черепаха>> была взорвана
по условиям Прутекого мириого договора. В настоящее время остров находится под
водой и видев только во время отлива (рис. 12.14).
Первым: из искусствеииых морских фортов в Финском заливе был Кроиmлот. При
его постройке использовался стариввый способ, примеИЯВIПИЙся при строительстве
плотив, мостов и других гидротехнических сооружений. На льду из сосновых бревен
326


Рис. 12.14. ИО
«Череnаха» во
время отлива
Рис.12.15.
Фундамент форта
Кроншлотиэ
срубов
Рис.12.16.
А.А.Тронь
«Строительство
форта Кроншлот»
толщиной по 60--70 см и длиной до 1О м собирались бревенчатые срубы - ряжи вы­
сотой около З м. Они запол:вялись камнем, галькой и мерзлой землей. Затем вокруг
окалывался лёд, и срубы опускались на дно. Установленные таким образом один под­
ле другого ряжи образовывали подводное основание ИО (рве. 12.15 и 12.16). Сrро­
ительство началось осевью 1703 г., когда на берегу напротив места постройки было
заrотовлево необходимое КОJIИЧество строевого леса и булыжного хам:ия. На образо­
вавшийся: фувдамевт был уложев бревенчатый настил, ва котором в ковце февраля:
1704 г. начали возводить трехъярусную деревянную башню.
Этот способ строительства фув:дамев:та крепостных у.креnлев:ий был хорошо про­
верен временем и использовался в теч:евие двухсот лет(!) при строительстве морских
327


фортов Санкт-Петербурга (в ряде случаев рюки доставлялись летом на плаву и засы­
пались камнем). Последними фортами, построеиными по такой технологии, в 1903 г.
были Тотлебен и Обручев.
12.4.2. Современные искусственные острова
Оставим в покое эпоху неолита и другие далекие времена и посмотрим, как исполь­
зуются ИО в напm дни. В основном, современные ИО, как существующие, так и про­
екrируемые, являются отвоеванн:ьrми у моря территориями для: размещения на вих
mодей.
«Острова Пальм»
Сам:ы:м круnным искусственвы:м арХШiелаrом в мире, строительство которого начато
в 2001 г. и продолжается до сих пор, явmпотся «Острова Пальм:>> в Дубае, которые
вюпочают три «Пальмы», <<Набережную» и <<Мир»- в форме :карты Земли, :которая
состоит из 300 мелких островов (рве. 12.17).
Рискнем nредположить, что к фувiЩИоналъному назначению ИО их форма не име­
ет в:ихахоrо отношения, но привлехательиость для: туристов, начиная с исхmоч:итель­
но храсивоrо, иеобыч::в:оrо вида с самолета, бесспорна.
Аэропорr
В Говконrе, с ero крайним дефицитом земли и ее большой сrоимостью, построен
один из самых красивых и удобных международных аэропортов, размещенвый на
ИО «Чхеклапкою> (рис. 12.18). Строительство началось в 1992 г. и было завершено
в 1998 г.
Рис. 12.17 . «Острова Пальм • в Дубае: «Набережная • (1 ), ссДжебель Али• (2), ссДж:умейра» (Э),
ссМир» (4) и ссДейра• (5)
328
Рис.12.18.
Международный
аэропорт в Гонконге
на ИО ссЧхеклаnкок»


Маики
К вашему глубокому сожалеmпо, маяки nостепенно становятся вымирающими, :как
динозавры, сооружениями. В связи с развитием совремеиных средств определения
местоположения судов в море, в основном GPS, надобиость в маяках исчезает, и ско­
ро эта морская ромавти:ка безвозврШ'Во :канет в Лету. Но все же приведем несколько
примеров использования: ИО для: размещения: маяков.
В 1873-1875 rт. в 5 :км от :мыса Домесвес в Ирбекеком проливе Балтийскоrо моря
при mубиве 10,5 м вместо существующеrо плавмаяка началось создание ИО ва дере­
вя:виом ряжевом основании. В плане остров имел форму правильвоrо восьмиуrоль­
ви:ка с диаметром вnисанвоrо круга 42,7 м. В цевтре территории построили дере­
вявную восьмигранную баmшо, в верхвей части :которой находился отража:rельвый
световой аппарат с 16 лампами, а дm1 обеспечения: плававWI в тумане был установлен
колокол. Эror маяк, получивший в 1917 г. название «Колка» (рис. 12.19), стал первым
стационарным маяком России ва гидротехническом основании.
В 1957 г. и в 1976-1978 гг. внешняя: сrорова территории маяка была укреплена
по периметру островка бето.вным:и массивами и железобето.вным:и тетраподами.
С 1979 r. маяк переведек на автомШ'ИЧескую работу - установлева изотопная энерге­
тическая установка. Маи:в:: «Кол:ка» стал третьим <<атом:вым» маяком СССР.
В районе банки Михайловская: в Ирбекеком проливе Балтийского моря в 1985 г.
был построен маях <<Ирбенс:кий» (рис. 12.20). Основанием :маяка служит оrромвый
железобетонвый массив-I'JП'З.ВТ. Он установлен при rлубшt:е моря 11,5 м на отсьmав­
вой каменной постели. Башня маяка сборная, из цилиндрических железобетонных
блоков. Высота башни маяка от уровв:я моря- 38,5 м, от поверхности два моря- око­
ло 50 м. Для питания: аппараrуры в нижней подводной части башни установлены три
изотопные энергетические установки. Маяк <<Ирбенс:кий>> - четвертый «аrомный»
маяк бывmеrо Советскоrо Союза.
Рис. 12.19. Маяк -Колка~
Рис. 12.20. Ирбенский маяк
329


12.4 .3. Проекты экзотических плавучих островов
<<Морс:кая 1везда»
Государство Мальдивы расnолагается на 1200 небольших островах. Поднимающийся
уровень Мирового океана .заставляет мальдивцен сильно беспокоиться насчет свое­
го будущего. Поэтому немецкие архитекторы разработали проект плавучих островов
(рис. 12.21), которые смогут в будущем принять жителей тонущего арХШiелаrа и га­
рантировать им поJПiоценвую жизвь, мало отличающуюся от тепереППiей.
«Водиваи ЛИJIIUI»
Рис. 12.21 . Проект плавучего
острова взамен Мальдив -
красивая nRтилучевая морскаR
звезда. Конечно, неnривычно,
но если исс;езнет земная твердь,
то деваться будет некуда
В 2008 г. бельгийский архитеrrор Винсент КЗJШебот спроектировал гигантские горо­
да-острова, на которых mоди смогут выжить в случае всемирного потопа вследствие
глобального потепления и таяния ледников. Города-острова LilyPad (рис. 12.22) похо­
жи на водявые лилии и рассчитаны на 50 тыс. человек каждый. Предполагается, что
nлавучие города смогут свободно перемещаться по океану. Энергией город-остров
будет обеспечи:вшъся за счет исп0ЛЬ30ва:н:и.я: энергии солвца и ветра, прили:вов и био­
массы.
<<Мусорный остров»
Рис. 12.22. Один из проектов
мавучеrо острова UlyPad -очень
красиво, но жить, nостоянно мотаясь
по океану- ссгласитесь, как-то не
КDМИЛьфО
Известно, что в Тихом океане nлавает огромное мусорное mrrв:o размером с два шта­
та Техас и даже больше. Некоrорые называют его «:мусорным островом», а кто-то
даже <<мусорвы:м континентом:>>. И с каждым годом это образование разрастается, что
сулит серьезные эколоmческие проблемы не только крупв:ейmему океану, но и всей
nланете.
330


Рис. 12.23. Проект плавучего
острова из мусора­
nрекрасная nерсnектива
жить на помойке!
Голландская архитектурная компания: WН1М Architecture выступила с инициаrи­
вой упорJIДоч:ить эти плавающие отходы и создать из вих ИО ДJIJI «жизв:и и промыш­
левиости» (рис. 12.23). Прое:кт Recycled Island предусматривает, 'ЧТО мусор в таких
объектах будет использовэ:rься в качестве ПодуiiПСИ, ва :которой держится: основа
острова. Сверху ero предполагается засыпать слоем плодородной земли, 'ЧТОбы по­
строить там фермы, в:ебольпmе заводы и ЖИЛЬiе поселки разного уровня: комфорта
и nрестижа. Однаi<О, по нашему :мвеmпо, в жизни на мусорной свалке престижа мало.
12.5. Mofiиnьнu морскu fiaaa
КоJЩеПЦИJI мобильной морской базы (ММБ) SeaВase была разработана компанией
Moss для :министерства обороны США в 2004 г. (рис. 12.24). :ммБ представляет со­
бой три nолупогружиые nлатформы, соеди:в:ев:вые между собой двумя <<ГИбКИМИ>>
мостами. Ова является самоходной (скорость хода 12 уз) и может прив:имать воен­
но-транспортвые самолеты С-17.
Рис. 12.24. ММБ SeaВase и военно­
транспортный самолет С-17: 1 - полупогружная
nлатформа; 2- «гибкий» мост
Варианты загрузки С-17:
• 102 военнослужащих;
• 48 носилок с ранеными;
• 3 вертолетаАН-64 «Алач»;
• десантируемые матформы с техникой
длина-53 м;
размах крыла- 51,7 м;
масса макс. взлетная - 265 т;
макс. полезная нагрузка- 77.5 т
331


'ПI.бп. 12.1 . Основные характеристики элементов ММБ SeaBase
Основные характеристики
Главные размерения, м:
длина
ширина
высота общая
высота верхнего корпуса
Водоизмещение/осадка, тыс. т/м:
при переходе
рабочее
ОсновНЬiе характеристики ММБ:
•
размеры полетной палубы, м:
-
дmша- 1525;
-
ширина- 171;
Платформа
221,5
171
86,5
30
304/15,5
621/42
-
возвышение над уровнем моря- 44,5;
•
водоизмещение, млн т:
-
при переходе -1,44;
-
рабочее - 2,72;
•
ЖШIЪiе помещения на 1О тыс. человек;
•
срок службы - 40 лет.
•Гибкий» мост
430
171
86,5
10,3/4
266/11
429/42
ГлавНЬiе характеристики основНЪIХ элементов ММБ приведеныв табл.12.1.
Как мы видим, ММБ представляет весьма ЦИЮiопический объект, сог.паситесъ, не
часто, даже в проекте, увидишь плавучее сооружение дmmой более 1,5 км (!!!), мас­
сой почти 3 млн т(!!!) и со сроком службы 40 лет(!!!). О его стоимости даже страшно
подумать, и, видимо, поэтому плавучий аэродром остался только на бумаге.
332


выводы
1. Платформы являются самыми значимыми: из всех нефтегазопромысловых соо­
ружений, поскольку они непосредственно связаны со скважиной и в большой степе­
ни обеспечивают доходную часть проекта освоения месторождений. Использование
технических средств до установки плаrформ (геолого-геофизические суда, плавучие
буровые установки и т.п.) - претодия, в приiЩИПе, в денежном выражении ничего,
кроме расходов, не приносящая. Хотя следует признать, что без этого этапа обойтись
невозможно.
2. Платформы, в ряду других технических средств, обладают следующими только
им присущими особенностями:
•
они длительное время - в течение всей «жизни» месторождения
-
вынуждены
оставаться на точке, за редким исключением, и, соответственно, надежно противо­
стоять всем экстремальным природным факторам;
•
на их характеристики в решающей степени влияют условия конкретного место­
рождения, для которого они предназначаются. Это, в первую очередь:
-
глубина моря;
-
характеристики донных грунтов (для платформ, контактирующих с ними в про-
цессе эксплуатации);
-
гидрометеорологические условия, в первую очередь, ветроволновые;
-
ледовые условия (для ледастойких платформ);
-
сейсмические условия (для платформ, контактирующих с донными грунтами
в процессе эксплуатации);
-
наличие и степень развитости морской и береговой инфраструктуры в районе
залегания месторождения;
-
условия залегания продуктивных горизонтов, состав и физико-химические
свойства пластового продукта, объемы его добычи, т.е. то, что идет «от зем­
ли»; это условие в решающей степени влияет на характеристики верхнего стро­
ения платформ, в первую очередь, бурового и технологического комплексов,
а остальные - на характеристики опорного основания/корпуса и систему удер­
жания платформ на точке (для плавучих платформ);
•
в силу отмеченного обстоятельства в мире практически не бывает серийных плат­
форм - все они являются «эксклюзивными» изделиями;
•
на характеристики платформ довольно ощутимо влияет тип и характеристики си­
стем транспорта подготовленного продукта, особенно если предусматривается
танкерный вывоз. Поэтому платформы должны проектироваться комплексно;
•
в связи с тем, что перечисленные условия, особенно их сочетания, являются до­
вольно индивидуальными, архитектурно-конструктивные типы платформ крайне
разнообразны, поскольку адаптированы именно к конкретным месторождениям
с присущими только им особенностями;
•
за неболъшим исключением все платформы для установки на точке эксплуатации
в силу своего разнообразия требуют довольно сложных и весьма различающихся
333


по составу морских операций. Для их осуществления используется специфиче­
ский флот зачастую очень своеобразных судов/плавсредств.
3. Платформы сильно различаются по одному из важнейших признаков- функ­
циональному назначеншо: от простейших блок-кондукторов (по сути, транзиТНЬIХ
элементов обустройства морских месторождений) до сложнейших комплексов, пред­
назначенных, в общем виде, для бурения скважин, получения и технологической под­
готовки до товарного состояния продукrа, его хранения и отгрузки.
4. В силу сочетания на одном сооружении весьма опасных производств, порой
работающих одновременно - бурение скважин, технологическая подготовка продук­
та, хранение в значительных объемах и, в ряде случаев, непосредственная отгрузка
нефти большегрузному танкеру, маневрирующему вблизи платформы, иногда под­
вижной, - эксплуатация платформ связана с повышенными рисками.
5. Все платформы можно подразделить на две большие принЦИШiально различные
категории- контактирующие в процессе эксплуатации с донным грунтом, т. е. стаци­
онарные, и выполняющие работы в плавучем положении, т. е. плавучие.
6. Самым распространенным типом являются стационарные платформы с фер­
меиным опорным основанием - джекетом, которых насчитывается несколько тысяч.
Такая популярность обусловлена не только прозрачностью джекетов для волн (сниже­
ние волновых нагрузок), но и своеобразной <<nрозрачностью» для денег: фермеиные
конструкции, хорошо апробированные в береговых условиях, в силу относительно
малой металлоемкости имеют также относительно малые каnзатраты на строитель­
ство.
7. Фермеиная платформа состоит из джекета со свайным фундаментом и верхнего
строения, имеющего, в общем виде, технологический, буровой и жилой комплексы,
а также палубное оборудование. Отгрузка подготовленного до товарного состояния
продукта осуществляется от платформы по подводному трубопроводу.
8. Ареал распространения подобных платформ, в основном, ограничивается тубн­
нами моря до 150 м, хотя встречаются и рекордсмены: платформа Petronius (Compliant
tower, гибкая башня) установлена при тубиве моря 535 м.
9. Вследствие больших глубин моря размеры и масса джекетов достигают зна­
чительных величин. Например, у платформы Bullwinkle, установленной при тубн­
не моря 412 м в Мексиканском заливе, джекет традиционного, «пирамидального»
типа имеет в нижней части размеры в плане 15О х 125 м при спусковой массе свыше
56тыс. т.
10. Постройка джекетои выполняется в горизонтальном виде на достаточно про­
стых строительных площадках, оборудованных спусковыми полозьями, цехами для
изготовления фермеиных секций и гусепечными кранами с очень большой высотой
подъема гака для монтажа джекета в единую конструкцию. После завершения стро­
ительства джекет по полозьям надвигается на транспортно-спусковую баржу. Иногда
для этих целей используются многоосные тележки.
11. Морские операции с платформами, имеющими джекеты, обладающими соб­
ственной плавучестью, в общем случае, как правило, включают:
•
транспортировку джекета на транспортно-спусковой барже в район установки;
334


•
балластировку баржи таким образом, чтобы она шрала роль наклонного стаnеля, по
которому джекет соскальзывает в воду и после собственной балластировки занимает
вертикальное положение;
•
передвижение джекета в вертикальном положении с помощью кранового судна
в точку установки;
•
балластировку джекета и его погружение на донный грунт;
•
заmубл:ение свай с помощью оборудования, устанавливаемого на крановом судне;
•
транспортировку на барже палубы-рамы как фундамеша для установки на ней
блок-модулей верхнего строения;
•
перегрузку палубы-рамы на джекет и ее мошаж на нем;
•
транспортировку на барже блок-модулей верхнего строения платформы;
•
перегрузку модулей с баржи на палубу-раму с помощью краново-мошажного судна;
•
мошаж верхнего строения из блок-модулей.
12. Джекеты, не имеющие собственной плавучести, могут устанавливаться с помо­
щью двух кранов краново-мошажного судна, выполняющих работой кранов «в раз­
драй» поворот джекета в вертикальное положение с последующим его опусканием на
донный грунт.
13. В 2015 г. было построено специализированное судно-полукатамаран Pioneering
Spirit, предназначенное для раздельной или совместной перевозки ВС и джекета,
а также их установки/снятия. Названное создателями «монстром», судно полностью
его оправдывает: длина- свыше 380 м, ширина- 124 м, мощность энергетической
установки - 95 МВт, стоимость постройки- 3 млрд долл.
14. Другим типом стационарных платформ являются гравитационные, у которых
в качестве конструкционного материала опорного основания, как правило, многоко­
лонного, в основном, используется железобетон. Такие платформы удерживаются на
донном грунте только благодаря собственному весу.
15. Платформ с железобетонными опорными основаниями построено 40 единшt:,
из которых свыше 90 % предназначено к эксплуатации при mубинах моря, не превы­
шающих 150 м. Платформа Troll А, установленная в Северном море, является самой
шубоководной (303 м) и тяжелой (680 тыс. т).
16. Морские операции с платформами, имеющими железобетонные опорные осно­
вания, существенно проще и заключаются в буксировке основания, его погружении
на донный грунт, транспортировке верхнего строения в сборе с палубой на барже,
заведении ее в пространство между колоннами, притаnливании и пересадке верхнего
строения на основание.
17. С ростом mубины моря, при которой стали открываться нефтегазовые место­
рождения (практически все мелководные уже освоены), концеrщия стационарных
платформ стала неприемлемой в силу существенного возрастания каnзатрат на стро­
ительство платформ-гигантов, а при очень больших глубинах (несколько километров)
просто нереализуемой. Поэтому проектировщики были вынуждены «оторвать» ста­
ционарные платформы от матери-земли, как Геракл оторвал Ашея, чтобы его побе­
дить, и перейти на плавучие платформы. При этом они прекрасно осознавали, что ли­
шаются самого главного преимущества стационарных платформ - их неподвижности
335


при любом ветровошювом воздействии, что позволяло практически без изменений
использовать буровое и технологическое оборудование, применяемое на суше. Но за
возможность освоения весьма глубоководных месторождений надо было чем-то пла­
тить, и этой платой явились перемещения плавучих платформ, с которыми приходи­
лось бороться всеми доступными средствами и иногда заниматься изобретательством.
18. Общей особенностью плавучих платформ было обязательное наличие «под
ними» элементов подводного обустройства месторождения (подводное устьевое обо­
рудование, связывающие его трубопроводы и т.п.), на котором они устанавливались.
Причем связь с подводным устьевым оборудованием осуществляется, как правило,
с помощью системы гибких райзеров, допускающих относительно большие переме­
щения платформ.
19. Платформы такого типа отличаются наибольшим разнообразием, и пальму пер­
венства среди них удерживают FPSO - платформы, имеющие корпус судового типа. У
большинства из них в носовой части предусмотрено устройство (турель/буй), допуска­
ющее самопроизвольный поворот корпуса при изменении направления действия внеш­
них нагрузок, вызванных природными факторами, в первую очередь, ветром и волнени­
ем. Такое вращение по принци:пу флюгера обеспечивает минимальные ветроволновые
нагрузки, поскольку внеiiiНИМ воздействиям <<Подставляется» минимальная, лобовая
площадь платформы. От подводных добычных комплексов сквозь неподвижные ту­
рель/буй проходят райзеры, передающие продукr скважин на технологическую линию
FPSO, где продукr скважин доводится до товарного состояния. Кроме того, к турели/
бую прикрепляются якорно-швартовные линии, обеспечивающие удержание FPSO при
действии внешней нагрузки.
20. Как правило, FPSO предназначались не только для получения продукта скважин,
его технологической подготовки и отrрузки, но и для хранения товарного продукrа,
в основном нефти.
21. Построено около 150 FPSO, из которых 2/3 являются переоборудованными, пре­
имуществеШiо из танкеров. Значительное количество переоборудованных судов объяс­
няется возможностью более быстрого получения шrатформы по сравнению с новостро­
ем, и определенного денежного выигрьппа за счет дешевого корпуса и использования
ряда систем танкера, связанных с хранением и, частично, отгрузкой нефти.
22. FPSO отличаются большим разнообразием устройств - турелями и всплываю­
щими буями, - обеспечивающих поворот сооружения в горизонтальной плоскости. Ту­
рели бывают внутреШIИМИ, встроенными в носовую часть корпуса FPSO, внешними,
вынесенными на консольной конструкции, жестко связанной с носовой частью корпуса
или установленной отдельно в виде свайного джекета/башни, а также отдельного шrа­
вучего буя, шарнирно соединенного с корпусом. Зачастую вместо турели использует­
ся шахта, куда входит всплывающий буй с системой райзеров и якорно-швартовных
линий, вокруг которого происходит вращение корпуса в горизонтальной плоскости.
Эrот буй сравнительно легко отсоединяется от корпуса, притапливается, и судно, осво­
божденное от связи со скважинами, может, при необходимости (ураганы, тайфуны),
уйти, а потом вернуться на точку.
23. В силу большой площади ватерлинии волновые нагрузки на FPSO были относи­
тельно значительными. Кроме того, платформа такого типа имела три сложных эле­
мента: всплывающий буй, подшипники, обеспечивающие вращение корпуса, и верт-
336


люг - связующее звено между подвижной частью FPSO - корпусом с технологиче­
ским комплексом - и неподвижной, соедm~енной со скважиной. Эrи обстоятельства
побудили конструкторов искать другие решения. В первую очередь они обратили
внимание на ШIБУ, которые имели малую площадь ватертшии и, соответственно,
хорошо «переносИЛИ>> качку. Также в силу малого вотювого воздействия им не тре­
бовалось никакого вращения в горизонтальной плоскости, а значит, исчезали буй,
подшипники и вертлюг, т.е. платформа упрощалась. Поэтому такой тип платформ
оказался достаточно востребованным. Единственным конструктивным отличием от
IПIБУ, на которых стабилизирующие колонны опирались на <оопамаранны:й» понтон,
были понтоны, образующие в плане замкнуrый «тороидальный» квадрат. Такое реше­
ние было крайне благоприятным с точки зрения прочности.
24. Построено около 50 полупогружных платформ (SSP). Они имеют самые про­
стые морские операции- буксировка полностью готовой платформы, завозка ее якор­
но-швартовных лШIИЙ и подключение к подводным добычным комплексам.
25. Дальнейшее совершенствование архитектурно-конструктивного типа шло по
пуrи уменьшения степени влияния на платформы волнения. Так появились платфор­
мы типа TLP (Tension Leg Platfonn - платформа с предварительно натяженны:ми свя­
зями). Основная идея такой платформы состояла в том, что после ее погружения до
рабочей осадки путем приема жидкого балласта, к корпусу платформы подсоединя­
лись вертикальные якорно-швартовные тшии с железобетонными свайными якорями
значительной массы, а затем балласт откачивался и платформа оказывалась растяну­
той на линиях. В силу этого обстоятельства она не имела вертикальных перемещений
и, как маятник, только перевернутый, всегда стремилась занять исходное положение
при действии горизонтальной нагрузки. По существу, в сочетании с малой площадью
ватерлинии TLP является самым стабилизированным из известных плавучих соору­
жений; она не требует буя, подшипников и вертлюга.
26 . Таких платформ было построено немного, всего 25 едишщ. БольшШiство из них
(60 %) установлено при глубинах моря менее 1 км, самой глубоководной- 1425 м­
является TLP Magnolia в Мексиканском заливе, где располагается большинство таких
платформ - около 2/3.
27 . Также появились достаточно своеобразные платформы типа SPAR. Их свое­
образие заключалось в способе занятия рабочего положения, а идея этого способа
зародилась в начале 60-х гг., когда было построено научно-исследовательское суд­
но FLIP. В транспортном положении оно занимало горизонтальное положение, как
обычное судно. На точке установки в концевые отсеки прШIИМался балласт, и судно
совершало «кувырою> в вертикальное положение, резко сокращая площадь ватерли­
нии и тем самым уменьшая качку.
«Нефтегазовая» SPAR также использует эту идею, однако, в отличие от FLIP, «ку­
вырою> совершает не вся платформа, а только ее цилиндрический корпус. После этого
к корпусу подсоединяются обычные, провисающие якорно-швартовные линии и вы­
полняется монтаж верхнего строения с помощью краново-монтажных судов.
28. Первой плаrформой такого типа стала Neptune (1997 г., глубШiа моря- около
600 м). Всего построено 20 SPAR, которые являются довольно глубоководными соо­
ружениями- при шубивах моря в диапазоне 1-2 км эксплуатируется 73 % платформ.
Самой глубоководной является платформа Perdido: глубина моря -почти 2,4 км.
337


29. В 2007 г. появились платформы типа BUOY. Они действительно напоминают
буй большого диаметра (до 90 м), который в силу своей симметрии не вращался под
действием внешних нагрузок. Естественно, подшmmики: и верmюг отсутствовали. Та­
ких платформ было построено всего 4 едиmщы, максимальная rnубина моря- 1600 м.
30. Анализ всего многообразия плавучих платформ на сугубо качественном уровне
позволяет высказать следующее:
•
если на платформе требуется размещение хранилища нефти, то наиболее адапти­
рованы к этому FPSO и BUOY, причем если требуется хранилище относительно
небольтого объема, то лучшее решение - BUOY, как более простое и надежное.
Следует, однако, иметь в виду, что на использование BUOY в силу его относительно
большой ширины могут налагаться ограничения по построечным местам;
•
если принимается кшщеiЩИЯ обеспечения возможности ухода платформы с точки
при угрозе приближения урагана/тайфуна и повторного возвращения, то можно ис­
пользовать только FPSO и BUOY;
•
если качка становится очень критичной (районы с неблагоприятными гидромете­
оусловиями или использование технологии подготовки пластового продукта, тре­
бующей большой степени неподвижности платформы), то, естественно, нужно вы­
бирать из платформ с малой площадью ватерлинии - TLP, SPAR или SSP. И здесь
не обойтись без соотнесения капитальных затрат с простоими (убъпками) платфор­
мы по причине качки, хотя можно предположить, что наименьшую стоимость имеет
SSP как самая простая, кроме того, она довольно «малокачаемая>>;
•
только многокритериалъный, комплексный анализ, учитывающий, по возможно­
сти, все аспекты платформ- при строительстве, морских операциях и эксплуата­
ции (с учетом транспорrной системы и системы снабжения), позвоmrr окончательно
установить иреимущественный ТИII плавучей платформы применителъно ко всем
условиям, присущим конкретному месторождению, для которого рассматриваются
ее варианты;
•
rnавенствующая роль в таком анализе должна отводиться показателям, тяготеющим
к экономике, в первую очередь, капитальным затратам на постройку, и произво­
дительности платформ (оцешrе простоев по гидрометеорологическим причинам),
а также правильному установлению приоритетов и ранжированию критериев по
степени важности.
31. Россия имеет самый большой в мире шельф. Только в окраинных морях началь­
ные суммарные ресурсы нефти составляют свыше 12 млрд т, а газа- около 57 трлн м3•
При этом количество введенных в эксплуатацию платформ/комплексов можно, в бук­
вальном смысле слова, пересчитать по пальцам- всего 16 единиц. Если раздеmrrъ про­
тяжеШiостъ нашего шельфа на число платформ, то лучше этого не делать, чтобы не рас­
страиваться, поскольку от платформы к платформе можно смело пускать поезда даль­
него следования. Особенно обидно, что в Ар:кrике, с учетом политической сmуации
с ее шельфом, установлена всего одна (!) платформа. С другой стороны, перефразируя
известную фразу Фаины Раневекой из «Золушки>>, можно утверждать: «Королевство
не маловато- есть, rде разгуляться!»
32. Следует отметить, что интенсификации работ по освоению российского шельфа
препятствуют, по крайней мере, три основных объективных обстоятельства:
338


•
наличие на всех перспективных нефтегазоносных площадях периодического ле­
дового покрова, причем тотциНЪI ровного льда в Арктике могут достигать значи­
тельных величин - до 2,5 м и более, с вкточением довольно мощных торосов. В
Баренцевом море не исключено появление айсбергов массой до 1О МJШ т. Все это
требует строительства ледостойких весьма дорогих технических средств, необхо­
димых для освоения соответствующих месторождений;
•
слабо развитая или практически отсутствующая береговая инфраструктура, осо­
бенно в Арктике. В самом деле, если посмотреть на карту, то в таких морях, как
Карское, Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское находится очень мало пор­
тов, и практически все без железных дорог;
•
существенное удаление перспективных структур/месторождений от зарубеЖНЪiх
рынков продажи нефти и газа или мест их внутреннего промышленного потре­
бления. Помня о крайне большой ледовитости арктических морей, даже страшно
подумать, каким тяжелым бременем на освоение их нефтегазовых ресурсов лягут
расходы на транспорт продукции.
К отмеченным объективным обстоятельствам примешиваются и крайне небпа­
гоприятные для России «экономико-политические» факторы: значительное падение
курса рубля, введение санкций и уменьшение цен на нефть.
Поскольку морские нефтегазовые проекты, особенно в ледостойком <<Исполне­
нии», еще и объективно являются довольно длителъНЪIМИ по реализации, то, с учетом
всех отмеченных аспектов, в настоящее время рентабелъНЪiм становится, в основном,
освоение только крупНЪiх месторождений уmеводородов.
33. Для России с ее замерзающим шельфом крайне перспективным наnравлением
является использование подвоДНЪIХ добычных комплексов, которые в некоторых слу­
чаях могут рассматриваться как безальтернативный способ освоения глубоководНЪiх
месторождений в суровых ледовых условиях.
34. Мы приносим извинения уважаемому читатето за несколько тяжеловесНЪiе
выводы, но многообразие и сложность платформ просто заставили нас сделать это -
по Сеньке и шапка! Мы также благодарим и приветствуем всех, кто добрался до этих
строк - дорогу осилил идущий! Надеемся, что приведеиные в настоящем издании
сведения оказались интересными и полезными. Если вы при этом пару раз улыбну­
лись, то все в порядке -жизнь продолжается!
35. Несмотря на то, что этот обзор завершает рассказ о самых сложных сооруже­
ниях, используемых при освоении морских нефтегазовых месторождений- плавучих
буровых установках и rшатформах, мы не прощаемся с читателем, ведь впереди нас
ждет встреча с очень разнообразНЪiм и по-своему интересным классом судов - об­
служивающим флотом, обеспечивающим обустройство месторождений и их дальней­
шую эксплуатацию.
339


Приnожение
Ледован наrруэка на стационарнь1е морские сооруженин
При проеiсrИровании морских стационарных инженерных сооружений, предназна­
ченных для эксплуатации па замерзающих акваториях, одним из основных параме­
тров, который во многом определяет облик сооружения, является ледовая нагрузка,
действующая на него. При этом рассматривается два вида ледовых нагрузок: глобаль­
ная и локальная.
Глобальная ледовая нагрузка представляет собой сумму всех сил, действующих
па сооружение и вызванных его взаимодействием с ледяПЬiм покровом. Часто гло­
бальную ледовую нагрузку определяют как интеграл по реальной контактной поверх­
ности сооружения и льда. Это абсолюmо корреК11Iое определение практически не
примепимо. Дело в том, что нет никакой возможности точно установить в каждый
момент времени площадь реальной контакmой поверхности сооружения со льдом.
Поэтому часто для возможности вьmолпения расчетов вводится попятие поминальпой
площади контакта, которая определяется произведением шириПЬI сооружения в направ­
лении дрейфа льда па толщину ледяного покрова. При таком подходе глобальная ле­
довая нагрузка вычисляется как произведение векоторого эффеюивпого давления на
поминальную площадь контакта. Эффективное давление определяется как условное
давление, соаrветствующее моменrу достижения глобальной нагрузкой максималь­
пого значения. Следует иметь в виду, что эффе:rсrивпое давление пра:rсrически пикоrда
нельзя отождествлять с каким-либо физическим процессом, происходящим при взаи­
модействии сооружения со льдом, поскольку действующую в данПЬIЙ момент времени
глобальную ледовую нагрузку формирует целый ряд параллельна протекающих физи­
ческих процессов.
Информация о глобальной нагрузке необходима для определения устойчивости соо­
ружения па грунте, расчетов его общей и усталостпой прочности. В последнем случае
необходимо иметь данные не только об уровне максимальПЬIХ ледовых нагрузок, но и
обо всех нагрузках, которым подвергается сооружение при его эксплуатации. Для рас­
четов усталосmой прочпости необходимо также зшпъ частоту возникновения тех или
иных ледовых нагрузок.
Под локальной ледовой нагрузкой понимается ледовое давление, которое действует
па некоторую небольтую часть площади поверхности коптакта конструкции со льдом.
Обычно величипа рассматриваемой площади определяется размерами элементов набо­
ра конструкции морского ШIЖенерного сооружения. Определение локального давления
льда необходимо для выполнения расчетов местной прочпости сооружения и расчетов
усталостпой прочпости.
На величипу г.побальПЬIХ и локальПЬIХледовых нагрузок оказывают влияние большое
количество различных факторов. Условная их классификация приведена на рис. П.l.
Рассмотрим влияние этих факторов более подробно.
Ледовые образования и свойства льда
Существует два подхода к описанию ледяного покрова как среды, в которой функциони­
рует морское инженерное сооружение: физико-географический и физический. Первый
подход предполагает изучение льда как специфической особенности географической
зоПЬI. В число вопросов, исследуемых в физико-географическом плане, входит уста-


11
ЛЕДОВЫЕ НАГРУЗКИ
11
1
1
1
1
1
1
Ледовые
Сцеючнш
Свойства
Формы разру- Геоиетрu вsо-
OOJH'I ЗOBЯH IIЯ взюtl\Jодействня
.rп.да
шения льд я
модейnвu
1
1
1
1
1
1
Ровиыii лед
1
П})ед ельиое
Крнсталло-
Ползуч есть
Одноопорная
1 Наслоен. лед 1
нящтжею1е
гр а ф1rя
Дро блеюrе
К ОН СЧJ.
1 Те:мпеJ) :пуря 1
1ГJIЯДЯ TO)IOCOB 1
П])еде.rп.ная
Изгиб
MнoгoonOJIH:tЯ
'}НеJ>ПIЯ
1
1
К ОНСЧJ.
Соленость
H~trJ>Ol\roждe-
Выпучirвянirе
llJieдe.rп.нм
Щ>офнлъ
юtе
1
Пори стость 1 !Раскалываниеj
снла
констр .
1
1
Айсберг
IРяскяпывяюrе 1 1
1 1Рассланваюrе 1
'JОЛЩIIНЯ
Глубirня яквя-
тор1ш
•
1Pa.з l\IeJIЫ 1
'1
Однолет-
TJieюre 11 Сцеплеюrе 11Сжатне 1
ФOfl l\1:'1 соору-
lд~тлениеl
ннй/мно -
Ледов11- rолетннй
1 Рястяжеине 1 1Сдвиг 1 1 Изпrб 1
ЖеНIIЯ В JH'IЙ-
1Скор ость 1 тость
лед
oнe WL
Рис П.1. Основные факторы, влиRющие на величину mобальной и локальной ледовой нагрузки
номевие сроков насtуiШения: характервых ледовых явлений, границы распростраве­
в:ия: льда и т.д. Количествев::в:ы:м:и характеристи:ка:ми cocтoJIИИJI льда в этом случае яв­
ляются площади лединых массивов, расnределение льдов по сплоч:ениости, возрасту,
тоmциве, торосистости, скорости дрейфа и т.д.
Второй подход связав: с исследованиями морского льда как физического тела,
с уставомением закономерностей, определ.я:ющих его способность воздействовать
на различные инженерные сооружения. Эти заi<Ономерности часто связаны не толыrо
со свойствами льда как физического тела, но и с его свойствами как векоторой кон­
струкции (балки, пластины, лежащей на упругом основании, и т.д.).
Ледовая обстав:овка замерзающих морей характеризуется ледовыми образовав:ия­
:ми. Международная номенхлатура морских льдов содержит более 150 наименований.
Однако для описания морского льда как среды, воздействующей на раэличиы:е инже­
нерные сооружения, доста:rочно звать оrра:вич:ен:вое число его параметров, важней­
шие из которых рассмотрены ниже.
Весь лед :ва а:кватории можно разделить на подвижный - дрейфующий и иеnод­
ви:жиый, ока.йм.ляющий берега морей - nрш:~ай. Припай образуется пуrем естествеи­
иого замерзания воды и примерза.вия к берегу или пуrем примерзан:ия к берегу дрей­
фующеrо льда. Ширина припая может быть довольно большой, например, в Восrоч­
но-Сибирском море она достигает 300 км.
Сплоченность льда - отношение площади льдин в зоне их распределевия к об­
щей площади рассматриваемой зоны, измеряется в бЭJШах. Кроме того, могут ис­
пользоваться значения сплоченности в процентах или в виде дроби со звамеиаrелем,


равным 10. На практихе обычно различаюr: редкие льды (сплоченность 1-3 балла),
разреженвые (4-6 баллов), сплоченные (7-8 баллов), очень сплоченвые (9-10 баллов)
и сплоiiiНЫе (10 баллов). Разновидностью сnлошного льда является припай.
Boopacr льда - одна из важиейпmх характеристик ледяного покрова, он характе­
ризуется геометрической характеристикой - ТОJПЦШIОЙ льда. В зависимости от воз­
раста различают:
-
молодой лед (вилас- толщиной до 10 см, серый- толщиной 10--30 см);
-
однолетний лед, :который принято условно делить на тон:кий (белый) ТОJПЦИНОЙ
30--70 см; средний (70--120 см); толстый (более 120 см);
-
старый лед, среди :которого выделяют двухлетний и :многолетний. Двухлеший лед
подвергаетсJ[ ТЗJШИЮ в летний период один раз, а :м::в:оголетний - несi<ОЛЬI<О раз.
Форма лединых образований таюке важна дl1Я определеНИJI ледовых наrрузок
на инженервые сооружени.я:. Среди ледпых образований различают: ледя:н:ые поля
(хара:к:rерв:ый размер - более 500 м), ИDТорые условно дemrr на rиrав:rские (более
10 хм в попереч::вихе), обширные (2-10 хм) и большие (0,5-2 км); обломки полей
(1 00--500 м); крупв:обитый лед (20--1 00 м); мелхобитый лед (2-20 м); тертый лед иле­
дmу.ю каmу(до2 м).
Ледяной покров в замерзающих морях, за исюпочением припайкого льда, нахо­
дится в постоянном движении. Это движение обусловлено воздействием на ледивой
покров таких подвижных сред, как агмосфера и океан. Со стороИЪI аrмосферы на пла­
вающий лед действует ветровой поток, со стороны океана воздействие определяется
поверхностными течениями, которые могуr иметь различную природу: градиеНТИЪiе,
наклоны уровня: моря, приливные. На рие. П.2 представлены схемы генерального
дрейфа льда в Северном Ледовитом океане и в Каспийском море.
Ледовые нагрузки на морские инженерные сооружеВШI возникают, в основном,
из-за дрейфа льда. Важнейшей харахrеристихой дрейфа является его скорость и на­
правление. В океа:нолоrии м::и:вимальв::ый интервал, за :который да:в:в:ые о дрейфе льда
подвергаются статистическому анализу, равняется условв:ым суrкам. Тахже исполь-
...
,,.
...
...
,..
,..
".
".
...
".
...
"'\ ~.#'...
·~
...
~'\
"
~~·r-r
"'
...
~"""" ~
...
"
rfY л.
"
-~
"
= .,.
."
4•\
,_
1~~
..
"
,.
"'f-7 1"
""'
...
(
"t..
м
<~
"'
..;..\
'\12
...
.,.
~--.....,
С'"
\~. ../\ ~\ '\~1-
'·,
:::---. .
..
41°
.......•
~- t-' -'t')
~~).. \(Г"-~
..,.
. ,.:''>t.'l
...
··-
- <.,.
? \ 6(·l: :;/
1~ ""'
,..
= ...
~1
"~
,..
..
10'1
".
..~ ....
"\... ~
'
...::,~
'j
t"L
"'-
г... ...-
- -= ;:;:.
,..
.".
<1'
...
...
,..
".
,,.
".
..
''J
.
..,
"'
..
..а
~
Рис. П.2. Схема генералыюrо дрейфа льда: а) в Северном Ледовитом океане за октябрь-март;
б) в К8а1ийском море при северных ветрах
U2


Рис. П.З. Годовой ход модулR
скорости дрейфа за ~очные
(1 ), декадные (2) и меСRчные (3)
периоды
см/с
10
5
1
2
3
111 111IVV VlVllVIIIIXХXlXllмесnцы
зуются декадный и месячный шпервалы. Средняя скорость дрейфа зависит от вы­
бранного интервала осреднения (рис. П.З). Из этого рисунка следует, что величина
средней скорости дрейфа уменьшается с увеличением ШIТервала осреднения.
Для практических задач морской ледатехники необходимо знать максимальные
значения скорости дрейфа льда. Обычно по данным наблюдений такую информацию
получить невозможно, поэтому для оценки максимальных скоростей используются
специальные методы. Считается, что максимальная скорость дрейфа иногда может
достигать значений 1-1,5 м/с. Кроме определения скоростей дрейфа по даннъrм на­
бшодений строится роза дрейфа льда, которая характеризует повrоряемостъ и сред­
нюю скорость движения льда для каждого румба.
Морские льды редко бывают ровными, деформация ледяного покрова, возника­
ющая вследствие неравномерности дрейфа льда, приводит к образованию на его
поверхности торосов, а также наслоений и подсовов. В результате этих процессов
толщина ледяного покрова существенно увеличивается, что приводит к увеличению
ледовых нагрузок. Поэтому одной из важнейших характеристик ледовой среды явля­
ется торосистость - степень покрытия поверхности льда торосистыми образовани­
ями. Для оценки торосистости введена 1О-балльная шкала, 1 балл которой соответ­
ствует 1О % площади рассмmриваемой акватории, занятой торосами. Наибольшую
опасность для подводного оборудования добывающих комплексов представляют ста­
мухи - крупные ледяные торосистые образования, сидящие на грунте на глубинах
до 15-20 м, которые могут перемещаться при изменении гидрометеорологических
условий, например, колебаниях уровня моря.
Торосы и стамухи образуются при давлении ледяных полей друг на друга, либо
при сдвиге одного поля относительно другого. Они также могут образовываться
у борта инженерных сооружений, которые препятствуют дрейфу льда. Часто образу­
ются торосистые гряды, один из линейных размеров которых существенно превьппа­
ет остальные размеры нагромождения.
Внепmий вид тороса, образовавшегося в Карском море, и результаты его обмера
приведены на рис. П.4.
Различают три части торосистого образования: киль, консолидированный слой
и парус (рис. П.5). Киль тороса формируется из обломков льдин, которые в процессе
торошения вытесняются вниз под ледяной покров. Парусом называется скопление
льдин, образующееся над ним. Между парусом и килем может располагаться консо­
лидировашiЫЙ слой - смерзшиеся в единый монолит льдины. У недавно образовав-


Рис. П.4. Внешний вид тороса в Карском море и результаты его обмера в метрах
Парус
.Коисоmrдii])ОВанный слой
Рис.П.~СТроение
тороса
merocя тороса ковсолидирован:вы:й слой отсутствует. На образование консолидиро­
ва:вного слоя необходимо довольно большое время, хоторое зависит от темnературы
воздуха над торосом. Теоретические расчеты похазывают, что формирование хонсо­
лидирова:вв:оrо слоя толщиной 2-3 м nроисходит в течев:ие nримерно 60 дней.
Для описа:вия торосистых образований часто используются следующие стпи:сти­
ческие дан:вые:
-
общая: пористость тороса- 25---40 %;
-
отношение осадки ICИJIЯ к высоте паруса тороса h/h, = 4-5;
-
отношение ТОЛЩИНЪI консолидированного слоя к толщине окружающего ровного
льда hjh1 = 1)-2,1.
Наслоенный лед образуется при динамических процессах в ледя:в:ом покрове, ког­
да части одного лединого поля попадают под другое. Обыч:в:о наслоение в:абmодается
при взаимодействии полей молодого льда толщиной не более 40 см. При большей
ТОJIЩИНе льда более nm:ич:в:ым:и .я::ал:яются процессы тороmен::ив:.
Для нужд проектировав:ив: ледостойких морских шrжев:ервых сооружений наи­
больший шrrepec представляют данные о прочностных свойствах льда, которые
определяются в рамках физического подхода к его изучению. Несмотря на то, что
температура льда обычно находится вблизи точки IШавлев:ия, в большинстве инте­
ресных дпя практики случаев он проЯВJIЯет хрупкие свойства. Многочисленвые ис-


Рис. П.6. Прочность льда на изгиб
в зависимости от содержаниR
рассола no данным различных
авторов: 1 - В. Уикс и Д. Андерсон;
2- д. Браун; 3- К. Вэудри;
4-Т. К. Буткович; 5- С.А. Вершинин;
6-Т. Табата; 7- В.П. Гаврило.
V, -относительный объем рассола
af.J,MПa
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
о
0,01
0,04
0.09
0,16
0,25 v,
следования показывают, что при кратковременном действии нагрузки, когда время ее
действия меньше времени релаксации ДJIЯ льда (не более 0,5-1,0 минуты), его можно
приближенно считать упругим хрупким телом вплоть до момеiПа разрушения. Для
большинства задач морской ледотехники зто допущеШiе справедливо. Пределы проч­
ности льда определяются ДJIЯ разных видов деформации.
Одной из наиболее важных характеристик льда является его прочность на изгиб.
Важность этой характеристики объясняется тем, что во многих практических случаях
лед испытывает изгибвые деформации.
Прочностъ морского льда на изгиб существенно зависит от ориеiПации оnтических
осей кристаллов и от содержания жидкой фазы. Рис. П.6 дает представление о диапа­
зоне изменчивости изгибной прочности льда по данным различных авторов, исследо­
вавших влияние относительного объема рассола на прочностные характеристики льда.
Предел прочности льда на срез также является важной величиной, поскольку
в определенных условиях при взаимодействии инженерного сооружения со льдом
разрушение срезом может оказаться энергетически более выгодным, чем разрушеШiе
изгибом. По данным измерений различных исследователей, прочностъ пресноводных
льдов на срез составляет 0,25-3,5, а морского льда 0,11-1,2 МПа.
Прочность льда на сжатие варьируется в очень широких пределах 0,4-12 МПа.
В технических приложениях прочностъ льда на сжатие почти не используется, по­
скольку лед практически никогда не испытывает деформаций одноосного сжатия.
При сжимающих нагрузках во льду возникает сложное напряженное состояние. Для
его описания вводится пекоторая условная величина, называемая пределом прочно­
сти на смятие (стесненное сжатие). С целью определения прочности на смятие при­
меняются как эмпирические формулы, так и специальные эксперимеiПалъные мето­
дики. Извесmый российский исследователь К.Н. Коржавин считает, что ДJIЯ получе­
ния значений, характеризующих смятие, прочностъ на сжатие должна быть увеличена
в 2,5-2,7 раз.
Сценарии взаимодействия
Принято рассматривать несколько следующих сценариев взаимодействия морского
инженерного сооружения со льдом:
-
предельное напряжение;
-
ограниченная кинетическая энергия;


-
предельная сила;
-
раскалывание.
Сценарий предельного напряжения во многих случаях является основным. Он
обычно реализуется при условно бесконечной кинетической энергии дрейфующего
поля. При этом сценарии сооружение постоянно, в течение довольно продолжитель­
ного времени, взаимодействует с ледяным покровом. Происходит локальное разруше­
ние ледяного покрова в окресmости сооружения; в зависимости от формы и размеров
сооружения вокруг него могут формироваться торосистые нагромождения. При их
формировании фронт разрушения ледяного покрова постепенно отдаляется от соо­
ружения и локализуется на границе торосистых гряд. Сценарий предельного напря­
жения обычно используется для разработки расчетных методов определения ледовой
нагрузки на морские инженерные сооружения.
Сценарий ограниченной кинетической энергии реализуется в том случае, когда
после непродолжительного взаимодействия сооружения со льдом происходит оста­
новка дрейфующего ледяного покрова. Физически это означает, что запаса кинети­
ческой энергии ледяного образования, накопленного в результате воздействия ветра,
течений и других ледяных образований, недостаточно для создания условий, харак­
терных для ранее описанного сценария. Такие явления наблюдаются при взаимодей­
ствии достаточно больших инженерных сооружений с оmосительно небольmими ле­
дяными полями, характерный размер которых менее 5 км, а также, что представляет
наибольший интерес, с торосистыми образованиями.
При сценарии ограниченной кинетической энергии впоследствии может реализо­
ваться сценарий постоянной силы, когда на задней кромке остановившегося ледяного
поля начинаются процессы наслаивания или торошения льда. Эти процессы характе­
ризуются примерно постоянной силой, которая передается на сооружение.
Раскалывание ледяных полей происходит, когда с сооружением взаимодействует
относительно небольшое, но превЬШiающее размеры сооружения ледяное поле. Оно
может разрушиться путем образования магистральных трещин. В дальнейшем соору­
жение будет только раздвигать оставшиеся часm поля. На наш взmяд, этот сценарий
не должен иметь самостоятельного значения, поскольку обычно появлению маги­
стральных трещин предшествует процесс внедрения сооружения в ледяное поле. При
этом могут возникать ледовые нагрузки, определяемые в соответствии со сценарием
предельного напряжения. Кроме того, при раздвигании обломков ледяного поля мо­
жет происходить локальное разрушение льда в окрестносm сооружения, что также
увеличит глобальную ледовую нагрузку.
rеометрия сооружения
Геометрия сооружения оказывает большое влияние на ледовую нагрузку. Обычно под
этим термином понимают архитеюурно-конструктивный mп сооружения: является
ли оно кессоном, одноопорным или многоопорным, какова его форма в вертикаль­
ной плоскосm (с наклонными или верmкалъными гранями), форма в плане. Влияние
этих факторов не однозначно и существенно зависит от ледовых и гидрологических
характерисmк конкреmого района, в котором предполагается установка ледостой­
кого сооружения. Размеры сооружения также оказывают существенное влияние на
величину глобальной ледовой нагрузки. Если рассматривать ледовую нагрузку в тер­
минах эффективного ледового давления, то можно говорить о масштабном эффекте,


Рис. П.7. Типы раэрушениR
льда, наблюдаемые
в лабораторных условиях:
а} nаnзучесть;
б} радиальные трещины;
в} баклинг;
г) кольцевые трещины;
д) расслаивание;
е} дробление
г
1-д]
проявшпощемся в том, что эффекmввое давление на узкое сооружение больше, чем
на широкое.
Формы разрушении льда
Путем мв:оrочислеввых исследований уста:в:оапево, что существует большое число
разпич:вых типов разруmев:ия ледяв:оrо похрова при взаимодействии с сооружевием.
Одна из воз:можвых их классифи:ха.ций nредставлена ва рис. П.7.
Явление ползучести вабшодается при очень в:иэкой скорости внедрения сооруже­
:в:ия: в лед, менее 3 м:м/с. Часто оно имеет место при термическом расширении льда.
Растрескивание льда nроисходит, если в окрестностях сооружения создаются ус­
ловия для возникновения растягивающих напряжений. Для сооружений с угловыми
гранями трещивы обычно начинаются около уmов, которые явшпотся коицевтраrо­
рам:и напряжений. Очень часто такой тип разрушения предшествует nродольному из­
гибу (потере устойчивости) трапецеидальных секторов льда.
Явление баклинrа- потери устойчивости- характерно для взаимодействия широ­
коrо сооружев:ия с относительно тонким льдом.
Кольцевые трещи:вы воз:в::ихают при действии на лед из:r:ибающеrо момекrа. Обыч­
но подобный вид разрушения: характерен дл.я: сооружений с вахлоив:ы:м:и rра:в:я::ми.
При расслаивании в зоне коитакта сооружения: со льдом образуется система rори­
эонтальвых треЩШI, разделяющих ледmое nоле на отдельные слои. Исследован:ия
по:казывают, что длина таких трещин уменьшается при увелич:еmm скорости взаи­
модействия сооружения со льдом. На рве. П.8 nредставлевы результаты модельноrо
эк.сперимеита финских специалистов.
Разрушение льда дроблением характерно как для узких, так и для пmроких соо­
ружений. Процесс дробления характеризуется существеиной временной и простран­
ствеиной неравномерностью расnределения эффективного давления по номинальной
площади контакта. При таком nроцессе реализуются наибольшие по величине ледо­
вые ваrрузm.
Разрушение леда:ноrо покрова изгибом .я:вnхется основным механизмом для соору­
же:в:ий с вахло:н::выми rра:в.s::ми. Особенности этоrо процесса будуr рассмотрены далее.


гh
1
б
гh
Лед
Горизонтальные
трещины
Выдавливани::е:------
Лед
v
Горизонтельные
трещины
Рис. П.8. Разрушение льда
в лабораторном эксперименте при
различной скорости движения льда:
а) зо мм/с; б} во мм/с
Сеrодв.я: существуют разл::ичные nодходы к определев:шо mобальвой ледовой на­
грузки (иормативв:ы:й, расчетный, проведение модельиоrо эксперимента в ледовом
бассейне, вероятноетвое моделирование), о достоив:ствах и недостатках :которых мы
уже rоворШПI в разделе 9.2.4 . Теперь мы лишь дополним с:казавное.
Нормативвый подход
Подход основан на использовании различных нормативных доку.м:евтов для расчета
глобальной ледовой иагруз:ки. Любые нормативвые документы достаточно консер­
вативны - обычно в них приводятся провереивые nрактикой ре:комевдации. В отно­
сительно новых документах, наnример в стаидарте ISO 19906, предпршmмается по­
пытка побороть -лу теидеJЩИЮ. В данном документе с целью вычисления mобалъной
ледовой ваrрузки на одиночную иреграду с вертикальной стенкой предлагается для
определевия эффективвоrо давпеиии исполъзоваrь формулу
(D)~.tб
pt/1 = CRh" h
'
где CR- коэффициент, отражающий локальные условия: района расположении соо­
ружения (CR =2,8 для аркrических регионов и 1,8 ДJIЯ Балтийсхоrо :мори); D-диаметр
сооружения, м.
Показатель степени при толщине льда определяется следующими выражениями
в зависимости от ТОЛЩШIЫ льда h:
{а=-0.5+ h h<1m
5
.
а=--о.з h>lm
Результаты расчетов no приведеиной формуле nоказывают, что во многих случаях
оиа дает более реалистичиые значении, чем ранее испольэовавmuся в норма:rивных
документах формула К.Н. Коржавива.
Расчетвые методы
Наиболее часто используются расчетвые методи:ки, предложенвые Ралстоиом и Кро­
асдейлом. Методика Рапстона позвопиет рассчитать mобальиую ледовую наrрузку на


Рис. П.9. Схема взаимодействия
ровною льда с наклонной
стенкой сооружения: а)
разрушение ледяною nanя
изгибом и напаnзание льда
на наклонную стенку; б} на
вертикальной и имеющей
обратный наклон nоверхностях
обломки льда теряют
устойчивость и падают вниз,
образуя нагромождение на
nоверхности неразрушенною
льда; в} через это
нагромождение nроталкивается
лед; г} ледяное nапе ломается
nод весом нагромождения,
образуя ero nодводную часть
Рис. n.10. Разрушение
ледяною nаля nод весом
надводною наrромождения
льда nри модельных
исnытаниях
конические сооружения. Метод Крозедейла имеет более mирохий диапазон примене­
в:ия:. В нем учитываются: следующие процессы) происходящие nри взаимодействии
сооружения: с на:кловной стенкой со льдом: разрушение ледяного поля: изгибом, на­
ползание обломков льда по наклонвой nоверхности и наличие нагромождений перед
конструкцией. Схема вэаи:модействшr: сооружев:mr: с на:клонвой гранью, предложен­
ная: Кроасдейлом, представлена на рис. П.9.
На рис. П.lО показав момент разрушения: надвигающеrося: на коническую пшrr­
форму ледяного поля под весом надводиого иаrромождев:ия, зафиксированный nри
проведении модельных испытаний в ледовом: бассейне.
Глобальная: ледовая нагрузка суммарной силы от ровного льда в методе Крозедей­
ла определяется: по следующей формуле:
Htotal = Нь +НР +Н>' +Н1 +Ht'
r:це Нь- сила, необходимая: дл:я: ло:мхи ледяного поля: изгибом; НР- сила, необхо­
димая: дл:я: nроталкивания: ледяного поля: под нагромождением (рис. 11 б); НУ - сила,
необходимая: для: nроталки:вани.я: ледя::воrо поля: обломков льда по нахлонв:ой поверх­
носm nод на:rромождением (рис. П.11в); ~-сила, необходимая: дл:я: подцержан:ия:
нагромождения: обломков льда перед сооружением до paэpymemar ледяного поля
(рис. П.11r); Н,- сила, необходимая: для разворота блоков льда при переходе наклон­
ной поверхности сооружения: в верrикальвую (рис. П.lla). Формулы для: расчета ка­
ждой из указав:в:ых соста:аля:ющих достаточно nросты, но rромозд:ки, поэтому здесь
не приводя.тся:. Их можно легко найти в справочв:ой литературе или в Ивтернете.


а)
в}
' .....
',
'-
SHE:ARING R(SISTANCE
1 t-- ОГ RUBBLE
1 1 ~ ..........
11
......._
t1
41
••
••
~~
11
•
• -- .....
1r •·
..... ......
11
••
• ....... ..... .....
11.
••
•
•.
..... ~
1
!СЕ SНЕЕ1
б) f \1(/GHr ОГ
RUBBLE
г)
Рис. П.11. Схема оnределения ооставnяющих mобальной ледовой наrрузки
Рассмотренвые выше расчетные методы оiШсывают взаимодействие ив:женерв:оrо
сооружения со сплошным ровным льдом. Ранее уже отмечалось, что наибольшая mо­
бальиаи ледовая нагрузка практически всег.ца возникает при взаимодействии соору­
жения с торосистыми образо.ваниями. В настоящее время не существует корре:к.тиых
методов расчета подобной нагрузки. Ниже крШ'КО описан метод расчета усилий при
взаимодействии одиночной преграды, имеющей вертикальную стенку, с килем торо­
сисrоrо образования.
В этом методе nри взаимодействии киля торосистоrо образовани.я: с ииженервым
сооружением выдешпот два последовательвых процесса. Первый происходит на на­
чальной стадии внедрения сооруже:н:ия: в торос. При этом хиль тороса имеет большую
ширину, а ero часть, наход.ищаяся в непосредственвом :контакте с сооружением, не­
значительную толщину. В этой сm:уации происходит локальное разрушение тороса
(рис. П.12).
Вертикальное
сооружение
350
Локальное
разрушение
Рис. П.12. Локальное разрушение тороса


Внедрение
Рмс. П.13. Изменение усилий,
необходимых для локальноrо
разрушения киля тороса и ero
глобальноrо сдвиrа, в зависимости
от mубины внедрения сооружения
в торос
Рис. П.14. Разрушение тороса
глобальным сдвигом
Глобальная rоризовта.лъная нагрузu от КИШ1 тороса на одноопорную платформу
с вертикальными бортами при локальном разрушении массы лъда в подводной части
тороса определяется по формуле
F. = Р" v[hkPYe +2С ](l+!i_)
ki
·~
2
k
6D'
rдеf.J = tg(45°+(/)~;12); Уе =g(l-nk)(pw - р1); nk t:::: 0.2
-
пористость киля то­
роса; hk - осадка :киля тороса; Ck - сцеnление материала киля: тороса; D- диаметр
сооружени.я: на уровне ватерли:вии; rpk - уrол ввуrрев:неrо трен::ия: киля тороса; Pw-
nлотность воды; pi- nлотность льда.
Вычисляемая по приведеиной формуле нагрузха от лохалького разрушения киля:
тороса возрастает no мере внедрен:ия: сооружения в торос. Это возрастание nроис­
ходит из-за увеличения контактирующей с сооружением локальной толщины КИШ1
тороса ~ и продолжается то тех пор, по:ка внедрение не достигнет сечения с макси­
мальной тубивой :к:иля. 381'ем эта наrрузка начинает снижагься: (второй nроцесс).
Качественная зависимость величины усИJIИЯ ~ от величи:ны внедрения сооружения
в торос показава на рис. П.13 (ли:ния ~ ). Сопротивление глобальному сдвигу тороса
максимально на начальном этапе взаимодействия, а по мере внедрения сооружения:
в торос уменьшается: (рис. П.13, лин:ия: F: ). В ка:кой-то момент времени более выrод­
вым оказывается: разрушение тороса r.поба.льв::ым сдвигом (рве. П.14).
Нагрузка ва сооружение при г.побальв:ом разрушении IGШJI сдвиrом имеет вид
23
Fa =)Yeh~: Wtg f.J ,
где JJi t:::: 4~ - mиршrа киля: тороса перпенди:IСУJIЯРНО ero фронту.
Махсималъное воздействие ва сооружение вагрузiСИ от тороса возmпсает, :как это
следует из рис. П.13, при пекоторой величине внедрения:, не nревьппающей половины
ширины кил:я тороса. Эrо максимальное значение силы можно рассчитагь по формуле
351


Fk=2 FнFk2
2Fk1 +Fk2
Глобальная нагрузка от торосов на сооружение определяется nутем суммирования
нагрузки от консолидированной части тороса и его киля. Глобальная нагрузка от кон­
солидированного слоя тороса вычисляется по формулам определения г.Jюбальной ле­
довой нагрузки для ровного льда, в которые вместо параметров ровного (наслоенного
льда) подставляются параметры консолидированной части тороса.
Сведения о физическом моделировании, соотношении модельного и численного
экспериментов, а также вероятностном моделироваmm: приведены в основной части
обзора в разделе 9.2 .4 .
352


Научное издание
МОРСКИЕ НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩИЕ ПЛАТФОРМЫ:
ИСТОРИЯ,СОВРЕ~ОСТЬ,ПЕРСПЕКТИВЬL
Аналитический обзор.
ISBN 978-5-903002-68-9
9 785903 002689
Подписано в nечать 05.05.16. Формат 7Ох100 1/tб.
Бумага офсетная. Уел. печ. л. 28. ТИраж 200 эiСЗ.
Издание ФГУП «КрыловсiСИЙ государственньrй научный центр»
196158, Савхт-Петербург, Московское шоссе, 44