2.2. Классификация мсп

Морская стационарная платформа - уникальное гидротехническое сооружение, предназначенное для установки на ней бурового, нефтепро-

42

мыслового и вспомогательного оборудования, обеспечивающего бурение скважин, добычу нефти и газа, их подготовку, а также оборудования и систем для производства других работ, связанных с разработкой морских нефтяных и газовых месторождений (оборудование для закачки воды в пласт, капитального ремонта скважин, средства автоматизации морского промысла, оборудование и средства автоматизации по транспорту нефти, средства связи с береговыми объектами и т.п.).

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

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

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

Реализация и разработка большого количества проектов конструк­ций МСП затруднили их изучение и определение технико-экономических возможностей, и главное - определение направления развития проектиро­вания и производства МСП.

Для облегчения работ в данном направлении отечественными и за­рубежными специалистами предложены варианты классификации МСП.

Ю.А. Эстрин и А.И. Левченко приводят вариант классификации морских нефтегазопромысловых сооружений, основными признаками ко­торой приняты: размещение оборудования (подводное, надводное, комби­нированное), способ монтажа, характер деформации опор, тип конструк­ции, сопротивление внешним воздействиям, статическая и динамическая жесткости, характер крепления, материал, способ транспортировки и мон­таж опорной части.

43

В.М. Бусловым и Д.И. Керзоном выполнен анализ отличительных признаков зарубежных конструкций глубоководных МСП и проведена их классификация. На данном уровне развития проектного дела авторы ре­комендуют провести условно границу между глубоководными и обычны­ми конструкциями МСП, приняв глубину моря 300 м, больше которой все конструкции следует считать глубоководными. На рис. 2.2 приведена классификация глубоководных МСП.

Рис. 2.2. Классификация глубоководных МСП

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

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

44

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

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

Башни с оттяжками сохраняют свою устойчивость системой оття­жек, понтонов плавучести и противовесов. Плавучие башни подобны ка­чающемуся маятнику, они возвращаются в состояние равновесия с помо­щью понтонов плавучести, расположенных в верхней части конструкции. Гибкие башни отклоняются от вертикали под действием волн, но при этом они, подобно сжатой пружине, стремятся возвратиться в состояние равно­весия. Из-за небольшого количества проектов упругих сооружений авто­ры не считают целесообразным классифицировать их на третьем уровне.

На последнем уровне классификации имеются 10 групп конструк­ций, каждая из которых обозначается начальными буквами слов англий­ского языка, например, КОЗ - риджит гревити стал (жесткая гравитаци­онная стальная), КОС (жесткая гравитационная бетонная) и т.д.

Из рассмотренных 40 конструкций глубоководных МСП (глубина моря более 300 м) 76% составляют жесткие, в том числе 45% стальные фер­менные со свайным креплением, 26% гравитационные и 5% гравитационно-свайные. Среди упругих МСП 13% плавучие башни, 8% башни с оттяжками и 3% гибкие башни. Отмечено увеличение доли проектов стальных опор в зависимости от глубины моря. При глубинах моря 305-365 м стальные опоры составляют 13%, а при глубинах от 355 до 520 м - 50%. Из выполненных проектов 79% - стальные опоры, 15% - бетонные и 6% - стальбетон.

Наибольшее число проектов (57%) разработано для вод глубиной 305 -365 м, 30% - для глубин 365 - 450 ми 13% - на глубины больше 460 м. 18 проектов отличаются высокой степенью новизны. Имеются проекты, в кото­рых предусматривается горизонтальная сборка отдельных секций опорной части МСП на плаву путем вращения собираемой конструкции вокруг ее про­дольной оси и в наклонном положении. Изготовление цельносварной опорной части, транспортирование ее на супербаржах и буксировка опорной части МСП «Хармони» предусматриваются на барже размерами 274 х 67 х 15 м.

Среди строящихся башен МСП пока крупнейшей является башня «Баллуинки». Она будет установлена в Мексиканском заливе на глубине 411 м. Общая масса платформы 78 тыс. т, размер фундамента 121 х 146 м, стоимость составит около 500 млн. долл. МСП рассчитана на 60 скважин.

Глубокий анализ опыта применения стационарных платформ про­веден Р.И. Вяхиревым, Б.А. Никитиным и Б.А. Мирзоевым, которые при­шли к следующим выводам.

Освоение более глубоких акваторий шельфа потребовало создания более совершенных конструкций:

• эффективных - конструкция должна наилучшим образом соот­ветствовать своему функциональному назначению;

• надежных - вся конструкция в целом и ее элементы должны без повреждений противостоять нагрузкам на них и воздействиям в условиях эксплуатации;

45

• долговечных - с безотказной работой в течение установленного срока ее эксплуатации;

• технологичных - при проектировании необходимо устанавливать соответствующие производственно-технические возможности изготовле­ния, транспортирования, монтажа в море, а также предусматривать удоб­ства эксплуатации и возможность усиления конструкций;

• экономичных - затраты на проектирование, изготовление, мон­таж и эксплуатацию должны быть минимальными;

• эстетичных и эргономичных - конструкция должна отвечать ус­ловиям технической эстетики и эргономики;

• с полным или частичным демонтажом после завершения буро­вых и эксплуатационных работ.

Применение стационарных платформ имеет, по их мнению, сле­дующие преимущества:

• используются простые методы строительства платформ на осво­енных глубинах моря и в районах с различными гидрометеорологически­ми условиями благодаря их крупноблочности;

• имеется при необходимости возможность расширения палубной площадки основания;

• обеспечивается частичный или полный демонтаж стационарных платформ после завершения буровых и эксплуатационных работ;

• создается сравнительно большая устойчивость против действия волновой и ветровой нагрузок благодаря пространственности конструк­ций и пирамидальной форме блоков.

Эти преимущества обеспечили широкое применение стационарных платформ не только при разведке, но и разработке и эксплуатации мор­ских нефтегазовых месторождений.

Стационарные платформы имеют и недостатки, так как все строи­тельно-монтажные работы, производственно-техническое снабжение и обустройство платформ зависят от гидрометеорологических условий.

Опыт показывает, что создание нефтегазового промысла на ста­ционарных платформах не всегда является экономически выгодным, по­тому что производственно-техническое обеспечение, эксплуатация и обу­стройство морских промыслов связаны с необходимостью широкого ис­пользования морских судов и спецтранспорта, прокладкой подводных трубопроводов и пр.

Строительство стационарных платформ рентабельно для бурения разведочных скважин и при организации нефтегазового промысла на глуби­нах, превышающих 20 - 25 м, а также в условиях ледовой обстановки (Р.И. Вяхирев, Б.А. Никитин, Б.А. Мирзоев).

В целом вопрос о целесообразности применения стационарных платформ для освоения нефтегазовых месторождений и организации мор­ского промысла следует решать в каждом конкретном случае с учетом

46

всех природно-климатических, гидрологических и технических условий, характерных для намеченного к разработке месторождения.