RU155714U1

RU155714U1 - METHOD FOR SETTING A BASIS FOR THE ICE-RESISTANT GRAVITATIONAL PLATFORM FOR OPERATION IN DIFFICULT ICE CONDITIONS IN WATER AREAS WITH WEAK BOTTOM SOILS AS SIGNIFICANT SILENT DEPOSITS

Info

Publication number: RU155714U1
Application number: RU2014123892/03U
Authority: RU
Inventors: Владимир Андреевич Волков; Иван Владимирович Волков; Анатолий Павлович Илюшкин; Юрий Андреевич Симонов; Олег Петрович Андреев
Original assignee: Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Монолит"
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2015-10-20
Also published as: RU155714U8

Abstract

Опорное основание ледостойкой гравитационной платформы для постановки и эксплуатации в акваториях со слабыми донными грунтами в виде значительных илистых донных отложений, содержащее систему свай, вводимых в грунт, балластную систему и буксировочные средства, отличающееся тем, что вводимые в донный грунт сваи имеют в своем корпусе полости, сообщенные с хладагентом, и представляют собой систему термосвай для заморозки слабого донного грунта, причем термосваи выполнены с возможностью термоизоляции их полостей от поступления в них тепла из окружающего пространства, а в корпусе опорного основания платформы в пределах ее площади под термосваи образованы проемы.The supporting base of the ice-resistant gravity platform for setting up and operating in areas with weak bottom soils in the form of significant muddy bottom sediments, containing a pile system introduced into the soil, a ballast system and towing means, characterized in that the piles introduced into the bottom soil have cavities in their body communicated with the refrigerant, and constitute a system of thermowells for freezing weak bottom soil, and thermowells are made with the possibility of thermal insulation of their cavities from heat openings are formed from the surrounding space, and in the case of the support base of the platform, within its area, under the thermowell

Description

Опорное основание ледостойкой гравитационной платформы для постановки и эксплуатации в сложных ледовых условиях в акваториях со слабыми донными грунтами в виде значительных илистых донных отложенийThe supporting base of an ice-resistant gravity platform for setting and operating in difficult ice conditions in areas with weak bottom soils in the form of significant silty bottom sediments

Полезная модель относится к области освоения мелководного шельфа арктических морей со сложными ледовыми условиями и добычи углеводородных ресурсов и касается вопроса постановки гравитационных платформ или опорных оснований в акваториях со слабыми донными грунтами.The utility model relates to the development of the shallow shelf of the Arctic seas with difficult ice conditions and the extraction of hydrocarbon resources, and relates to the issue of setting up gravity platforms or supporting bases in areas with weak bottom soils.

Известны способ постановки опорного блока ледостойкой морской буровой платформы на дне континентального шельфа в акваториях с илистым донным грунтом с большой глубиной, включающий его буксировку в точку постановки, балластировку до погружения нижней части корпуса опорного блока в илистую часть дна на 0,3-0,7 высоты нижней части корпуса с опиранием его на верхнюю зону илистых отложений, и закрепление опорного блока на дне акватории с помощью заглубляемых в твердую часть дна крепежных свай. Опорный блок ледостойкой буровой морской платформы включает грузоподъемные и транспортные средства, балластную систему, систему свай, вводимых в донный грунт, буксировочные средства (Патент РФ №2249079 от 27.03.2005 г.) - прототип.A known method of setting the support block of an ice-resistant offshore drilling platform at the bottom of the continental shelf in water areas with silty bottom soil with great depth, including towing it to the setting point, ballasting until the lower part of the base block body is immersed in the silty bottom part by 0.3-0.7 the height of the lower part of the hull with its support on the upper zone of silty sediments, and fixing the support block at the bottom of the water area using fixing piles buried in the solid part of the bottom. The supporting block of the ice-resistant offshore drilling platform includes lifting and transport vehicles, a ballast system, a system of piles inserted into the bottom soil, towing devices (RF Patent No. 2249079 of 03/27/2005) - a prototype.

При известном способе постановки указанного опорного блока морской ледостойкой гравитационной платформы на дне континентального шельфа, предотвращение сдвигов, смещений и возможных опрокидываний его с платформой под действием боковых горизонтальных нагрузок со стороны льдов, течения, ветра и т.п. предполагается обеспечить за счет вводимых в твердый донный грунт свай, к верхним концам которых крепится опорный блок платформы. Однако, воспринимая боковые горизонтальные нагрузки, сваи оказывают им сопротивление лишь за счет своей изгибной жесткости, и поэтому при существенных ледовых нагрузках опорный блок с платформой могут иметь значительные сдвиги (смещения) и низкую сопротивляемость сдвигу.With the known method of setting said support block of a sea ice-resistant gravitational platform at the bottom of the continental shelf, the prevention of shifts, displacements and possible tipping of it with the platform under the influence of horizontal lateral loads from the ice, currents, wind, etc. it is supposed to be provided by piles introduced into the solid bottom soil, to the upper ends of which the supporting block of the platform is attached. However, perceiving lateral horizontal loads, the piles resist them only due to their bending stiffness, and therefore, with significant ice loads, the supporting block with the platform can have significant shear (displacement) and low shear resistance.

Кроме того, поскольку опорный блок платформы балластировкой погружен в илистую часть дна с опиранием его на верхнюю зону илистых донных отложений, то он, имея нулевую плавучесть и находясь во взвешенном состоянии, может под действием внешних факторов изменить дифферентовку, причем настолько, что это может привести к ее опрокидыванию.In addition, since the supporting block of the platform is ballasted by ballasting into the mud part of the bottom with its support on the upper zone of mud bottom sediments, it, having zero buoyancy and being in suspension, can change trim under the influence of external factors, so much so that it can lead to to her tipping over.

Наряду с этим при такой постановке опорного блока платформы с погружением водоизмещающей части фермы нижнего яруса ростверка в илистую часть дна на 0,3-0,7 его высоты это неизбежно приведет к взмучиванию окружающего водного объема взвешенными частицами ила, что окажет негативное влияние на экологическую обстановку акватории.Along with this, with such a setting of the platform support block with immersion of the displacing part of the lower tier truss in the muddy part of the bottom by 0.3-0.7 of its height, this will inevitably lead to the surrounding water volume being weighed by suspended sludge particles, which will have a negative impact on the ecological situation water areas.

Задачей полезной модели является обеспечение возможности постановки опорного блока ледостойкой гравитационной платформы для эксплуатации в сложных ледовых условиях в акваториях со слабыми донными грунтами (в виде значительных илистых донных отложений), с надежным обеспечением его устойчивости сдвигу (смещению) и возможному опрокидыванию от действия внешних горизонтальных нагрузок без взмучивания илистых донных отложений и ухудшения в связи с этим экологии акватории.The objective of the utility model is to provide the possibility of setting the support block of an ice-resistant gravity platform for operation in difficult ice conditions in areas with weak bottom soils (in the form of significant muddy bottom sediments), with reliable provision of its shear stability (displacement) and possible rollover from external horizontal loads without stirring up muddy bottom sediments and environmental degradation in this regard.

Для этого опорное основание ледостойкой гравитационной платформы для постановки и эксплуатации в акваториях со слабыми донными грунтами в виде значительных илистых донных отложений, содержащее систему свай, вводимых в грунт, балластную систему и буксировочные средства, по полезной модели вводимые в донный грунт сваи имеют в своем корпусе полости, сообщенные с хладагентом, и представляют собой систему термосвай для заморозки слабого донного грунта, причем термосваи выполнены с возможностью термоизоляции их полостей от поступления в них тепла из окружающего пространства, а в корпусе опорного основания платформы в пределах ее площади под термосваи образованы проемы.For this, the support base of an ice-resistant gravity platform for setting up and operating in areas with weak bottom soils in the form of significant muddy bottom sediments, containing a pile system introduced into the soil, a ballast system and towing means, according to a useful model, the piles introduced into the bottom soil have the cavities communicated with the refrigerant constitute a thermal pile system for freezing weak bottom soil, and the thermal piles are made with the possibility of thermal insulation of their cavities from entering x of heat from the surrounding space, and openings are formed in the housing of the support base of the platform within its area under the thermal piles.

Система заморозки слабого донного грунта (илистых отложений) позволяет образовать твердую опору для размещения и закрепления на ней опорного основания ледостойкой гравитационной платформы, благодаря чему обеспечивается возможность осуществления ее постановки и эксплуатации в арктических условиях в акваториях со слабыми донными грунтами, и, тем самым обеспечить необходимую гравитационную нагрузку для восприятия опорным основанием платформы сдвиговых и опрокидывающих усилий от внешних ледовых и других воздействий и надежную ее устойчивость сдвигу (смещению), а также возможному опрокидыванию вместе с платформой.The system for freezing weak bottom soil (silty sediments) allows you to form a solid support for placing and fixing on it a support base of an ice-resistant gravity platform, which makes it possible to set up and operate it in arctic conditions in waters with weak bottom soils, and thereby provide the necessary gravitational load for perception by the support base of the platform of shear and tipping forces from external ice and other influences and its reliable Resistance to shear (displacement), as well as possible tipping over with the platform.

Наряду с этим погружаемые в слабый донный грунт и замороженные в нем термосваи, а также установленные в проемах корпуса опорного основания гравитационной платформы служат также для воспринятия усилий от внешних силовых воздействий и также способствуют предотвращению возможных сдвигов и опрокидывания вместе с платформой.Along with this, thermowells immersed in weak bottom soil and frozen in it, as well as installed in the openings of the body of the support base of the gravitational platform, also serve to absorb forces from external forces and also help prevent possible shifts and tipping along with the platform.

Сущность предлагаемого опорного основания для постановки и эксплуатации ледостойкой гравитационной платформы в сложных ледовых условиях в акваториях со слабыми донными грунтами в виде значительных илистых донных отложений поясняется рисунком, на котором схематично в разрезе показано опорное основание ледостойкой гравитационной платформы.The essence of the proposed support base for setting up and operating an ice-resistant gravity platform in difficult ice conditions in water areas with weak bottom soils in the form of significant silty bottom sediments is illustrated in the figure, which schematically shows in section a support base of an ice-resistant gravity platform.

Опорное основание 1 платформы содержит балластную систему (на рисунке не показана), установленные на опорном основании 1 гравитационной платформы (на рисунке не показана), буксировочные средства (на рисунке не показаны), и систему свай, вводимых в слабый донный грунт 2, имеющих в своем корпусе полости (на рисунке не показано), сообщенные с хладоагентом и представляющие собой систему термосвай 3 для заморозки слабого донного грунта 2. Под термосваи 3 в корпусе опорного основания 1 платформы в пределах ее площади образованы проемы 4. Термосваи 3 выполнены с возможностью термоизоляции их верхней части для исключения поступления тепла к ним из окружающего пространства.The supporting base 1 of the platform contains a ballast system (not shown in the figure) installed on the supporting base 1 of the gravity platform (not shown in the figure), towing means (not shown in the figure), and a system of piles introduced into the weak bottom soil 2 having cavities in its body (not shown in the figure) communicated with the refrigerant and constituting a thermowell 3 system for freezing weak bottom soil 2. Under the thermowell 3 in the housing of the base base 1 of the platform, openings 4 are formed within its area. Thermowell 3 filled with the possibility of thermal insulation of their upper part to exclude the receipt of heat to them from the surrounding space.

Постановка предлагаемого опорного основания ледостойкой гравитационной платформы для эксплуатации в сложных ледовых условиях в акваториях со слабыми донными грунтами в виде значительных илистых донных отложений осуществляется следующим образом.The proposed support base of the ice-resistant gravity platform for operation in difficult ice conditions in areas with weak bottom soils in the form of significant muddy bottom sediments is as follows.

После доставки опорного основания 1 ледостойкой гравитационной платформы с помощью буксирующих средств на место постановки для эксплуатации в сложных ледовых условиях, балластировкой с помощью балластной системы опорного основания 1 платформы опускают ее на слабый донный грунт 2 с прилеганием его к верхней зоне илистых отложений. Затем через проемы 4 в корпусе опорного основания 1 платформы, распределенные по ее площади, опускают термосваи 3 в слабый донный грунт (илистые отложения) 2. При этом они могут быть частично погружены и в твердый или вечномерзлый донный грунт 5. Под действием холода внешнего естественного или искусственного источника, через термосваи 3, осуществляется заморозка слабого донного грунта 2, а в случае частичной погрузки термосвай в твердый или вечномерзлый донный грунт 5, то и смораживание с указанным твердым грунтом 5, обеспечивая при этом связь слабого донного грунта 2 с нижней частью корпуса опорного основания 1 платформы. В результате чего замороженный слабый донный грунт 6 становится опорой размещенного на нем опорного основания 1 платформы, обеспечивающей ей устойчивость от действия внешних силовых нагрузок.After delivery of the support base 1 of the ice-resistant gravity platform using towing means to the place of installation for operation in difficult ice conditions, ballasting with the help of the ballast system of the support base 1 of the platform, lower it on weak bottom soil 2 with its adjoining to the upper zone of silty sediments. Then, through the openings 4 in the case of the support base 1 of the platform, distributed over its area, lower the thermowells 3 into the weak bottom soil (silty sediments) 2. Moreover, they can be partially immersed in solid or permafrost bottom soil 5. Under the influence of cold, external natural or an artificial source, through thermowells 3, freezing of weak bottom soil 2 is carried out, and in case of partial loading of thermoways in solid or permafrost bottom soil 5, then freezing with the indicated solid soil 5 is carried out, while providing a connection labogo bottom ground with the lower part 2 of the supporting base 1, the platform hull. As a result, the frozen weak bottom soil 6 becomes the support of the supporting base 1 of the platform placed on it, which provides it with resistance to external power loads.

На ранней стадии промораживания, для охлаждения необходимой толщи слабого донного грунта 2 и осуществления фазового перехода поровой воды, необходимого для его смораживания с основанием корпуса опорного основания 1 платформы и с твердым донным грунтом 5, требуются существенно большие энергозатраты, нежели чем на поддержание необходимой температуры уже промороженного грунта. Поэтому на этой стадии возможно применение источников холода, обеспечивающих быструю заморозку, или криогенные вещества, например, жидкий азот, которые сильно охлаждают слабый донный грунт 2, позволяя сократить время замораживания. В процессе указанной заморозки достигается надежное закрепление корпуса платформы к замороженному слабому донному грунту 6 и обеспечивается противодействие внешним силам со стороны льдов, течений и т.п.ее сдвигу и возможному опрокидыванию. Термосваи 3, размещенные в корпусе опорного основания 1 платформы и в замороженном слабом донном грунте 6 и частично в замороженном твердом грунте 5, воспринимая часть усилий от внешних силовых воздействий на платформу 1, также способствуют противодействию ее сдвигу и опрокидыванию.At an early stage of freezing, to cool the required thickness of weak bottom soil 2 and to realize the phase transition of pore water necessary for freezing it with the base body of the supporting base 1 of the platform and with solid bottom soil 5, significantly more energy is required than maintaining the required temperature already frozen soil. Therefore, at this stage, it is possible to use sources of cold, providing quick freezing, or cryogenic substances, for example, liquid nitrogen, which strongly cool the weak bottom soil 2, thereby reducing the time of freezing. In the process of this freezing, reliable fixation of the platform body to the frozen weak bottom soil 6 is achieved and resistance to external forces from the ice, currents and the like is ensured by shear and possible tipping. Thermowells 3, placed in the body of the support base 1 of the platform and in the frozen weak bottom soil 6 and partially in the frozen solid soil 5, while absorbing some of the forces from external forces on the platform 1, also contribute to counteracting its shift and capsizing.

В процессе эксплуатации поставленной на замороженный слабый донный грунт 6 опорного основания 1 ледостойкой гравитационной платформы осуществляют поддержание необходимой температуры промороженных слабого 6 и твердого 5 донного фунта с использованием менее интенсивных способов охлаждения термосвай 3 (например, естественного внешнего холода зимой), а в теплое время года верхние части термосвай 3 термоизолируют, предотвращая поступления тепла к ним из окружающего пространства.During operation, the supporting base 1 of the ice-resistant gravity platform placed on the frozen weak bottom soil 6 maintains the required temperature of the frozen 6 weak and hard 5 bottom pounds using less intense methods of cooling the thermowells 3 (for example, natural external cold in winter), and in the warm season the upper parts of the thermoway 3 are thermally insulated, preventing the entry of heat to them from the surrounding space.

Предлагаемое опорное основание обеспечивает возможность его постановки и ледостойкой гравитационной платформы для эксплуатации в сложных ледовых условиях в акваториях со слабыми донными грунтами в виде значительных илистых донных отложений, надежную их устойчивость сдвигу и опрокидыванию от действия внешних силовых нагрузок без взмучивания илистых донных отложений и ухудшения в связи с этим экологии акватории, что его выгодно отличает от прототипа.The proposed support base makes it possible to set it up and an ice-resistant gravity platform for operation in difficult ice conditions in water areas with weak bottom soils in the form of significant muddy bottom sediments, their reliable resistance to shear and tipping from the action of external power loads without stirring up muddy bottom sediments and deterioration due to with this ecology of the water area, which distinguishes it from the prototype.

Claims

The supporting base of an ice-resistant gravity platform for setting up and operating in waters with weak bottom soils in the form of significant muddy bottom sediments, containing a pile system introduced into the soil, a ballast system and towing means, characterized in that the piles introduced into the bottom soil have cavities in their body communicated with the refrigerant, and constitute a system of thermowells for freezing weak bottom soil, and thermowells are made with the possibility of thermal insulation of their cavities from heat openings are formed from the surrounding space, and in the case of the support base of the platform, within its area, under the thermal piles.