RU2745457C1 - Offshore gravity structure for arctic conditions - Google Patents
Offshore gravity structure for arctic conditions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2745457C1 RU2745457C1 RU2020127130A RU2020127130A RU2745457C1 RU 2745457 C1 RU2745457 C1 RU 2745457C1 RU 2020127130 A RU2020127130 A RU 2020127130A RU 2020127130 A RU2020127130 A RU 2020127130A RU 2745457 C1 RU2745457 C1 RU 2745457C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- support base
- ice
- drilling
- cone
- platform
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к гидротехническим сооружениям, а более конкретно к конструкциям морских гравитационных сооружений для освоения континентального шельфа в арктических условиях.The claimed invention relates to hydraulic structures, and more specifically to the structures of marine gravity structures for the development of the continental shelf in Arctic conditions.
Известно морское гравитационное сооружение (см. патент США №4245929, МПК Е02В 17/00 от 1981 г.) в виде ледостойкой буровой платформы, имеющей коническую наклонную поверхность для противодействия ледовым нагрузкам, буровую вышку и буровую шахту, причем нижняя часть указанной известной платформы состоит из верхнего и нижнего участка, наружные конические стенки которых наклонены к горизонту под разными углами.Known offshore gravity structure (see US patent No. 4245929, IPC E02B 17/00 from 1981) in the form of an ice-resistant drilling platform having a conical inclined surface to resist ice loads, an oil rig and a drilling shaft, and the lower part of the specified known platform consists from the upper and lower sections, the outer conical walls of which are inclined to the horizon at different angles.
Недостатком указанного известного аналога является невозможность передислокации конструкции для использования в качестве мобильного средства для разведочного бурения.The disadvantage of this known analogue is the impossibility of relocating the structure for use as a mobile tool for exploration drilling.
Известно также морское гравитационное сооружение (см. патент США №4486125, МПК Е02В 17/02 от 1982 г. - прототип настоящего изобретения), включающее в себя кольцевое железобетонное водоизмещающее опорное основание и установленное на нем верхнее строение в виде ледостойкой металлической буровой платформы, имеющей коническую наклонную поверхность для противодействия ледовым нагрузкам, буровую вышку и буровую шахту, проходящую через платформу и упомянутое опорное основание.It is also known a marine gravity structure (see US patent No. 4486125, IPC E02B 17/02 from 1982 - a prototype of the present invention), which includes an annular reinforced concrete displacement support base and a topside installed on it in the form of an ice-resistant metal drilling platform having a conical inclined surface to resist ice loads, an oil derrick and a well shaft passing through the platform and said support base.
Недостатком прототипа является значительная трудоемкость вследствие того, что опорное основание находится в зоне постоянного ледового контакта. Это требует разработки и строительства выемки (котлована) в морском дне для обеспечения высокого сопротивления по отношению к горизонтальным сдвигающим нагрузкам. Кроме того, к недостаткам прототипа относится сложность технологии погружения опорного основания, требующая установки дополнительных конструкций (башен плавучести), обеспечивающих остойчивость в процессе установки на дно и всплытия для повторного использования, а также сложность использования прототипа для разведочного бурения, вследствие необходимости закачки песчаной суспензии во внутреннее пространство нижней части опорного основания для обеспечения требуемой прижимной нагрузки.The disadvantage of the prototype is significant labor intensity due to the fact that the support base is in the zone of constant ice contact. This requires the design and construction of a ditch in the seabed to provide high resistance to horizontal shear loads. In addition, the disadvantages of the prototype include the complexity of the technology of submersion of the support base, requiring the installation of additional structures (buoyancy towers), ensuring stability during installation on the bottom and ascent for reuse, as well as the complexity of using the prototype for exploration drilling, due to the need to pump sand suspension into the inner space of the lower part of the support base to provide the required clamping load.
Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения возможности проведения разведочного бурения при повышении технологичности и уменьшении трудоемкости.The technical result of the claimed invention is to expand operational capabilities by providing the possibility of exploration drilling while increasing manufacturability and reducing labor intensity.
Это достигается в морском гравитационном сооружении для арктических условий, включающем в себя кольцевое железобетонное водоизмещающее опорное основание и установленное на нем верхнее строение в виде ледостойкой металлической буровой платформы, имеющей коническую наклонную поверхность для противодействия ледовым нагрузкам, буровую вышку и буровую шахту с трубопроводами и оборудованием, проходящую через платформу и упомянутое опорное основание, тем, что упомянутая ледостойкая металлическая платформа снабжена металлическим конусным ловителем, смонтированным с возможностью взаимодействия с установленным в центральной части упомянутого опорного основания направляющим конусом, адекватным упомянутому конусному ловителю для обеспечения соосности с железобетонным опорным основанием, причем угол между упомянутыми конусным ловителем и направляющим конусом выбран из условия исключения заклинивания в зависимости от коэффициента трения между поверхностями контакта упомянутых ловителя и направляющего конуса, при этом в буровой шахте ледостойкого опорного основания смонтирован подводно-добычной комплекс.This is achieved in an offshore gravity structure for arctic conditions, which includes an annular reinforced concrete displacement support base and an ice-resistant metal drilling platform installed on it in the form of an ice-resistant metal drilling platform, which has a conical inclined surface to resist ice loads, an oil rig and a drilling shaft with pipelines and equipment. passing through the platform and said support base, in that said ice-resistant metal platform is equipped with a metal cone catcher mounted with the possibility of interaction with a guide cone installed in the central part of said support base, adequate to said cone catcher to ensure alignment with a reinforced concrete support base, and the angle between the mentioned cone catcher and the guiding cone is selected from the condition of avoiding jamming depending on the coefficient of friction between the contact surfaces of the said catcher and the guiding about the cone, while an underwater production complex was mounted in the drilling shaft of the ice-resistant support base.
Указанный технический результат также достигается тем, что буровая шахта опорного основания снабжена закрытием, а также тем, что для обслуживания подводно-добычного комплекса ледостойкое опорное основание выполнено с каналом, ведущим от внешнего периметра к буровой шахте.The specified technical result is also achieved by the fact that the drilling shaft of the support base is equipped with a closure, as well as the fact that for servicing the subsea production complex the ice-resistant support base is made with a channel leading from the outer perimeter to the well.
Кроме того, указанный технический результат достигается также тем, что буровая шахта выполнена с возможностью осушения посредством погружных трубопроводовIn addition, the specified technical result is also achieved by the fact that the drilling shaft is made with the possibility of drainage by means of submersible pipelines
На фиг. 1 схематически изображен общий вид заявляемого морского сооружения для арктических условий с частичным разрезом;FIG. 1 schematically shows a general view of the proposed offshore structure for arctic conditions with a partial section;
на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1 (сечение по днищу опорного основания и цистернам для приема жидкого балласта);in fig. 2 - section A-A of Fig. 1 (section along the bottom of the support base and tanks for receiving liquid ballast);
на фиг. 3 - процесс погружения опорного основания на морское дно;in fig. 3 - the process of submersion of the support base on the seabed;
на фиг. 4 - опорное основание, установленное на дно;in fig. 4 - support base installed on the bottom;
на фиг. 5 - позиционирование буровой платформы и подготовка ее к погружению.in fig. 5 - positioning the drilling platform and preparing it for diving.
на фиг. 6 - процесс установки буровой платформы на опорное основание с сохранением положительной остойчивости;in fig. 6 - the process of installing the drilling platform on the support base while maintaining positive stability;
на фиг. 7 - опорное основание в функции защитной конструкции для подводно-добычного комплекса.in fig. 7 - support base as a protective structure for the subsea mining complex.
Заявляемое морское гравитационное сооружение для арктических условий относится к морским буровым платформам, которые устанавливаются на дно и обеспечивают круглогодичную эксплуатацию в суровых арктических условиях при воздействии волнения и ледовых образований, характерных для данного района.The declared offshore gravity structure for arctic conditions refers to offshore drilling platforms that are installed on the bottom and provide year-round operation in harsh arctic conditions when exposed to waves and ice formations characteristic of the area.
Заявляемое морское гравитационное сооружение предназначено для эксплуатации на глубинах до 60 м.The declared offshore gravity structure is intended for operation at depths of up to 60 m.
Заявляемое морское гравитационное сооружение состоит из двух основных частей: железобетонного опорного основания, рассчитанного на создание необходимой опоры за счет достаточной массы сооружения и площади контакта с грунтовым основанием; стальной буровой платформы предназначенной для эксплуатации в арктических условиях и обеспечивающей бурение разведочных скважин или куста эксплуатационных скважин, а также выполнения операций по спуску и монтажу оборудования подводно-добычных комплексов.The declared offshore gravity structure consists of two main parts: a reinforced concrete support base, designed to create the necessary support due to the sufficient mass of the structure and the area of contact with the subgrade; a steel drilling platform designed for operation in arctic conditions and providing drilling of exploration wells or a cluster of production wells, as well as performing operations for lowering and installing equipment for subsea production complexes.
Заявляемое морское гравитационное сооружение для арктических условий включает в себя кольцевое ледостойкое железобетонное водоизмещающее опорное основание 1 и установленное на нем верхнее строение в виде ледостойкой стальной буровой платформы 2, имеющей коническую наклонную поверхность 3 для противодействия ледовым нагрузкам, буровую вышку 4 и буровую шахту 5 с буровой колонной 6, морскими буровыми райзерами 7 и трубопроводами 8, проходящими через платформу 2 и опорное основание 1. Для обеспечения соосности с основанием 1 платформа 2 снабжена направляющим ловителем 9, смонтированным с возможностью взаимодействия с установленным в центральной части основания 1 стальным центрирующим конусом 10, адекватным направляющему ловителю 9. При этом угол α между направляющим ловителем 9 и стальным центрирующим конусом 10 выбран из условия исключения заклинивания в зависимости от коэффициента трения между поверхностями контакта направляющего ловителя 9 и центрирующего конуса 10. Для обеспечения полного контакта платформы 2 и основания 1 между ними устанавливаются прорезиненные плиты 11, также увеличивающие значение коэффициента трения на поверхности контакта стали и бетона. Буровая шахта 5 позволяет производить спуск и монтаж оборудования подводно-добычного комплекса 12, для которого ледостойкое железобетонное опорное основание 1, после ввода в эксплуатацию, является защитной конструкцией, исключающей воздействие ледовых образований на оборудование и системы подводно-добычного комплекса 12. Буровая шахта 5, на уровне центрирующего конуса 10 снабжена закрытием 13. Для обслуживания подводно-добычного комплекса 12 в процессе эксплуатации опорное основание 1 выполнено с технологическим каналом 14, ведущим от внешнего периметра к буровой шахте 5. Для ведения работ по монтажу и пуско-наладке подводно-добычного комплекса 12 без применения водолазных работ и водолазной техники буровая шахта 5 выполнена с возможностью ее осушения посредством трубопроводов 8 за счет работы насосного отделения (не показано) стальной буровой платформы 2. При использовании железобетонного основания 1 в функции защитной конструкции для подводно-добычного комплекса 12, технологический канал 14 используется для подключения трубопроводов и шлангокабелей управления 15.The claimed offshore gravity structure for arctic conditions includes an annular ice-resistant reinforced concrete
Погружение основания 1 на морское дно производится путем приема жидкого балласта в цистерны 16.The submersion of the
Процесс возведения заявляемого морского гравитационного сооружения разделяется на два этапа:The construction process of the proposed offshore gravity structure is divided into two stages:
- установку железобетонного опорного основания 1;- installation of a reinforced
- установку стальной буровой платформы 2.- installation of a
Установка железобетонного основания 1 начинается с транспортировки к месту установки на акватории. Железобетонное опорное основание 1 обладает достаточной плавучестью и остойчивостью для буксировки на плаву посредством буксирного ордера (не показано) без дополнительных конструкций.Installation of reinforced
После завершения буксировки производится смена буксирного ордера на одерживающий (не показано) и выполняется прием жидкого балласта необходимого для погружения и создания прижимной нагрузки в предназначенные для этого цистерны 16.After the towing is completed, the towing order is changed to a holding one (not shown) and the liquid ballast necessary for immersion and the creation of a downward load is taken into the
Форма железобетонного основания 1 и площадь контакта с грунтом являются достаточными для обеспечения устойчивости при постановке на неподготовленное основание сложенное как из песчаных, так и глинистых грунтов.The shape of the reinforced
Для установки на морское дно и создания необходимой из условия устойчивости прижимной нагрузки в балластные цистерны 16 принимается забортная вода.For installation on the seabed and to create the necessary pressure load stability conditions, outboard water is taken into the
Установка стальной буровой платформы 2 начинается с ее буксировки (не показано) к месту установки. Стальная буровая платформа 2 обладает достаточной плавучестью и остойчивостью для буксировки на плаву без дополнительных конструкций.The installation of the
После прихода к месту установки стальной буровой платформы 2 буксирный ордер сменяется на одерживающий (не показаны) и производится подготовка к позиционированию и погружению.After arriving at the installation site of the
Для обеспечения соосности железобетонного основания 1 и стальной буровой платформы 2 предусмотрены сопрягающиеся узлы.To ensure the alignment of the reinforced
Железобетонное опорное основание 1 имеет стальной центрирующий конус 10, стальная буровая платформа 2 - направляющий ловитель 9, адекватный размерам центрирующего конуса 10.Reinforced
Стальной центрирующий конус 10 и направляющий ловитель 9 имеют угол наклона, выбранный из условия исключения заклинивания при контакте центрирующего конуса 10 и направляющего ловителя 9 в процессе погружения. Угол наклона и высота центрирующего конуса 10 обеспечивают соосность опорного основания 1 со стальной буровой платформой 2 при точности позиционирования до ±2,0 м.The
После окончательной балластировки стальной буровой платформы 2, обеспечения полного контакта и устойчивости относительно железобетонного основания 1, заявляемое морское гравитационное сооружение для арктических условий может приступать к выполнению буровых операций.After the final ballasting of the
Заявляемое морское гравитационное сооружение для арктических условий может осуществлять разведочное бурение с подводным или сухим заканчиванием скважины. Водоотделяющая и буровая колонна 6 при этом размещается в буровой шахте 5.The inventive offshore gravity structure for arctic conditions can carry out exploration drilling with subsea or dry well completion. The riser and
При использовании заявляемого морского гравитационного сооружения для арктических условий для эксплуатационного бурения в буровой шахте 5 размещается сетка скважин с морскими буровыми райзерами 7.When using the proposed offshore gravity structure for arctic conditions for production drilling in the
При использовании заявляемого морского гравитационного сооружения для арктических условий для бурения и последующей эксплуатации с применением подводно-добычного комплекса 12 буровая шахта 5 может быть осушена с использованием насосных трубопроводов 8, для возможности спуска и монтажа оборудования без использования водолазной техники. Герметичность соединения обеспечивается, в том числе за счет применения прорезиненных плит 11 на контакте железобетонного основания 1 и стальной буровой платформы 2. После разбуривания необходимого количества скважин, подключения трубопроводов и шлангокабелей управления 15 и ввода подводно-добычного комплекса 12 в эксплуатацию стальная буровая платформа 2 всплывает путем дебалластировки в порядке, обратном процессу погружения. После всплытия стальная буровая платформа 2 может быть отбуксирована к новому месту эксплуатации или отстоя.When using the proposed offshore gravity structure for arctic conditions for drilling and subsequent operation using an
При эксплуатации железобетонного основания 1 в функции защитной конструкции для подводно-добычного комплекса 12 на буровую шахту 5 устанавливается дополнительное закрытие 13, исключающее повреждение подводно-добычного комплекса 12 при падении крупных предметов сверху или крупнообломочного грунта, переносимого с ледовыми образованиями.When operating a reinforced
При эксплуатации подводно-добычного комплекса 12 его обслуживание с помощью водолазов и водолазной техники осуществляется через технологический канал 14. При необходимости крупного ремонта или замены узлов и оборудования подводно-добычного комплекса 12 работы выполняются через буровую шахту 5 со снятым закрытием 13.During the operation of the
При завершении эксплуатации или перемещении к новому месту бурения железобетонное основание 1 дебалластируется и всплывает. Под давлением воздуха выполняется продувка балластных цистерн 16 с последующим всплытием. Упрощенная форма железобетонного основания 1, его габаритные размеры и конструкция, а также отсутствие технологического оборудования, сколько-либо чувствительного к чрезмерным ускорениям и наклонениям, позволяют осуществлять всплытие при допустимом уровне рисков в условиях отрицательной начальной остойчивости и при минимальном уровне контролируемости процесса.Upon completion of operation or moving to a new drilling site, the reinforced
После всплытия железобетонное опорное основание 1 буксируется к новому месту эксплуатации или отстоя.After surfacing, the reinforced
Технико-экономическое преимущество заявляемого морского гравитационного сооружения заключается в расширении эксплуатационных возможностей и повышении мобильности с обеспечением высокого уровня надежности, упрощения конструкции и технологии возведения. Заявляемое морское гравитационное сооружение рассматривается как универсальный комплекс, обеспечивающий круглогодичное разведочное бурение в ледовых условиях. По завершению разведочного бурения и принятию решения о способе освоения месторождения заявляемое морское гравитационное сооружение может использоваться в качестве эксплуатационной платформы или защитного сооружения для подводно-добычного комплекса, при этом не требуется длительного перехода от стадии разведки к стадии эксплуатации.The technical and economic advantage of the proposed offshore gravity structure lies in expanding operational capabilities and increasing mobility while ensuring a high level of reliability, simplifying the design and construction technology. The declared offshore gravity structure is considered as a universal complex that provides year-round exploration drilling in ice conditions. Upon completion of exploration drilling and making a decision on the method of field development, the claimed offshore gravity structure can be used as an operational platform or protective structure for an underwater production complex, while a long transition from the exploration stage to the operation stage is not required.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020127130A RU2745457C1 (en) | 2020-08-12 | 2020-08-12 | Offshore gravity structure for arctic conditions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020127130A RU2745457C1 (en) | 2020-08-12 | 2020-08-12 | Offshore gravity structure for arctic conditions |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2745457C1 true RU2745457C1 (en) | 2021-03-25 |
Family
ID=75159261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020127130A RU2745457C1 (en) | 2020-08-12 | 2020-08-12 | Offshore gravity structure for arctic conditions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2745457C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113047346A (en) * | 2021-04-08 | 2021-06-29 | 大连海事大学 | Anti ice structure of prismoid type suitable for offshore wind power basis |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4486125A (en) * | 1982-12-30 | 1984-12-04 | Mobil Oil Corporation | Modular arctic structures system |
SU1708160A3 (en) * | 1983-03-24 | 1992-01-23 | Текномара С.П.А.(Фирма) | Ice-resistant platform |
RU2016168C1 (en) * | 1990-08-13 | 1994-07-15 | Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Sea gravitational platform |
RU2180029C2 (en) * | 2000-04-25 | 2002-02-27 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Коралл" | Ice-resistant complex for exploitation of shallow-water continental shelf and method of forming such complex |
-
2020
- 2020-08-12 RU RU2020127130A patent/RU2745457C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4486125A (en) * | 1982-12-30 | 1984-12-04 | Mobil Oil Corporation | Modular arctic structures system |
SU1708160A3 (en) * | 1983-03-24 | 1992-01-23 | Текномара С.П.А.(Фирма) | Ice-resistant platform |
RU2016168C1 (en) * | 1990-08-13 | 1994-07-15 | Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Sea gravitational platform |
RU2180029C2 (en) * | 2000-04-25 | 2002-02-27 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Коралл" | Ice-resistant complex for exploitation of shallow-water continental shelf and method of forming such complex |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113047346A (en) * | 2021-04-08 | 2021-06-29 | 大连海事大学 | Anti ice structure of prismoid type suitable for offshore wind power basis |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3987638A (en) | Subsea structure and method for installing the structure and recovering the structure from the sea floor | |
US3412564A (en) | Sub-sea working and drilling apparatus | |
US4421436A (en) | Tension leg platform system | |
US4062313A (en) | Installation of vertically moored platforms | |
US2589146A (en) | Submersible deepwater drilling apparatus | |
JP6912490B2 (en) | Submarine support units and methods for providing shallow water drilling terminals | |
US2940266A (en) | Method of constructing an offshore well drilling island | |
US7513310B2 (en) | Method and arrangement for performing drilling operations | |
US3976021A (en) | Installation of vertically moored platform | |
US20100150660A1 (en) | Offshore oil production platform | |
US4039025A (en) | Apparatus for anchoring an offshore structure | |
US4055224A (en) | Method for forming an underground cavity | |
US3363683A (en) | Offshore apparatus and method | |
US3736756A (en) | Method and apparatus for assembling an offshore structure | |
US3528254A (en) | Offshore platform structure and construction method | |
DK171998B1 (en) | Procedure for installing a marine structure | |
US5379844A (en) | Offshore platform well system | |
US3380256A (en) | Underwater drilling installation and method of construction | |
US3885623A (en) | Underwater wellhead foundation assembly | |
RU2745457C1 (en) | Offshore gravity structure for arctic conditions | |
RU2579162C2 (en) | Mobile drilling rig | |
US4334584A (en) | Method and apparatus for installing a sea-floor cellar in a subsea bottom having compacted soil conditions | |
US3379245A (en) | Tended drilling platform for multiwell subsurface completion | |
US3091937A (en) | Underwater foundation structure and method therefor | |
KR20150140792A (en) | Arctic telescoping mobile offshore drilling unit |