Патент на изобретение №2347866

(54) СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАТФОРМЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к строительству и эксплуатации морских технологических платформ при широком диапазоне внешних условий и характеристик поверхностных грунтов моря, а также при широком диапазоне глубин. При сооружении морской технологической платформы на поверхностном грунте моря устанавливают опорную плиту, на опорной плите устанавливают несущую конструкцию с горизонтальной платформой, а на последней устанавливают полупогруженный модуль с технологическим оборудованием. Опорную плиту связывают с жестким грунтом с помощью цементируемых свай, а несущую конструкцию соединяют с опорной плитой с помощью натяжных элементов и соответствующих натяжных устройств. Внутри несущей конструкции располагают скважины с устьевыми соединителями. Несущую конструкцию выполняют в виде фермы, составленной из нескольких модулей, которые жестко связывают между собой, с опорной плитой и платформой с помощью быстроразъемных соединений и натяжных элементов с натяжными устройствами. Изобретение позволяет повысить экономическую эффективность способа сооружения морских технологических платформ за счет обеспечения возможности унификации модулей опорной конструкции и их конструктивного упрощения при обеспечении необходимой надежности. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к освоению месторождений полезных ископаемых, преимущественно жидких и газообразных, к сооружению технологических платформ при широком диапазоне внешних условий и характеристик поверхностных грунтов, заливных грунтов в устьях рек, заболоченных грунтов в средних широтах или в условиях вечной мерзлоты, на песчаных сыпучих грунтах с изменяемым поверхностным рельефом, а также при широком диапазоне глубин при строительстве морских технологических платформ в северных и южных морских условиях.

Известен способ изготовления опорного блока морской стационарной платформы крупноблочным методом, который предусматривает последовательное соединение сборочных элементов с образованием сначала плоских конструкций, затем пространственной решетчатой конструкции /1/.

Известное техническое решение позволяет снизить трудоемкость работ путем исключения из технологического цикла изготовление сложных трубчатых узлов как сборочных единиц. Вместе с тем известное техническое решение не предусматривает унификацию сборочных единиц при сооружении различных габаритов опорных блоков морских стационарных платформ в зависимости от глубины ее установки в море. Кроме того, несмотря на наличие забивных свай, в нем не предусматривается обеспечение жесткой связи с грунтом, что влияет на надежность эксплуатации опорного блока в целом.

Известен способ сооружения морской платформы, при котором устанавливают на дно основание и крепят его ко дну с помощью цементируемых свай, причем длину обсадных труб выбирают из условия перекрытия неустойчивых пород /2/.

В известном способе предусматривается выполнение жесткой связи несущей конструкции и основания платформы, что в сейсмически опасных зонах не обеспечивает достаточную надежность.

Известен также способ сооружения морской технологической платформы, при котором на поверхностном грунте моря устанавливают опорную плиту, на опорной плите устанавливают несущую конструкцию с горизонтальной платформой, а на последней устанавливают полупогруженный модуль с технологическим оборудованием, опорную плиту связывают с жестким грунтом с помощью цементируемых свай, а несущую конструкцию соединяют с опорной плитой с помощью натяжных элементов и соответствующих натяжных устройств, внутри несущей конструкции располагают скважины с устьевыми соединителями /3 – прототип/.

Известное техническое решение также не решает задачу унификации модулей опорной конструкции в зависимости от изменения глубины установки платформы.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи экономической эффективности сооружения морских технологических платформ за счет обеспечения возможности унификации модулей опорной конструкции и их конструктивного упрощения при обеспечении необходимой надежности.

Решение указанной задачи достигается тем, что реализуется способ сооружения морской технологической платформы, при котором на поверхностном грунте моря устанавливают опорную плиту, на опорной плите устанавливают несущую конструкцию с горизонтальной платформой, а на последней устанавливают полупогруженный модуль с технологическим оборудованием, опорную плиту связывают с жестким грунтом с помощью цементируемых свай, а несущую конструкцию соединяют с опорной плитой с помощью натяжных элементов и соответствующих натяжных устройств, внутри несущей конструкции располагают скважины с устьевыми соединителями, причем несущую конструкцию выполняют в виде фермы, составленной из нескольких модулей, которые жестко связывают между собой, с опорной плитой и платформой с помощью быстроразъемных соединений и натяжных элементов с натяжными устройствами.

Кроме того, каждый модуль несущей конструкции выполняют в виде призмы, например шестиугольной, ребра которой выполняют в виде полых цилиндров, связанных между собой поперечными и/или наклонными стержневыми элементами.

Внутри модулей располагают направляющие для эксплуатационных скважин с коническими торцевыми элементами, кроме того, торцы полых цилиндров также выполняют с коническими торцевыми элементами, с вершинами, обращенными навстречу друг другу, для обеспечения взаимодействия с ответными элементами быстроразъемного соединения смежных модулей.

Каждый модуль несущей конструкции снабжают металлической оболочкой с образованием балластной емкости.

Корпус быстроразъемного соединения выполняют в виде двух шарнирно связанных хомутообразных элементов, в пазу которых устанавливают вкладыши с внутренними коническими поверхностями для взаимодействия с коническими поверхностями торцевых элементов полых цилиндров смежных несущих модулей посредством зажимного механизма.

Натяжные элементы выполняют сборными, по крайней мере, из двух частей, которые на уровне опорной плиты соединяют между собой с помощью резьбовой технологической муфты, в центральной части которой расположен фланец с диаметром, равным внутреннему диаметру полых цилиндров несущих модулей и цементируемых свай, причем фланец выполняют с отверстиями для прохождения цементного раствора.

Натяжные устройства выполняют в виде тарельчатых пружин, установленных на натяжных элементах между торцевой заглушкой и опорной шайбой, а для регулирования усилия натяжения используют регулировочные винты.

Изобретения поясняется чертежами, представленными на фиг.1-6.

На фиг.1 представлен вариант морской платформы, несущая конструкция которой составлена из пространственных призматических стержневых модулей. На фиг.2 – пространственный стержневой модуль в виде шестигранной призмы. На фиг.3 – то же, вид сверху. На фиг.4 – вариант выполнения быстроразъемного соединения стержневых модулей. На фиг.5 – то же, разрез по А-А на фиг.4. На фиг.6 – пример выполнения натяжного соединения анкерного устройства.

Морская технологическая платформа (фиг.1), содержит опорную плиту 1, на которой расположена несущая конструкция 2 с горизонтальной платформой 3. На последней установлен полупогруженный модуль 4 с технологическим оборудованием 5. Опорная плита 1 связана с жестким грунтом с помощью цементируемых свай 6. Несущая конструкция 2 соединена с опорной плитой 1 с помощью натяжных элементов 7 и соответствующих натяжных устройств 8. Внутри несущей конструкции 2 расположены скважины 9 с устьевыми соединителями 10.

Несущую конструкцию 2 выполняют в виде фермы, составленной из нескольких модулей 11, которые жестко связаны между собой, с опорной плитой 1 и платформой 3 с помощью быстроразъемных соединений 12 и натяжных элементов 7 с натяжными устройствами 8.

Каждый модуль 11 несущей конструкции 2 выполняют в виде призмы (фиг.2 и фиг.3), например шестиугольной, ребра которой выполняют в виде полых цилиндров 13, связанных между собой поперечными и/или наклонными стержневыми элементами 14. Вид призмы в каждом конкретном случае определяется требуемыми прочностными характеристиками устройства в целом.

Внутри модулей 11 располагают направляющие 15 для эксплуатационных скважин 9 с коническими торцевыми элементами 16. Торцы полых цилиндров 13 также выполняют с коническими торцевыми элементами 16, с вершинами, обращенными навстречу друг другу, для обеспечения взаимодействия с ответными элементами быстроразъемного соединения 12 смежных модулей 11.

В предпочтительном варианте изготовления, каждый модуль 11 несущей конструкции 2 снабжен металлической оболочкой 17 с образованием балластной емкости 18. Балластные емкости 18 облегчают возможность сборки модулей 11 в морских условиях, а металлическая оболочка 17 обеспечивает более надежную работу эксплуатационных скважин 9 при умеренных ледовых условиях.

Корпус быстроразъемного соединения 12 (фиг.4 и фиг.5) выполнен в виде двух шарнирно связанных хомутообразных элементов 19, в пазу которых устанавливают вкладыши 20 с внутренними коническими поверхностями для взаимодействия с ответными коническими поверхностями торцевых элементов 16 полых цилиндров 13 смежных несущих модулей 11 посредством зажимного механизма 21.

Натяжные элементы 7 выполняют сборными, по крайней мере, из двух частей, которые на уровне опорной плиты 1 соединяют между собой с помощью резьбовой технологической муфты 22, в центральной части которой расположен фланец 23 с диаметром, равным внутреннему диаметру полых цилиндров 13 несущих модулей 11 и цементируемых свай 6, причем фланец 23 выполняют с отверстиями 24 для прохождения цементного раствора 25.

Натяжные устройства 8 (фиг.6) выполняют в виде тарельчатых пружин 26, установленных на натяжных элементах 7 между торцевой заглушкой 27 и опорной шайбой 28, а для регулирования усилия натяжения используют регулировочные винты 29.

Изобретение реализуется следующим образом.

На поверхностном грунте моря устанавливают опорную плиту 1 (фиг.1), на опорной плите 1 устанавливают несущую конструкцию 2 с горизонтальной платформой 3, а на последней устанавливают полупогруженный модуль 4 с технологическим оборудованием 5, опорную плиту 1 связывают с жестким грунтом с помощью цементируемых свай 6, а несущую конструкцию 2 соединяют с опорной плитой 1 с помощью натяжных элементов 7 и соответствующих натяжных устройств 8, внутри несущей конструкции 2 располагают скважины 9 с устьевыми соединителями 10. Причем несущую конструкцию 2 выполняют в виде фермы, составленной из нескольких модулей 11, которые жестко связывают между собой, с опорной плитой 1 и платформой 3 с помощью быстроразъемных соединений 12 и натяжных элементов (7) с натяжными устройствами 8.

Кроме того, каждый модуль 11 несущей конструкции 2 (фиг.2 и фиг.3) выполняют в виде призмы, например шестиугольной, ребра которой выполняют в виде полых цилиндров 13, связанных между собой поперечными и/или наклонными стержневыми элементами 14.

Внутри модулей 11 располагают направляющие 15 для эксплуатационных скважин 9 с коническими торцевыми элементами 16, кроме того, торцы полых цилиндров 13 также выполняют с коническими торцевыми элементами 16, с вершинами, обращенными навстречу друг другу, для обеспечения взаимодействия с ответными элементами быстроразъемного соединения 12 смежных модулей 11.

В предпочтительном варианте, каждый модуль 1 несущей конструкции 2 снабжают металлической оболочкой 17 с образованием балластной емкости 18.

Корпус быстроразъемного соединения 12 выполняют в виде двух шарнирно связанных хомутообразных элементов 19, в пазу которых устанавливают вкладыши 20 с внутренними коническими поверхностями для взаимодействия с коническими поверхностями торцевых элементов 16 полых цилиндров 13 смежных несущих модулей 11 посредством зажимного механизма 21.

Натяжные элементы 7 выполняют сборными, по крайней мере, из двух частей, которые на уровне опорной плиты 1 соединяют между собой с помощью резьбовой технологической муфты 22, в центральной части которой расположен фланец 23 с диаметром, равным внутреннему диаметру полых цилиндров 13 несущих модулей 11 и цементируемых свай 5, причем фланец 23 выполняют с отверстиями 24 для прохождения цементного раствора 25.

В одном из вариантов, натяжные устройства 8 выполняют в виде тарельчатых пружин 26, установленных на натяжных элементах 7 между торцевой заглушкой 27 и опорной шайбой 28, а для регулирования усилия натяжения используют регулировочные винты 29.

Реализация данного изобретения позволяет осуществлять повышение экономичности и надежности сооружения технологических платформ при широком диапазоне внешних условий и характеристик поверхностных грунтов, в широком диапазоне глубин при строительстве морских технологических платформ в морских условиях.

Источники информации

1. Патент РФ №2259445, кл. Е02В 17/00, опубл. 27.08.2005 г.

2. Патент РФ №2198261, кл. Е02В 17/00, опубл. 10.02.2003 г.

3. Патент РФ №2280128, кл. Е02В 17/00, опубл. 2006.

Формула изобретения

1. Способ сооружения морской технологической платформы, при котором на поверхностном грунте моря устанавливают опорную плиту (1), на опорной плите (1) устанавливают несущую конструкцию (2) с горизонтальной платформой (3), а на последней устанавливают полупогруженный модуль (4) с технологическим оборудованием (5), опорную плиту (1) связывают с жестким грунтом с помощью цементируемых свай (6), а несущую конструкцию (2) соединяют с опорной плитой (1) с помощью натяжных элементов (7) и соответствующих натяжных устройств (8), внутри несущей конструкции (2) располагают скважины (9) с устьевыми соединителями (10), отличающийся тем, что несущую конструкцию (2) выполняют в виде фермы, составленной из нескольких модулей (11), которые жестко связывают между собой, с опорной плитой (1) и платформой (3) с помощью быстроразъемных соединений (12) и натяжных элементов (7) с натяжными устройствами (8).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый модуль (11) несущей конструкции (2) выполняют в виде призмы, например шестиугольной, ребра которой выполняют в виде полых цилиндров (13), связанных между собой поперечными и/или наклонными стержневыми элементами (14).

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что внутри модулей (11) располагают направляющие (15) для эксплуатационных скважин (9) с коническими торцевыми элементами (16), кроме того, торцы полых цилиндров (13) также выполняют с коническими торцевыми элементами (16) с вершинами, обращенными навстречу друг другу, для обеспечения взаимодействия с ответными элементами быстроразъемного соединения (12) смежных модулей (11).

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что каждый модуль (11) несущей конструкции (2) снабжают металлической оболочкой (17) с образованием балластной емкости (18).

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что корпус быстроразъемного соединения (12) выполняют в виде двух шарнирно связанных хомутообразных элементов (19), в пазу которых устанавливают вкладыши (20) с внутренними коническими поверхностями для взаимодействия с коническими поверхностями торцевых элементов (16) полых цилиндров (13) смежных несущих модулей (11) посредством зажимного механизма (21).

6. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что натяжные элементы (7) выполняют сборными, по крайней мере, из двух частей, которые на уровне опорной плиты (1) соединяют между собой с помощью резьбовой технологической муфты (22), в центральной части которой расположен фланец (23) с диаметром, равным внутреннему диаметру полых цилиндров (13) несущих модулей (11) и цементируемых свай (6), причем фланец (23) выполняют с отверстиями (24) для прохождения цементного раствора (24).

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что натяжные устройства (8) выполняют в виде тарельчатых пружин (26), установленных на натяжных элементах (7) между торцевой заглушкой (27) и опорной шайбой (28), а для регулирования усилия натяжения используют регулировочные винты (29).

РИСУНКИ