Методика выбора архитектурно-конструктивного типа и общепроектных характеристик плавучей буровой установки для бурения поисково-разведочных скважин в условиях мелководья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.08.03, кандидат наук Халикова, Дина Флюровна

• Халикова, Дина Флюровна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Халикова, Дина Флюровна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ АРХИТЕКТУРНО-КОНСТРУКТИВНЫХ ТИПОВ БУРОВЫХ УСТАНОВОК, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В УСЛОВИЯХ МЕЛКОВОДЬЯ

1.1 Классификация морских буровых установок

1.2 Анализ зарубежного и отечественного опыта создания и эксплуатации технических средств для поисково-разведочного бурения в условиях мелководья

1.2.1 Грунтовые искусственные острова

1.2.2 Ледовые острова

1.2.3 Плавучие буровые установки

1.2.3.1 «Болотные» буровые баржи

1.2.3.2 Погружные плавучие буровые установки

1.2.3.3 Самоподъемная плавучая буровая установка

1.3 Сравнительные анализ зарубежных технических средств, степень их пригодности для условий мелководного континентального шельфа РФ

1.4 Выводы по главе

ГЛАВА 2 ФОРМИРОВАНИЕ МЕТОДИКИ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПОИСКОВО-РАЗВЕДОЧНОГО БУРЕНИЯ В УСЛОВИЯХ МЕЛКОВОДЬЯ

2.1 Многокритериальность

2.2 Обзор и анализ возможных методов оценки сложных технических систем

2.2.1. Основы регрессионного анализа

2.2.2. Основы корреляционного анализа

2.2.3. Теория принятия решений. Экспертные оценки

2.2.3.1 Метод компенсации. Метод графов

2.2.3.2. Основы метода анализа иерархий (парных сравнений)

2.2.3.3 Точечные оценки Фишберна

2.2.3.4 Аддитивная свертка

2.3 Формирование методики оценки

2.4 Пример использования методики выбора архитектурно-конструктивного типа буровой установки для проведения поисково-разведочного бурения в условиях мелководья

2.5. Проработка вариантов технических средств, участвующих в сравнительной оценке

2.5.1 Мелкосидящая самоподъемная плавучая буровая установка

2.5.2 Погружная плавучая буровая установка

2

2.5.3 Грунтовый оконтуренный искусственный остров

2.6 Критерии оценки

2.7 Результаты проведения экспертной оценки

2.8 Проверка устойчивости полученных результатов

2.9 Выводы по главе

ГЛАВА 3 АЛГОРИТМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕЛКОСИДЯЩЕЙ САМОПОДЪЕМНОЙ ПЛАВУЧЕЙ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ

3.1. Особенности проектирования мелкосидящей самоподъемной плавучей буровой установки

3.2 Основные проблемы проектирования мелкосидящей самоподъемной плавучей буровой установки, пути их решения

3.3 Выбор оптимальной формы корпуса и количества опор, с учетом возможностей судостроительных заводов РФ

3.3.1 Выбор оптимального типа опорных колонн для эксплуатации в условиях мелководья

3.3.2 Выбор типа механизма подъема

3.4 Обеспечение малой осадки

3.5 Оптимизация компоновочных решений по верхнему строению

3.6 Оценка нагрузки масс

3.7 Оценка параметров устойчивости мелкосидящей самоподъемной плавучей буровой установки на грунте

3.7.1 Сдвиг установки на грунте

3.7.2 Опрокидывание установки

3.7.3 Просадка опор

3.8 Морские операции с мелкосидящей плавучей буровой установкой

3.8.1 Определение буксировочного сопротивления

3.8.2 Оценка потребной тяги буксиров

3.8.3 Метод расчета окон погоды

3.8.4 Выбор способа передвижения МСПБУ на предельном мелководье

3.8.5 Проблема постановки/снятия с точки эксплуатации МСПБУ в условиях предельного мелководья

3.8.6 Состав и алгоритм выполнения морских операций для МСПБУ

3.9 Количество запасов при транспортировке и эксплуатации. Организация системы снабжения

3.10 Пути решения гидродинамических проблем

3.11 Алгоритм определения общепросктных характеристик и главных размерений мелкосидящей самоподъемной плавучей буровой установки на ранней стадии проектирования

3.12 Выводы по главе

ГЛАВА 4 АПРОБАЦИЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ОСНОВНЫХ

ПОЛОЖЕНИЙ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

4.1 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика выбора архитектурно-конструктивного типа и общепроектных характеристик плавучей буровой установки для бурения поисково-разведочных скважин в условиях мелководья»

ВВЕДЕНИЕ

На мелководном шельфе России залегает достаточно много перспективных углеводородных месторождений и структур. Под мелководьем автором понимаются глубины моря от 3 до 8 м.

Опираясь на зарубежный опыт, освоение мелководных структур является первоочередной задачей, так как:

• Малая глубина моря позволяет создавать небольшие добывающие п л атф ор м ы/ком п ле кс ы.

• Близость к берегу предопределяет малую протяженность трубопроводных систем транспорта добываемого продукта и, в ряде случаев, позволяет транспортировать неподготовленный продукт на берег. Это, в свою очередь, дает возможность разместить оборудование для подготовки продукта на берегу и упростить конструкцию добывающих платформ.

Одним из первых и основным этапом освоения месторождения является поисково-разведочное бурение (ПРБ), по результатам которого:

• подтверждается/опровергается наличие в структурах нефти/газа;

• устанавливается глубина и площадь залегания продуктивных пластов;

• определяются физико-механические свойства пластового продукта.

Только по результатам ПРБ возможно разработать генеральную схему

обустройства месторождения, оценить технико-экономическую целесообразность дальнейших работ по освоению, включая транспортно-технологическую составляющую. Поэтому проведение ПРБ на мелководных лицензионных участках является весьма актуальной задачей.

Именно по изложенным выше причинам ПРБ за рубежом начиналось с мелководья в Мексиканском заливе, Северном море, на шельфе Южной Америки и других районах, где в настоящее время производится добыча углеводородов в значительных объемах. На морские месторождения приходится почти 50% добычи нефти и 35% газа от их мировой добычи [1].

По результатам проведенного анализа перспективных нефтегазоносных

участков мелководного шельфа России, наиболее богатым регионом залегания мелководных месторождений и структур являются акватории Обской и Тазовской губ и Приямальского шельфа. Именно этот регион определен в качестве приоритетного на шельфе арктических морей, в котором необходимо сосредоточить основные объемы ПРБ, согласно «Программе освоения ресурсов углеводородов на шельфе Российской Федерации до 2030 года» ОАО «Газпром» [2, 3].

ОАО «Новатек» также заинтересовано в ближайшие годы начать разведочное бурение на лицензионных участках в Северной части Обской губы, с глубиной моря около 7-8 м (рис. 1).

Этот регион обладает суровыми природными и иными условиями. В первую очередь они заключаются в следующем:

• Короткий навигационный период - около 3 месяцев [4].

• Толщина ровного льда, возможного 1 раз в 100 лет - 2,5 м.

• Отсутствие устойчивого припая.

• Наличие слабых илистых грунтов, мощность слоя которых может достигать 15 м.

• Большие скорости течения приводят к размыву донного грунта около сооружений, контактирующих с ним.

• Слабо развитая береговая инфраструктура.

• Некоторые нефтегазоносные участки залегают на территории природного заказника.

Именно сложность отмеченных выше особенностей послужила выбором этого региона в качестве расчетного, по сравнению, например, с Северным Каспием, где природно-климатические и иные условия залегания морских месторождений нефти существенно проще.

Совокупность этих условий приводит к неоднозначности выбора рационального типа буровой установки на ранней стадии проектирования, способной безопасно и экономически рентабельно осуществлять бурение

поисково-разведочных скважин.

ПРИЯМАЛЬСКИЙ ШЕЛЬФ

Харасавадское

П-ОВ ЯМАЛ

терновское

БАЙДАР) ГУБА

Ж

I

Южно-Тамбейское

Геофизический

лицензионный

участок

Мугорьяхинское

Севепо-Каменномысское

<

Камеи номысское-море

Салмановский лицензионный участок

Тота-Яхииское

АнтипаютТШское ГАЗОВСКАЯ ГУБА

■В Обское

1БСКАЯ ГУБА

- ОАО <

^^^ у

- ОАО «Нова

1г

»

Рисунок 1 Мелководные месторождения и лицензионные участки ОАО

«Газпром» и ОАО «Новатек»

Проведенный автором анализ мирового опыта эксплуатации различных типов буровых установок, показал, что за рубежом имеется устойчивая многолетняя тенденция увеличения глубины моря и глубины бурения скважин, так как практически все мелководные участки уже освоены. Поэтому строительство мелководных технических средств давно прекращено. Зарубежный опыт можно использовать только частично, так как все установки эксплуатировались, в основном, в менее суровых природно-климатических условиях в районах с относительно развитой береговой инфраструктурой.

В России имеется опыт бурения поисково-разведочных скважин в Обско-Тазовском регионе с помощью плавучего бурового комплекса «Обский-1» (оператор ООО «Газфлот») при глубине моря от 3 до 8 м. На сегодняшний день он находится на консервации, и рассматривается вариант его модернизации в единое самоподъемное сооружение, так как в условиях слабых грунтов, присущих региону, не может быть обеспечена должная устойчивость плавучей погружной буровой установки. ООО «Газфлот» имеет также самоподъемную плавучую буровую установку «Амазон» для глубин моря, начиная с 5 м, которая сдана в долгосрочную аренду на Азовское море.

Кроме того, есть богатый опыт эксплуатации на таких глубинах разведочных искусственных грунтовых и ледовых островов на шельфе моря Бофорта. В дальнейшем, при освоении более глубоководных месторождений, сооружение грунтовых искусственных островов стало экономически невыгодным из-за использования большого количества материалов. Поэтому было принято решение о переходе на использование других типов буровых установок.

На сегодняшний день Российские научно-исследовательские институты и технические университеты с морской направленностью предлагают абсолютно новые архитектурные типы буровых установок. Например, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина предложил для разведочного и эксплуатационного бурения на арктическом мелководье конструкцию самоподъемной мобильной ледостойкой буровой платформы телескопического типа (заявка на патент И.и 2011126812 от 29.06.2011 г.) [5-6].

Таким образом, видно, что для ПРБ на мелководье использовались и предлагаются различные архитектурно-конструктивные типы технических средств. Для выбора рационального варианта буровой установки необходима разработка соответствующей методики проведения сравнительной оценки.

Анализ существующих методик показал, что ни одна из них не адаптирована к выбору рационального типа таких сложных сооружений, как буровые установки.

Наиболее полно методы оценки технико-экономической эффективности плавсредств разработаны для транспортных судов. Большое внимание таким методам уделено в докторской диссертационной работе «Оптимизация судов» академика РАН В.М. Пашина [7]. Основным критерием оценки эффективности судов транспортного флота является стоимость перевозки одной тонны груза. Такой критерий представляется логичным, поскольку он с одной стороны учитывает основную техническую характеристику транспортного судна -провозоспособность, а с другой его капитальные затраты и эксплуатационные расходы.

Было бы логичным в случае ПРБ рассматривать в качестве интегрального критерия - стоимость прироста запасов углеводородов с одной скважины. Однако прирост запасов зависит от геологических факторов. Менее глубокая скважина может дать прирост существенно больший, чем глубокая и наоборот или вообще скважина может оказаться пустой. Но это не означает, что ПРБ было проводить не целесообразно или в этом результате «виновата» буровая установка. Просто это доказательство относительного несовершенства сейсморазведочных работ.

Кроме того, определить стоимость приращенных запасов только по результатам ПРБ принципиально не возможно, поскольку неизвестны затраты на обустройство месторождения и дальнейшую его эксплуатацию.

Нефтегазовые компании используют критерий - стоимость одной

скважины. Для проведения сравнительной оценки различных типов буровых

установок этот критерий не может быть интегральным. Чтобы варианты буровых

установок можно было сравнить, необходимо задавать идентичные условия

9

эксплуатации: гидрометеорологические, инженерно-геологические,

протяженность по стволу скважин, буровое оборудование. Иначе сравнительная оценка не возможна. Таким образом, стоимость скважины будет, в основном, отличаться только разницей капитальных затрат на строительство буровой установки. Именно критерий «Капитальные затраты» и должен входить в состав многокритериальной оценки. Также критерий «Стоимость скважины» не может учитывать такие важные качественные аспекты как, например, безопасность и экология.

В условиях этих неопределенностей оценка вариантов технических средств ПРБ осуществлялась на основании экспертных мнений авторитетных организаций без использования достаточно корректного методологического аппарата.

На сегодняшний день, требования к научной обоснованности, доказательности оценок и принимаемых на их основе управленческих решений существенно выросли. Кроме того, стоимость самих сооружений значительно увеличилась, поэтому и цена ошибки на ранних стадиях проектирования, естественно, также возросла.

В этой ситуации единственным выходом является разработка методики многокритериальной оценки, которая позволяет рассматривать варианты, как с экономической, так и с технической стороны и обязательно учитывать, в какой-то степени нравственные (экология), качественные аспекты.

Именно этой актуальной проблеме посвящена часть диссертационной работы.

Множество публикаций посвящено рассмотрению достаточно общих

вопросов принятия оптимального управленческого решения: Н.Л. Карданская

«Принятие управленческого решения»; Ю.А. Тихомиров «Управленческое

решение»; В.А. Блюмберг, В.Ф.Глущенко «Какое решение лучше? Метод

расстановки приоритетов»; В.В. Розен «Цель - оптимальность - решение.

Математические модели принятия оптимальных решений»; Э.Мушик, П.Мюллер

«Методы принятия технических решений»; А.И. Орлов «Теория принятия

решений»; Т.Саати «Принятие решений. Метод анализа иерархий»; П.Фишберн

10

«Теория полезности для принятия решений» и др. Но необходим универсальный методологический аппарат, адаптированный именно к специфике проектирования таких сложных систем, как буровые установки.

Поэтому целыо настоящей диссертационной работы является разработка методики многокритериальной сравнительной технико-экономической оценки технических средств ПРБ на ранней стадии проектирования, и выбора на ее основе рационального варианта.

В результате выполненных по разработанной методики оценок различных вариантов технических средств ПРБ, оказалось, что при определенных условиях рациональным решением является мелкосидящая самоподъемная плавучая буровая установка (СГГБУ). Именно этот архитектурный тип позволяет исключить две основных проблемы - размыв на мелководье и бурение в условиях слабых илистых грунтов, что, как упоминалось, послужило причиной консервации плавучего бурового комплекса «Обский-1».

Ни в мировой, ни в отечественной практике такие установки специально не проектировались. Минимальная глубина моря для них определялась «от достигнутого» - осадка и безопасный запас на буксировку. Методика проектирования СПБУ отчасти регламентируется Правилами Российского морского регистра судоходства, но в ней не учитывается специфика мелководья.

В связи с этим вторая часть диссертационной работы посвящена актуальной проблеме - особенностям проектирования мелкосидящей СПБУ на ранней стадии и разработке общего алгоритма, учитывающего специфику мелководья. Следует отметить, что СПБУ эксплуатируется в трех принципиально отличных состояниях: при морских операциях - как плавучий объект, при бурении скважин - как гидротехническое сооружение и переходный режим задавливания/извлечения опорных колонн. Это требует учета как теории проектирования плавучих объектов, так и некоторых гидротехнических аспектов, в первую очередь, связанных с взаимодействием с грунтом.

Вопросами проектирования СПБУ занимались:

• O.E. Литонов, докторская диссертация «Решение принципиальных

И

вопросов прочности, надежности и металлоемкости конструкций самоподъемных плавучих буровых установок», 1983 г [8].

• И.М. Берхин, O.E. Литопов, «Усовершенствованная методика расчетов прочности конструкций самоподъемных плавучих буровых установок при ветро-волновых воздействиях», 2013 г. [9].

• Н.И. Галахов, O.E. Литонов, A.A. Алисейчик, Плавучие буровые платформы. Конструкция и прочность. - Л.: Судостроение, 1981 г. [10]

• А.Н. Куликова, диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук «Разработка методов расчета волновой нагрузки, действующей на опорные колонны СПБУ, и качки СПБУ на волнении», 1982 г [11].

• И.М. Шереметов, диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук «Взаимодействие СПБУ с грунтом морского дна», 1992 г [12].

Поскольку эти труды посвящены в основном глубоководным СПБУ, из их результатов рассмотрены только общие методологические подходы к расчетам прочности конструкции при воздействии внешних условий, определения волновых нагрузок и некоторые частные технические решения, которые можно использовать для условий мелководья.

Ведущей организацией по проектированию таких установок является ПАО ЦКБ «Коралл», г. Севастополь (пр. 1540, 15401, 15402, 15402М, Концептуальный проект СПБУ для ускоренного бурения эксплуатационных скважин в мелководных районах с коротким навигационным периодом, Концептуальный проект глубоководной ледостойкой СПБУ (концептуальные проекты выполнены совместно с Крыловским центром). В 2011 г. Крыловским Центром, с использованием наработок автора по настоящей диссертационной работе, совместно с ПАО ЦКБ «Коралл» был разработан концептуальный проект мелкосидящей СПБУ.

В связи с вышеизложенным целыо настоящей диссертационной работы также является разработка:

• алгоритма проектирования мелкосидящей самоподъемной плавучей

буровой установки (МСПБУ) на ранней стадии, учитывающего необходимость

12

обеспечения ограниченной осадки (минимизация масс), проблемы жесткости корпуса при постановке на точку (двойное задавливание) и гидродинамические особенности при движении по мелководью (отсутствие соударения и присоса корпуса к грунту). Также алгоритм должен учитывать обеспечение всех параметров устойчивости МСПБУ при воздействии 100-летних внешних нагрузок от природных факторов.

Достижение целей исследования обусловило необходимость постановки и решения следующих задач:

• Проведение обзора и анализа зарубежного и отечественного опыта создания и эксплуатации технических средств для ПРБ в условиях мелководья.

• Проведение сравнительного анализа и оценки степени пригодности различных архитектурно-конструктивных типов буровых установок для эксплуатации в условиях мелководного континентального шельфа РФ.

• Обоснование необходимости на ранней стадии проектирования формирования методики многокритериальной технико-экономической оценки наиболее адаптированных типов буровых установок для выбора рационального варианта.

• Проведение обзора и анализа возможных методов оценки сложных технических систем в условиях неопределенности.

• Разработка методики выбора рационального типа буровой установки для ПРБ в условиях мелководья на ранней стадии проектирования.

• Апробация разработанной методики на примере Обско-Тазовского региона: проработка наиболее адаптированных к выбранному региону вариантов буровых установок; формирование матрицы критериев оценки; проведение экспертного опроса; обработка экспертных данных; проверка устойчивости полученных результатов.

• Рассмотрение особенностей проектирования на стадии технического предложения мелкосидящей СПБУ, как одного из рациональных вариантов исполнения буровой установки:

V Выбор оптимальной формы корпуса и количества опорных колонн с учетом возможностей судостроительных заводов РФ.

^ Рассмотрение путей обеспечения малой осадки и возможности оптимизации компоновочных решений по верхнему строению.

Разработка алгоритма оценки нагрузки масс и параметров устойчивости.

Рассмотрение специфики проведения морских операций с мелкосидящей СПБУ и разработка путей решения гидродинамических проблем, связанных с передвижением по мелководью.

^ Разработка организационной схемы системы снабжения.

Анализ проблем, возникающих при постановке/снятии мелкосидящей СПБУ с точки бурения скважины, пути их решения.

• Разработка общего алгоритма проектирования и определения общепроектных характеристик мелкосидящей СПБУ на ранней стадии с учетом конструкторских особенностей установки и специфики мелководья.

• Апробация технических решений по проектированию мелкосидящей СПБУ.

Предметом исследования выступают методы:

- оценки сложных технических систем и их адаптация для оценки вариантов технических средств ПРБ;

- проектирования СПБУ, пригодной к эксплуатации в условиях мелководья.

Объектом исследования является деятельность, связанная с

проектированием средств океанотехники.

Научная новизна исследования состоит в следующем: В части разработки методики:

• Впервые разработана методика многокритериальной сравнительной технико-экономической оценки технических средств на ранней стадии проектирования. Она представляет собой синтез метода анализа иерархий Т.Саати для определения весовых коэффициентов (рангов), балльной оценки качественных критериев и аддитивной свертки всех критериев в один интегральный показатель. Методологический аппарат прост для инженерного пользования.

• При разработке методики, автор стремился сделать её универсальной, поскольку выбор вариантов сложных технических систем присутствует не только при ГТРБ, но и на других стадиях освоения месторождения с использованием также исключительно сложных сооружений - добычные платформы, терминалы и т.п. Это удалось в полной мере, поскольку методика прошла апробацию в различных нефтегазовых проектах.

• В рамках методики для корректной обработки экспертных данных применен разработанный автором математический прием «Двойное нормирование», позволяющий привести в единую систему и отнормировать разнородные критерии, имеющие превосходство как при больших, так и при меньших значениях, например, безопасность (лучше, чем выше), и стоимость (лучше, чем меньше).

В части проектирования МСПБУ:

• Разработан алгоритм проектирования МСПБУ, учитывающий необходимость обеспечения ограниченной осадки (минимизация масс), проблемы жесткости корпуса и опорных колонн при постановке на точку (двойное задавливание) и гидродинамические особенности при движении по мелководью (отсутствие соударения и присоса корпуса к грунту). При этом обеспечиваются все параметры устойчивости МСПБУ на донном грунте при воздействии 100-летних внешних нагрузок от природных факторов.

• Автором предложены следующие технические решения:

^ разновысокий корпус МСПБУ, позволяющий уменьшить его массу, не изменяя плавучести;

> компоновочные решения по верхнему строению, позволяющие удифферентовывать МСПБУ без увеличивающего осадку приема балласта за счет минимального перемещения опорно-подъемного устройства, имеющего значительную массу.

> Пассивно-активный метод передвижения МСПБУ - на глубокой воде с использованием мощных океанских буксиров (пассивный метод), в условиях мелководья - придание МСПБУ самоходности за счет установки водометных движителей (активный метод). Это решение позволяет отказаться от строительства мощных, мелкосидящих буксиров, что очень проблематично, а, в ряде случаев практически невозможно, в силу существенно малых диаметров винтов.

Практическая значимость работы

Практическая значимость работы заключается в возможности научно-обоснованно принимать управленческие решения на ранней стадии проектирования сложных технических систем в условиях неопределенности, с учетом всех аспектов- безопасности, экологических, экономических и т.п.

Основные положения и результаты диссертационного исследования апробированы в следующих работах, принятых заказчиками:

• Выбор рационального варианта мелкосидящей СПБУ. Концептуальный проект. Заказчик - Минпромторг РФ, 2010-2011 г.

• Выбор рационального варианта модернизации плавучего бурового комплекса «Обский-1», Заказчик - ООО «Газфлот», 2010-2011 г.

• Выбор места базирования МЛСП «Приразломная» в Кольском заливе для достройки и бетонирования. Заказчик - ОАО «ПО Севмаш», 2010г.

• Подготовка предложений по морским операциям и системе снабжения тендерной установки бурения эксплуатационных скважин на мелководных акваториях. Концептуальный проект. Заказчик - ОАО «ЦКБ Морской Техники «Рубин», 2012 г.

• Выбор рационального типа защиты шлангокабеля от повреждения цепями плавучей полупогружной ПБУ на Киринском месторождении (о.Сахалин), Заказчик - ОАО «Межрегионтрубопроводстрой», 2013 г.

Кроме того, разработанный алгоритм проектирования мелкосидящей СПБУ позволяет уже на ранней стадии проектирования определять главные размерения и оценивать весовые характеристики. По этим данным легко определяются стоимость и продолжительность строительства буровой установки, необходимые для выполнения сравнительного технико-экономического анализа.

Основные результаты диссертационного исследования докладывались на следующих международных и отечественных конференциях:

• Международные конференции по освоению ресурсов нефти и газа Российской Арктики и континентального шельфа стран СНГ (RAO/CIS Offshore 2009 и 2011);

• Научно-техническая конференция «International offshore and polar engineering conference» (ISOPE-2012 г.);

• Научно-техническая конференция XLIV Крыловские чтения, 2011 г.

• 3-я международная конференция нефтегазовой отрасли Арктического региона (AROG-2014).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1. Методика многокритериальной сравнительной технико-экономической оценки технических средств ПРБ на ранней стадии проектирования, и выбор на ее основе рационального варианта.

2. Математический прием «Двойное нормирование», как оригинальный элемент указанной методики.

3. Алгоритм проектирования МСПБУ, с учетом ограничивающих факторов -малая осадка, жесткость корпуса, гидродинамические аспекты движения по мелководью.

4. Технические решения, позволяющие обеспечить минимальную осадку,

осуществить удифферентовку без приема балласта и решить проблемы

оптимального передвижения МСПБУ как в условиях глубокой воды, так и на

17

предельном мелководье.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 13 статей, учебное пособие «Самоподъемные плавучие буровые установки» (2011 г.), аналитический обзор «Самоподъемные плавучие буровые установки. История. Современность. Перспективы» (2013 г). Две публикации в журналах Перечня ВАК РФ. Шесть статей при 100% участии автора. Патенты на изобретение: Пат. 2478752 Российская Федерация, МПК Е 02 В 17/00 (2006.01), Е 02 В 17/02 (2006.01), В 63 В 35/44 (2006.01). Мелкосидящая самоподъемная плавучая установка / Халикова Д.Ф., Обидин Ю.И., Крупнов Г.К., Григорьев A.M.; заявитель и патентообладатель Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU). - № 2011119209/11; заявл. 13.05.2011; опубл. 10.04.2013, Бюл. № 10.; Пат. 2477350 Российская Федерация, МПК Е 02 В 17/02 (2006.01). Ледостойкий буровой комплекс для освоения мелководного континентального шельфа и способ формирования ледостойкого бурового комплекса для освоения мелководного континентального шельфа / Халикова Д.Ф., Алисейчик A.A., Ленский В.Ф., Лившиц Б.Р.; заявитель и патентообладатель Публичное акционерное общество «Центральное конструкторское бюро «Коралл» (UA). - № 2011130362/03; заявл. 20.07.2011; опубл. 10.03.2013, Бюл. № 7.

Патенты на полезную модель: Пат. 136454 Российская Федерация, МПК

Е 02 В 17/02 (2006.01), В 63 В 35/44 (2006.01). Самоподъемная плавучая буровая

установка с двумя буровыми вышками / Халикова Д.Ф., Обидин Ю.И., Крупнов

Г.К., Григорьев A.M., Лившиц Б.Р.; заявитель и патентообладатель Российская

Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и

торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU). - № 2013138073/11;

заявл. 15.08.2013; опубл. 10.01.2014, Бюл. № 1. Пат. 136819 Российская

Федерация, МПК Е 02 В 17/02 (2006.01). Ледостойкая самоподъемная плавучая

установка / Халикова Д.Ф., Обидин Ю.И., Крупнов Г.К., Григорьев A.M., Лившиц

Б.Р.; заявитель и патентообладатель Российская Федерация, от имени которой

18

выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (Щ). - № 2013132879/03; заявл. 17.07.2013; опубл. 20.01.2014, Бюл. №2.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Объем работы составляет 238 стр., включая 46 таблиц, 85 рисунков, 1 приложение. Список литературы представлен 78 источниками.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ АРХИТЕКТУРНО-КОНСТРУКТИВНЫХ ТИПОВ БУРОВЫХ УСТАНОВОК, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В УСЛОВИЯХ МЕЛКОВОДЬЯ

1.1 Классификация морских буровых установок

Морские буровые установки как объекты для разведки и обустройства

морских месторождений представляют собой довольно многочисленную группу сооружений. Для лучшего восприятия всего парка этих сооружений, существуют различные классификации, которые основываются на признаке или совокупности признаков [13]. Основным признаком представленной на рис. 1.1 классификации является мобильность, что позволяет разделять установки на стационарные и мобильные.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Халикова, Дина Флюровна, 2014 год

ЛИТЕРАТУРА

1. «Самоподъемные плавучие буровые установки: история, современность, перспективы». Аналитический обзор.- СПБ: ФГУП «Крыловский государственный научный центр», 2013 г. -206 е., ил.

2. Тимонин A.M., Холодилов В.А. Реализация программы поисково-разведочных работ ОАО «Газпром» на арктическом шельфе РФ // Труды 7-й Международной конференции и выставки по освоению ресурсов нефти и газа Российской Арктики и континентального шельфа стран СПГ (RAO/Cis Offshore 2005) 13-15 сентября 2005 года, Санкт-Петербург - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2005.

3. Вовк B.C., Мандель А. Я., Никитин Б.А., Холодилов В. А. Результаты работ ОАО «Газпром» и подготовка к освоению запасов газа в акваториях Обской и Тазовской губ Карского моря и перспективы разработки месторождений // Труды 7-й Международной конференции и выставки по освоению ресурсов нефти и газа Российской Арктики и континентального шельфа стран СПГ (RAO/Cis Offshore 2005) 13-15 сентября 2005 г. - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2005.

4. Справочные данные по режиму ветра и волнения Японского и Карского морей. - Введен 22.06.09, - СПб: Российский морской регистр судоходства, 2009. -356 с.

5. Громова Г.В., Гусейнов Ч.С. Освоение мелководного шельфа Арктики с применением самоподъемной мобильной ледостойкой буровой платформы телескопического типа // Труды Международной научной конференции GEOPETROL 2012,г. Краков, 2012 г.

6. Гусейнов Ч.С., Мусабиров A.A. Освоение мелководных нефтегазовых месторождений Арктического шельфа с использованием ледостойкой стационарной платформы на моноопоре // Труды Международной научной конференции GEOPETROL 2012,г. Краков, 2012 г.

7. Пашин В.М. Оптимизация судов. - Л.: Судостроение, 1983. - 296 с.

8. Литонов О.Е Решение принципиальных вопросов прочности, надежности и металлоемкости конструкций самоподъемных плавучих буровых установок: автореф. дисс. д-ра техн. наук: 05.08.02 - «Строительная механика корабля»;

[Место защиты: Лениигардкий ордена Ленина кораблестроительный институт]. - Л., 1983. - 40 с.

9. Берхин И.М., Литонов O.E. Усовершенствованная методика расчетов прочности конструкций самоподъемных плавучих буровых установок при ветро-волновых воздействиях» // Научно-технический сборник выпуск №36 -СПб.: РМРС, 2013 г., с. 141 -150

Ю.Алисейчик A.A., Галахов И.Н., Литонов O.E. Плавучие буровые платформы. Конструкция и прочность. - Л.: Судостроение, 1981 г. - 224с.

П.Куликова А.Н. Разработка методов расчета волновой нагрузки, действующей на опорные колонны самоподъемной плавучей буровой установки, и качки самоподъемной плавучей буровой установки на волнении: автореф. дисс. канд. техн. наук: 05.08.01 - «Теория корабля»; [Место защиты: ФГУП «ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова»]. - Л., 1982 г-27с.

12.Шереметов И.М. Взаимодействие самоподъемпых плавучих буровых установок с грунтом морского дна: автореф. дисс. канд. техн. наук: 05.23.02; [Место защиты: Санкт-Петербург, гос. техн. ун-т.]. - СПб., 1992 г - 15с. Глава 1

13. Караев Р.Н., Разуваев В.Н., Портной A.C. Океанотехника и морские операции на шельфе: Учебник для вузов /Под общей редакцией почетного доктора Р.Н. Караева и проф. П.А. Шауба. - СПб.: Моринтех, 2008. - 520 с. : ил.

14. Информационный портал нефтегазовой отрасли - http://www.rigzone.coin/

15.Брюс Дж. К., Джонг Дж. Дж. А., Проектирование и изготовление кессонного острова - морского основания для бурения в море Бофорта // Труды 10-й ежегодной конференции по морским технологиям. 8-11 мая 1978 года, Хьюстон, штат Техас, 1978 г.

16. Доуз Б.И.У., Манчини C.B., Шевалье Жан-Мари Кессонный остров для канадской части моря Бофорта вопросы геотехнического проектирования и строительства // Труды 15-й ежегодной конференции по морским технологиям. 2-5 мая 1983 года, Хьюстон, штат Техас, 1983 г.

17. Грегор Л.К., Комин М.И. Опыт эксплуатации арктического сооружения:

конструкция кессонного острова // Труды 17-й ежегодной конференции по морским технологиям. 6-9 мая 1985 года, Хьюстон, штат Техас, 1985 г.

18. Комин М.И. Конструкция кессонного острова. Первый год эксплуатации // Труды 17-й ежегодной конференции по морским технологиям. 6-9 мая 1985 года, Хьюстон, штат Техас, 1985 г.

19. Джефриз М. ДЖ., Роджерз Б.Т., Стыоарт Х.Р. Строительство островов в канадской шельфовой зоне моря Бофорта // Труды 17-й ежегодной конференции по морским технологиям. 6-9 мая 1985 года, Хьюстон, штат Техас, 1985 г.

20. Морская энциклопедия - http://sea-volki.net/

21. Разработка предложений по рациональным техническим средствам для поисково-разведочного бурения скважин на месторождении Крузенштерновское-море: научно-технический отчет по НИР / ФГУП «Крыловский государственный научный центр». Выпуск № 47723, рук. Ю.И. Обидин; исполн. Г.К. Крупнов [и др.] - СПб, 2014 - 121 с.

22. Переработка исходных данных и представление рекомендаций для оценки технической и экономической целесообразности строительства искусственных ледовых островов на арктическом шельфе для целей разведочного и эксплуатационного бурения на нефть и газ / Экспериментальные исследования процесса намораживания льда и оценка его физико-механических свойств: отчет / Сибирское отделение АН СССР Институт мерзлотоведения. №Гос.рег.01818001674, рук. П.И. Мельников; исполн. P.M. Каменский [и др.] - Игарка, 1982.- 126 с.

23. Преимущества и недостатки ледовых островов / Нефтегазовый бизнес [http://www.bidet-pendant.ru/], 2012.

24. Способы ускорения строительства и обеспечения прочности и устойчивости ледовых островов / Нефтегазовый бизнес [http://www.bidet-pendant.ru/], 2012.

25. Технология возведения ледовых сооружений/ Нефтегазовый бизнес [http://www.bidet-pendant.ru/], 2012.

26. Морские буровые установки - http://www.rig-s.ru/

27. Oil & Gas Industry Glossary of Selected Terms -http://www.dwasolutions.com/images/DWA Oil Gas Glossary.pdf

28.Вербицкий C.B., Григорьев A.M., Крупное Г.К., Минин B.B., Обидин Ю.И. Результаты исследований и разработка проекта защиты погружной плавучей буровой установки «Обская» от размыва морского грунта при действии течения и волнения // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова - СПб. Выпуск 38(322), 2008. с.92-104.

29. Григорьев A.M., Крупнов Г.К., Минин В.В. Новое поколение плавучих буровых установок для России // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова - СПб. Выпуск 38(322), 2008. с. 6 - 24.

30. Симаков Г.В., Смелов В.А., Шхинек К.Н. и др. Морские гидротехнические сооружения на континентальном шельфе: Учеб. - Л.: Судостроение, 1989. -с.:328, ил.

Глава 2

31. Трухалев Р.И. Модели принятия решений в условиях неопределенности. - М.: «Наука», 1981. -258 е.: ил.

32. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Экспертные оценки. - М: «Наука», 1973 - 161 с.

33. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. - М: «Статистика», 1980. - 263 с.

34. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - М: «Наука», 1969. - 368 с.

35.Карданская Н. Л. Принятие управленческого решения. - М: ЮНИТИ, 1999. -407 с.

36. Тихомиров Ю.А. Управленческое решение. - М.: «Наука», 1996. - 278 с.

37. Блюмберг В.А., Глущенко В.Ф. Какое решение лучше? Метод расстановки приоритетов. - Л.: Лениздат, 1982. - 160 с. ил.

38. Розен В.В. Цель - оптимальность - решение. Математические модели принятия оптимальных решений. - М: «Радио и связь», 1982. - 169 с.

39. Мушик Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений. - М: Мир, 1981 .-204 с.

40. Ибрагимов H. М., Карпенко В. В., Коломяк Е. А., Суслов В. И. Эконометрия:

регрессионный анализ // Экономический сервер Сибири: [http://econom.nsc.rU/jep/books/013Zsuslov.zip], 1997г.

41. Митропольский А. К. Техника статистических вычислений 2-е изд., перераб. и доп. - М: «Наука», 1971. - 576 е., с илл.

42. Дрейпер II., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ / пер. с англ. Власенко М., Имамутдиновой Р. Г., Ореховой Н. А. и др. - М: Издательский дом «Вильяме», 2007. - 911 с.

43. Айвазян С.А. Прикладная статистика и основы эконометрики : учебник для экономических специальностей вузов / Айвазян С. А., Мхитарян В. С., Гос. ун-т - Высшая школа экономики. - М.: Юнити, 1998 . - 1022 с.

44. Брандт 3. Анализ данных: Статистические и вычислительные методы для научных работников и инженеров: пер. с англ. / 3. Брандт- М.: Мир, 2003. -686 с.

45. Шатийон Г. Статистика и обработка данных в психологии: [vgam2004.narod.ru> ттр^а^оЬг^ос], 1977 г.

46. Маркин Ю.П. Математические методы и модели в экономике: Учебное пособие / Ю. П. Маркин. - М. : Высшая школа, 2007. - 422 с.

47. Батракова Л.Г. Теория статистики: Учебное пособие / Л.Г. Батракова. - М.: КНОРУС, 2013.-528 с.

48. Аксенов Л.Б. Современные проблемы науки и техники: Метод. Указания. -СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2008. - 54 с.

49. Орлов А.И. Теория принятия решений: Учебное пособие. - М: Изд. «Март», 2004.-656 с.

50.Берж К. Теория графов и ее применения / под ред. И. А. Вайнштейна, пер. с фр. А. А. Зыкова. - М.: Изд. иностр. лит., 1962. - 320 с.

51.Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. / пер. с англ. Р.Г. Вачнадзе. - М.: «Радио и связь», 1993 г. - 278 с.

52. Фишберн П. Теория полезности для принятия решений. Часть II и III. - М., 1978.- 155 с.

53. Дмитриевский А.Н. (ИГТНГ РАН), Караганов В.В. (Минэнерго РФ), Кульпин

Л.Г. (ИГП-ГГ РАН, ООО «НИПИморнефть»), Симонов Ю.А. (ФГУП «ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова») Шельф России в перспективе добычи углеводородов до 2030 года // Нефтяное хозяйство. 2008. - с. 4-8.

54. Ахмедсафин С.К., Мирзоев Д.А., Шилов Г.Я., Ибрагимов И.Э. Системный подход при создании единого производственно-технического комплекса освоения ресурсов углеводородного сырья экваториальной группы месторождений Обской и Тазовской губ и сопредельной суши: Сб. докладов 4-й международной конференции ROOGD-2012 (10-11 октября 2012 г.). - М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2013.-е 177 - 188.

55. Агаджанянц И.Г., Вовк B.C., Дзюбло А.Д., Мартиросян В.Н., Никитин Б.А., Рабеи И.В. Комплексирование данных глубоководной сейсморазведки 3D и сейсмосъемки в переходной зоне суша-море для решения геологических задач на месторождении Варандей-море. // Труды 4-й Международной конференции и выставки по освоению ресурсов нефти и газа Российской Арктики и континентального шельфа стран СПГ (RAO/Cis Offshore 1999), Санкт-Петербург- СПб.: ХИМИЗДАТ, 1999.

56. Бачурин A.A., Лебедев A.B. Новая технология 2D- и 30-сейсморазведки для арктических морей: Сб. докладов 4-й международной конференции ROOGD-2012(10-11 октября 2012 г.).-М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2013.-е ИЗ - 118.

57. Официальный сайт компании ОАО «Новатек» / Годовой отчет компании ОАО «Новатек» за 2013 г. - http://www.novatek.ru/ru/investors/reviews/

58. Официальный сайт компании ОАО «НК«Роснефть» / Годовой отчет компании ОАО «НК «Роснефть» за 2012 г. http.7/www.rosneft.ru/Investors/statements_and_ presentations/annual reports/

59. Мурадов K.B Морские проекты ОАО «ЛУКОЙЛ» // Труды 8-й Международной конференции и выставки по освоению ресурсов нефти и газа Российской Арктики и континентального шельфа стран СПГ (RAO/Cis Offshore 2007), Санкт-Петербург - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2007.

60. Андрианов В. Шельф Лукойла // Нефтегазовая вертикаль. Выпуск №4, 2014. -с. 35-39.

61. Общая пояснительная записка: отчет по ОКР: МСПБУ.ЭЗ.КРЫЛОВ.360036.002ПЗ / ФГУП «ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова», рук. Ю.И. Обидин; исполн. Г.К. Крупнов, Д.Ф. Халикова [и .др.]. - СПб, 2011. - 127 с.

62. Правила классификации, постройки и оборудования плавучих буровых установок и морских стационарных платформ. Введен. 01.03.2014. - СПб.: Российский морской регистр судоходства, 2014. - 483 с.

63.: Информационный портал по логистике, транспорту и таможне -http://www.logistic.ru/

Глава 3

64. Внешние нагрузки. Расчет: отчет: МСПБУ.ЭЗ.Коралл.360030.002РР / ЦКБ «Коралл», рук. Ю.И. Обидин; исполн. A.A. Алисейчик [и .др.] - Севастополь., 2011.- 14с.

65.Опорно-подъемное устройство. Расчет ветро-волновых нагрузок: отчет: МСПБУ.ЭЗ.Коралл.360033.001РР / ЦКБ «Коралл», рук. Ю.И. Обидин; исполн. A.A. Алисейчик [и .др.] - Севастополь., 2011. - 13 с.

66. InnoRig 21C-The super safe jack-up of the future // Offshore Technology International [http://www.offshore-publication.com], 2012 r.

67. Витрик В.Г., Лившиц Б.Р., Яремийчук P.C., Ясюк B.H. Самоподъемные плавучие буровые установки: Учебное пособие. - Львов: Центр Европы, 2011. -436 стр., 268 ч.б. ил.

68.Modelling and analysis of marine operations / Det Norske Veritas - Введен 04.11, 2011.-150 с.

69.Нагрузка масс. Расчет: отчет: МСПБУ.ЭЗ.Коралл.ЗбООЗО.ОЮРР / ЦКБ «Коралл», рук. Ю.И. Обидин; исполн. A.A. Алисейчик [и .др.] - Севастополь., 2011.- 17с.

70. Клюйков Е. Ю. Инженерная океанология: Учебное пособие. - СПб.: Изд. РГГМУ, 1999,-294 с.

71. Завьялов В.К., Лаппо Д.Д., Стрекалов С.С. Нагрузки и воздействия ветровых волн на гидротехнические сооружения. Теория. Инженерные методы. Расчеты.

- Л.: Изд. ВНИИГ, 1990.-432 с.

72. Правила разработки и проведения морских операций. - Введен 28.05.10. -СПб: Российский морской регистр судоходства, 2010.- 123 с.

73. Разработка требований РМРС к расчетам буксировочного сопротивления и требуемой тяги буксира, буксирному устройству, буксирам, составлению инструкции для капитанов и руководителя операции: технический отчет / ФГУП «Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А.Н. Крылова», рук. К.Е. Сазонов; исполн. Л.Г. Щемелинин [и .др.]- СПб, 2012 г. -34 с.

74. Артюшков Л.С. Определение буксировочного сопротивления понтонов прямоугольных форм // Международный симпозиум по гидродинамике судна, посвященный 85-летию со дня рождения А.М.Басина. - СПб, 1995г. -с. 146153.

75. Папин А.Г. Предложение новой редакции раздела 4.3 «Расчёт буксировочного сопротивления, выбор тактики буксировки и расчёт буксирных линий» Правил разработки и проведения морских операций. - СПб.: РМРС, 2010.

76.Мастрюков С.И. Имитационное моделирование статистических характеристик окоп погоды в интересах информационной поддержки планирования морских операций // Навигация и гидрография. Выпуск №8. - СПб, 1999. - с. 34-42.

77. Мастрюков С.И. Имитационное моделирование временных рядов штормов и окон погоды по ветровым условиям // Метеорология и гидрология. Выпуск №4. - СПБ: ФГБУ «Научно-исследовательский центр космической гидрометеорологии «Планета», 2013 г. - 68 с.

78. Результаты модельных испытаний по определению буксировочного сопротивления, в том числе при движении по мелководью: научно-технический отчет. Выпуск № 45828 / ФГУП «ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова», рук. Ю.И. Обидин, исполн. Л.Г. Щемелинин [и .др.] - СПб, 2011. - 32 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Типы грунтовых искусственных островов

Грунтовые острова с неукрепленными откосами

Такие острова применяются только на малых глубинах в условиях чистой воды для разведочного бурения, поэтому нет необходимости в течение длительного времени предохранять рабочую площадь от действия волновых и ледовых нагрузок. Неукрепленные откосы имеют естественный уклон порядка 1:20, что требует значительного объема грунтового материала в связи с тем, что значительная часть грунта из-за погодных условий может быть потеряна при намыве. Кроме того, уже в процессе эксплуатации сооружения возможные ошибки в прогнозах размыва откосов устраняются дополнительной отсыпкой грунта.

Искусственный разведочный остров с неукрепленными откосами «Issungnak», компании ESSO (Канада), строился в течение трех лет с 1978 по 1980 гг. в море Бофорта.

Строительство выполнялось методом гравийной засыпки, поднимаемой с морского дна с применением земснаряда BeaverMackenzie. Грунт закачивался по плавучему трубопроводу со скоростью от 40 ООО до 70 ООО м в сутки в целях превышения скорости размыва откосов. При производстве работ негативное влияние оказывало волнение моря, во время шторма размывалось порядка 20 ООО - 30 000 м3 в сутки. К 1980 г. объем намытого грунта, при глубине моря в месте строительства 19 м и диаметре острова 100 м, составил 4 600 000 м . Сооружение острова «Issungnak» методом намыва и его поперечное сечение, представлены на рис. П.1 и П.2.

Рисунок П.1 - Сооружение искусственного острова «Issungnak» методом

намыва

Радиус - 50 м

50 м

Защитный

пляж

Песок, гравий и т.п.

20 40 М I._ . I_I_I

»0.0

I ¿лт в А

Рисунок П.2 Поперечное сечение искусственного острова «Issungnak»

Возведение острова методом намыва относится к подводным земляным работам, которые причиняют значительный ущерб флоре и фауне акватории. Загрязненные частицы грунта при разработке земснарядом могут перемещаться на значительные расстояния от места разработки и загрязнять придонные слои вод. Таким образом, строительство острова методом намыва без укрепления откосов не является экологически и экономически приемлемым.

Отсыпаемые острова с укрепленными откосами

При глубинах до 5 - 6 м и более рациональным становится применение островов с укрепленными откосами, уклон которых обычно принимается равным от 1:2 до 1:5.Для такого типа острова важным является вопрос выбора крепления, в качестве которого может использоваться каменная наброска, наброска из бетонных блоков, заполненные песком мешки из синтетического материала, металлические маты или шарнирно соединенные бетонные плиты. В ледовых

условиях, одним из рациональных типов крепления периметра островов является применение мешков наполненных цементным раствором, состоящим из одной части цемента и четырех частей инертных материалов. При этом мешки сверху защищаются сеткой из канатов, цепей или другими способами.

Примером отсыпаемого острова с укрепленными откосами служит остров «SagDelta 7»диаметром 107 м, компании ЗоЫоСот^исИоп.Со., сооруженный в 1980 г. в заливе Прудхо моря Бофорта. При строительстве гравийная насыпка с прибрежного карьера доставлялась грузовиками в порт ПрудхоБэй, перегружалась при помощи конвейеров на баржи, далее баржи буксировались на 16 км к месту строительства для отсыпки.

Отсыпанные откосы покрывались фильтрующим покрытием по всему склону от дна моря до рабочей площадки и обкладывались по всему периметру острова мешками с песком объемом 1,5 м3каждый. В качестве ткани для мешков и фильтрующей подстилки было применено полипропиленовое полотно. В основании откоса и среднем уровне воды были уложены дополнительные слои мешков. Общий вид искусственного острова «8а£Оека 7» и его поперечное сечение, представлены на рис. П.З и П.4.

*

I

к

Рисунок П.З Общий вид искусственного острова «SagDelta 7»

!_ Диаметр -

Г 98 м

Фильтрационное полотно

4,5 -6м

УШ//////А

Бер^а из м'ешцон с

Морское дно

Рисунок П.4 Поперечное сечение искусственного острова «8а§Пека 7»

Для ограничения распространения повреждений периметр острова в пределах откосной части был разделен на отдельные секции с помощью труб Лонгарда через каждые 30 градусов. Трубы представляли собой мешок диаметром 0,9 м, изготовленный из полиэтилена и заполненный гравием. Эти трубы обладали значительно большей массой, чем отдельные мешки. Они использовались для стабилизации покрытия, локализации распространение повреждений крепления в пределах каждой секции и препятствия перемещению высыпавшегося материала вдоль откоса.

Намывные острова с укрепленными откосами

Сооружение намывных островов осуществляется в летний период. При их создании используются земснаряды, которые забирают грунт из морского карьера и по плавучему трубопроводу подают его к месту строительства. В практике освоения месторождений на Каспийском море для крепления откосов намывных искусственных островов был применен метод, при котором, на намытый первоначальный профиль в зону уреза воды укладывалась каменная призма. При создании первоначального профиля намывался дополнительный объем грунта, исходя из тех соображений, что в дальнейшем будет происходить переработка профиля, при которой грунт с верхней части надводного и подводного откосов будет перемещаться к подошве и произойдет уполаживание откоса до проектной

величины.

Объем дополнительного фунта принимался с учетом возможного отмыва мелких фракций грунта, в 1,5 раза большим расчетного объема. Многолетний опыт эксплуатации сооружений в этом районе показал, что в определенных условиях такое решение защиты откоса может считаться рациональным.

В условиях Канадского сектора моря Бофорта в 1973-1976 гг. часть мелководных островов для разведочного бурения (глубины 1,5-2,1 м) была возведена из местных донных илов (острова Ас^оБ-28, Ас^оР-25, Ас1§о.1-27). Однако, эксплуатация островов из ила, при этом возведенных на донных морских илистых основаниях, была возможна только в зимнее время в замороженном состоянии грунта. При малых глубинах в замороженном состоянии донные илы и возведенные из них искусственные острова, обладали достаточной прочностью и выдерживали напор льда. При этом для исключения оттаивания или разжижения илистого грунта буровые установки устанавливались на гравийные подушки.

Сооружение острова способом намыва наносит ущерб рыбному хозяйству в случае перемещения земснарядами больших объемов грунта с морского дна, также ущерб морской флоре и фауне. Достоинством такого способа можно назвать отсутствие необходимости транспортировать строительные материалы с берега на большое расстояние (от 150 до 450 км).

Первым искусственным островом в море Бофорта был «1ттегкВ-48» диаметром 46 м, компании 1трепаЮП (ЕЭБО),сооруженный в 1973 г. посредством намыва с морского дна гравийного основания высотой 2,4 - 3 м. Общий вид искусственного острова «1ттегкВ-48» » и его поперечное сечение, представлены на рис. П.5 и П.6.

Рисунок П.5 - Общий вид искусственного острова «1ттегк В-48»

-60 х150 м

1 м Илистый грунт 15 3 _1

Берма из мешков с песком

Рисунок П.6 Поперечное сечение искусственного острова «1ттегк В-48»

При строительстве островов на незначительных глубинах в районах, где образование ледового покрова и его подвижка незначительна, проблем, связанных с наползанием льда на откос острова, практически не возникает. С выходом на большие глубины в районы, где имеются частые подвижки льда, вокруг острова образуется поле торошения, которое представляет угрозу рабочей площадке с технологическим оборудованием. Но, при определенных условиях, поле торошения может сесть на дно и образовать по периметру острова своеобразный защитный барьер из нагроможденного льда.

Благоприятное влияние поля торошения на общую устойчивость острова привело к тому, что откосы стали проектировать таким образом, чтобы поле торошения садилось на специальный защитный пляж на откосе острова. Типы откосов искусственных островов с защитным пляжем и традиционным креплением показаны на рис. П.7.

Защитный гшх

Рисунок П.7 -Типы откосов искусственных островов.

Вверху - с защитным пляжем, внизу - с традиционным креплением Впервые такая защита была применена в 1976 г. в конструкции острова «ArnakL-ЗО», компании ESSO Resources (Канада). Донные грунты в месте строительства острова были сложены 8 м слоем суглинка под слоем мелкозернистого песка. Данный верхний слой песка был транспортирован через 500 м плавучий трубопровод в течение 36 дней. При глубине моря в месте установки 8,5 м для строительства острова диаметром 46 м и заложением откосов 1:20 было использовано 1 500 ООО м3 песка.

Этап строительства искусственного острова «Атак L-ЗО», и его поперечное сечение, представлены на рис. П.8 и П.9.

Рисунок П.8 Этап строительства искусственного острова «Агпак Ь-30»

| Диаметр -

4,5 - 6 м

45 м

Защитный пляж

1 ФильтрацйоннЬе , • , =—-

----|•50

•щ/лотяо и мецгки .с .

.' Лесок и гравий '

Уровень моря

Рисунок П.9 Поперечное сечение искусственного острова «Агпак Ь-30»

Остров с вертикальным креплением периметра

Одним из современных типов конструкций искусственных островов является остров с вертикальным креплением периметра, что позволяет сооружать более компактные конструкции, чем острова с укрепленными или неукрепленными откосами. Для крепления периметра применяются железобетонные массивы-гиганты, металлический шпунт или другие решения, подобные используемым в портовом строительстве.

Такой тип конструкции острова был применен в 1985 г. при строительстве «М1йе1р1а1е» в Германском секторе Северного моря.

Крепление периметра острова было выполнено из непроницаемой шпунтовой стенки размерами в плане 70 х95м, оборудованной с трех сторон дефлекторами волн, наклоненными на 1м к морю. Забивка шпунтовых свай и уплотнение отсыпанных материалов производилась вибратором с целью уменьшения шума, т.к. месторождение находится на территории природного заповедника. Максимальная высота шпунтовой стенки над средним уровнем моря на западной стороне составляет 10м. Суммарный объем материала (песок, дробленая горная порода, сталь, цемент), использованного для строительства составил около 115 ООО т.

Остров оборудован гаванью размерами 50x20 м, рассчитанной для приема судов с осадкой 1,5 м. Гавань защищена шлюзом, ворота которого оснащены электроприводом и могут опускаться для блокирования утечек нефти из резервуара.

Общий вид искусственного острова «М1ие1р1а1е» представлен на рис. П.10.

Рисунок П. 10 Общий вид искусственного острова «МШе1р1а1е» На рис. П.11, представлена аналогичная конструкция острова, примененная в 2002 г. в мелководной зоне Казахстанского сектора Каспийского моря на месторождении Кашаган. Размеры острова в плане 130х90 м, глубина моря 3,5 м.

Рисунок П.11 Островное основание на месторождении Кашаган

Негативным явлением для освоения этого месторождения явилось воздействие льда на остров: происходит недопустимое поднятие наслоенного льда, опирающегося на дно, скапливающегося и наваливающегося на конструкцию. Под тяжестью лед уплотняется, что препятствует его таянию, сокращая период навигации вокруг острова. Образование торосов на длительный период времени может привести к невозможности работы судов снабжения, что приведет к остановке производства. Наглядная иллюстрация ледового воздействия на искусственный остров месторождения Кашаган представлена на рис. П.12. С тем же самым явлением столкнулись при обустройстве месторождения им. Ю.Корчагина зимой в 2009-2010 годах.

Рисунок П.12 Воздействие льда на искусственный остров месторождения

Кашаган

Эффекта навала торосов можно частично избежать путем устройства ограждающих периферийных дамб из скального материала, но это решение требует дополнительных значительных капитальных вложений.

Острова композитного типа

Искусственный остров композитного типа представляет собой подготовленное грунтовое основание (берму), на которое устанавливается металлическая или железобетонная конструкция (это может быть специально изготовленный понтон, переоборудованная баржа, фрагмент корпуса судна и др.). При возведении искусственных островов композитного типа удается значительно уменьшить необходимый объем грунта и обеспечить эффективную защиту острова от воздействия волн и льда. Вне зависимости от конструкции верхней части композитного острова, его основанием всегда является подводный грунтовый остров, верх которого не доводится до уровня воды.

Общий вид и принципиальная конструктивная схема искусственного острова «Е880СК1», построенного для разработки месторождения в море Бофорта, представлены на рис. П.13 .

Рисунок П.13 Искусственный остров «Е880 СШ»

Верхняя часть острова образована из восьми металлических понтонов, с помощью которых получена восьмиугольная площадка. Каждый понтон весит около 1000 т, имеет длину 43 м, высоту 12,2 м, ширину по верху 7,3 м и ширину по низу 13,1 м. Понтоны установлены на подводное грунтовое основание, верх которого расположен на 9 м ниже уровня моря, в связи с чем облегчается защита бермы острова от размыва. С помощью восьми стальных канатов диаметром 76 мм, подвергнутых натяжению, понтоны соединены в единую достаточно жесткую пространственную конструкцию, образованное пространство заполнено песком, объемом - 2 ООО ООО м3.

В зимнее время вокруг острова на берме и надводном откосе образуется поле торошения, которое садится на грунт и тем самым увеличивает устойчивость сооружения на сдвиг.

Поперечное сечение искусственного острова «ЕББОСШ» представлено на рис.П.14.

-WAVE & ICE DEFLECTOR WATSR BAUAST-

•BER/Л -SEA BOTTOM

Рисунок П. 14 Поперечное сечение искусственного острова «ESSO CRT»

После завершения бурения понтоны могут быть демонтированы для использования на следующем острове. Берма, каменная наброска и ядро, как правило, оставляются па месте.