9353

РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В ФГБОУ ВО «МОСКОВСКИЙ АРХИТЕКТУРНЫЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ)» НА КАФЕДРЕ АРХИТЕКТУРЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ

Научный руководитель:

кандидат архитектуры, профессор

Чистяков Константин Юрьевич

Официальные оппоненты:

Поморов Сергей Борисович

доктор архитектуры, профессор ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет

им. И.И. Ползунова», директор института архитектуры и дизайна, заведующий кафедрой архитектуры и дизайна,

Снитко Александр Владимирович

кандидат архитектуры, доцент ФГБОУ ВО «Ивановский государственный политехнический университет»,

доцент кафедры архитектуры и строительных материалов

Ведущая организация:

ФГБОУ ВО «Уральский государственный архитектурно-художественный университет имени Н.С. Алфёрова»

Защита состоится «13» декабря 2022 г. в 13-00 час. на заседании Диссертационного совета Д 212.162.07 при ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, д. 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» и на сайте: www.nngasu.ru

1

Общая характеристика работы.

Актуальность темы исследования. Постоянный рост энерговооружения ведущих экономик мира определяет высокий спрос на энергоресурсы. При этом общая доля нефти в мировом топливно-энергетическом балансе на сегодняшний день составляет более 70%. Постепенное истощение месторождаений углеводородов на суше вынуждает разрабатывать шельфовые запасы1. Несмотря на то, что бурение скважин в акваториях значительно дороже чем на суше, уже сегодня на добычу из морских месторождений приходится около 30%. Из всей площади шельфового дна перспективны для добычи нефти около 21% ( 75 млн.

км²), а разведанные запасы составляют около 250 млрд. т.

Помимо других2 технических средств и способов добычи все большее распространение получают морские нефтедобывающие комплексы3 (далее - МНК), более известные, как нефтедобывающие платформы. Сегодня в Мире насчитывается порядка 1500 МНК, а в акваториях РФ функционируют 28 МНК, и их количество неуклонно растет.

Также, регулярно и достаточно активно проводятся мероприятия по выводу МНК из эксплуатации. Так, только с 2015 года около 200 единиц МНК закончили свою работу на мировом шельфе. Очевидно, что чем больше растет число МНК, вводимых в строй, тем больше таких объектов будет выводиться из эксплуатации через определенное время.

Стоимость МНК варьируется в пределах от 2 до 5 млрд. долларов. А стоимость вывода их из эксплуатации, в зависимости от размера месторождения и способа – от 1 до 10 млрд. долларов. Цифры свидетельствуют о том, что это чрезвычайно дорогостоящие объекты, от эффективного проектирования, строительства и эксплуатации которых на всех стадиях и этапах напрямую зависит успех коммерческой деятельности мощных корпораций, экономические и стратегические успехи стран.

В рамках настоящей работы такие объекты рассматриваются с точки зрения возможности их использования для новых функций после завершения срока их эксплуатации по первоначальному назначению.

1Шельф (шельфовая зона) – продолжение береговой платформы под водами океанов

2Плавучие суда и баржи для добычи нефти

3Гидротехнические сооружения для добычи нефти.

3

выделяющей их из ряда прочих промышленных зданий и сооружений. Предполагается, что такой подход может сформировать системный взгляд на проведение конверсии МНК с архитектурной точки зрения.

Теоретическая база исследования разделена на архитектурные и инженернотехнологические вопросы.

к архитектурным относятся исследования в области адаптации МНК к новым условиям эксплуатации (В.И. Богоявленский, П.К. Калашников, Н.И. Руденькая), конверсии индустриального наследия (Ю.В. Алексеев, Д.А. Буззубцев, А.Ю. Мурунов, О.В. Орельская, Л.О. Титова, Д.С. Чайко, А.А. Яковлев, В.А. Яровой), проектированию водных объектов (З.И. Гайворонская, И.С. Экономов), архитектурных типологии (В.И. Вершинин, А.Л. Гельфонд, Е.Б. Морозова) и формообразования (Н.В. Жданов, А.В. Иконников, И.Б. Литинецкий, Р. Муллагильдин, И.С. Ожиганова, Г.Ю. Сомов, Н.А. Сапрыкина, М.В. Шубенков,), устойчивой архитектуры (А.В. Баженов, Г.В. Есаулов, В.И. Иовлев).

к инженерно-технологическим относятся исследования в области освоения нефтяных шельфовых месторождений (М.Д. Белонин, С.А. Вершинин, А.Н. Дмитриевский, В.М. Глонти, Р.Г. Касаткин, Д.А. Мирзоев), проектирования и строительства МНК (А.И. Антипов, Е.П. Воронина, Р.И. Вяхирев, М.М. Гришин, Т. Доусон, А.А. Коршак, Л.Б. Листенгартен, Э.М Мовсумзаде, Б.А. Никитин, И.О. Сочнева, С.М. Слисский), вывода МНК из эксплуатации (В.И. Богоявленский,

Е.А. Гаврилина, Е.Л. Пармухина, Sean B Hecht, P. Marks, B. Twomey, N. A. Wan).

Объект исследования – адаптируемые к новым функциям МНК (адаптируемые МНК), в дальнейшем по тексту – АМНК.

Предмет исследования – особенности проведения архитектурной конверсии МНК на основе выявленных принципов их формирования.

Границы исследования. Географические границы исследования охватывают поверхность мирового океана, относимую к понятию шельфовых зон. Хронологические границы: с начала ХХ века по настоящее время. Типологические границы включают: морские стационарные комплексы гравитационного и свайного типов; самоподъемные и полупогружные комплексы.

Цель исследования – определить научную базу архитектурного проектирования АМНК.

4

Основные задачи исследования.

1.Определить географию размещения МНК в России и Мире как потенциального резерва создания АМНК.

2.Обосновать конверсию МНК (преобразования их в АМНК) как эффективную альтернативу мероприятиям по утилизации и консервации подобных объектов.

3.Изучить конструктивные особенности МНК, сформулировать критерии эффективности их преобразования в АМНК, определить типы МНК, которые наиболее пригодны для конверсии.

4.Выявить и классифицировать приёмы объёмно-планировочной организации АМНК, определить основные научно обоснованные принципы их архитектурного формирования.

5.Разработать алгоритм вариантного объёмно-планировочного моделирования АМНК и апробировать результаты теоретической части исследования в процессе экспериментального проектирования.

Гипотеза исследования. МНК, выводимые из эксплуатации по ряду причин, возможно использовать в новом функциональном качестве и для развития морской инфраструктуры. Предполагается, что адаптация МНК может сократить издержки на их утилизацию и консервацию, улучшит состояние окружающей среды, экономику прибрежных зон и шельфовых территорий.

Научная новизна исследования состоит в том, что:

АМНК впервые системно рассматриваются с архитектурной точки зрения;

комплексно изучаются вопросы экологической, экономической и социальной эффективности создания АМНК;

определены фундаментальные научные принципы архитектурного формирования АМНК;

в данной научной работе проблема создания АМНК решается при помощи архитектурного моделирования, на основе исследования конструктивных особенностей МНК, функциональных направлений конверсии, объемнопланировочных приёмов и основных принципов архитектурного формирования АМНК.

Теоретическая значимость исследования заключается в рассмотрении АМНК с точки зрения архитектурно-инженерных сооружений, имеющих свою

5

особенную логику функционального и объёмно-планировочного построения и не попадавших ранее в рамки научных исследований.

Практическая значимость исследования. Утилизация и консервация МНК имеют ряд значительных экологических и экономических недостатков. Конверсия МНК (преобразование их в АМНК) с точки зрения создания устойчивых архитектурных объектов позволит минимизировать экологические риски за счёт постоянного контроля ситуации персоналом и обеспечит пролонгированный финансовый доход.

Проведённый анализ возможного функционального назначения АМНК и сформулированные в работе приёмы объёмно-планировочной организации и принципы архитектурного формирования таких объектов могут быть использованы институтами и проектными организациями в качестве основания для выработки новых подходов к проектированию нефтяных установок следующего поколения, а также при составлении технических заданий.

Помимо этого, упомянутые выше позиции могут быть использованы в процессе реального проектирования АМНК, а также в учебном процессе (курсовое проектирование и выполнение выпускных квалификационных работ на архитектурных кафедрах МАРХИ, ННГАСУ, НГУАДИ и других университетах и институтах).

Методология исследования основывается на:

сборе информации, ее анализе и синтезе;

графоаналитическом методе;

диаграммном анализе;

методах прогнозирования и аналогии, используемых при анализе географии добычи морской нефти в России и Мире;

типологическом и функциональном анализе всех составляющих частей МНК;

сравнении типов МНК с точки зрения критериев эффективности их преобразования в АМНК;

консолидации полученных данных.

Положения, выносимые на защиту:

обоснование эффективности создания АМНК;

приёмы объёмно-планировочной организации АМНК;

6

принципы архитектурного формирования АМНК, как особого рода архитектурно - инженерных сооружений;

вариативное объёмно-планировочное моделирование АМНК.

Степень достоверности и апробация результатов исследования:

Результаты работы были опубликованы в 10 статьях, в том числе 3 – в научных периодических изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России. Положения работы представлены на Научно-практических конференциях ННГАСУ, МАРХИ и НГУАДИ в 2012-2022 годах.

Апробация результатов и выводов работы проводились на кафедре «Архитектура промышленных сооружений» МАРХИ в рамках учебного процесса, курсового архитектурного проектирования и выполнения выпускных квалификационных работ по направлению подготовки 270100 «Архитектура».

Объем и структура работы. Диссертация состоит из одного тома, который содержит введение, три главы, основные выводы, список литературы, источники иллюстративного материала – объёмом 152 страницы и демонстрационные материалы (приложения) – объёмом 31 страница.

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы, связанная с ростом числа МНК и, как следствие этого, с необходимостью вывода всё большего их числа из эксплуатации через определённые интервалы времени. Отмечены чрезвычайная дороговизна таких сооружений, большой запас их конструктивной прочности, а также возможность архитектурного преобразования некоторых МНК и их способность к принятию новой функции. При этом выявлено отсутствие системного подхода к конверсии и необходимость его формирования.

Определены цели, задачи, объект, предмет и границы исследования, теоретическая и практическая значимость, положения, выносимые на защиту, методология и методы исследования.

Первая глава «Морской нефтедобывающий комплекс с точки зрения его способности к восприятию новых функций» начинается с изучения географии распространения МНК в России и Мире. Составлены диаграммы распространения запасов морской нефти и концентрации МНК по регионам России и Мира. На основании диаграммного анализа выявлены территории с потенциально высоким

7

количеством выводимых из эксплуатации МНК:

В Мире – Северная Америка, Средний Восток, Азиатско-Тихоокеанский регион.

В России – Балтийское, Чёрное, Азовское, Каспийское, Охотское моря. Опираясь на исследование профессора Богоявленского В. И., изучен опыт

вывода МНК из эксплуатации. Выявлена динамика нарастания этого процесса. Проведен графический анализ динамики изменения парка МНК (на примере

Мексиканского залива, как одного из наиболее динамично развивающихся регионов по данной тематике). Согласно данному анализу в Мексиканском заливе уже существует проблема с выводом МНК из эксплуатации (число ликвидируемых МНК превышает число действующих). Несмотря на меньшие производственные объёмы в области разработки шельфовых месторождений, в России также можно спрогнозировать назревающую проблему с выводом МНК из эксплуатации.

Рассмотрены способы вывода МНК из эксплуатации, применяемые в современной практике: утилизация (полная ликвидация установки с последующей сортировкой и переработкой разобранных частей на суше) и консервация (снятие с комплекса надпалубного строения при сохранении опорной конструкции в море).

В качестве альтернативы утилизации и консервации предложена конверсия МНК, примеры которой уже известны из мирового опыта.

Под архитектурной конверсией МНК понимается изменение функционального назначения сооружения, что ведёт к трансформации объёмнопланировочных, архитектурно-стилевых и конструктивных характеристик объекта.

Обосновано преимущество конверсии перед утилизацией и консервацией с точки зрения экологии, экономики, трудозатрат, затраченного времени, социологического и технологического аспектов.

Изучены причины вывода МНК из эксплуатации на примере международного опыта. Выделены следующие причины: моральный и физический износ, истощение месторождения, форс-мажорные обстоятельства. Определено, что мероприятия по конверсии МНК наиболее уместны в случаях их морального

8

износа и истощения месторождения.

Исходя из положения ГОСТР 54483-2011 об обосновании и выборе способов вывода МНК из эксплуатации, одним из определяющих факторов при завершении основной деятельности МНК являются его конструктивные особенности. В связи с этим подробно изучены структура, тектоника и функции надпалубных строений и опорных конструкций МНК.

Под надпалубными строениями понимаются оборудование и конструкции, обеспечивающие функционирование МНК по его назначению, установленные на опорную часть.

Выделены следующие функциональные модули МНК:

производственный;

обслуживающий;

вспомогательный.

Представлены схемы размещения их на месторождениях:

на одной палубе;

на разных палубах, но объединённых между собой переходами;

на отдельно стоящих палубах.

Сделано заключение, что надпалубные строения спроектированы для строго определенной функции, и их адаптация для новых условий эксплуатации МНК в целом нецелесообразна. Однако, фрагменты верхних строений, такие как: жилой блок, вертолетная площадка, причальные системы, энергетическое и инженерное оборудование, складские объекты, не загрязненные производственными процессами или поддающиеся легкой очистке, могут быть использованы при конверсии.

Под опорными конструкциями понимаются системы удержания МНК «на плаву» в определенном месте с ограничением смещений в заданных параметрах, обеспечивающие их устойчивость против внешних воздействий, а также сама палуба, предназначенная для установки различных надпалубных строений.

Опорные конструкции подразделяются на стационарные и передвижные. Стационарные делятся на:

каркасные (эстакады, сквозной конструкции);

гравитационные (ледостойкие, неподвижные).