Глава 2. Гравитационные платформы и глубоководные эксплуатационные системы

2.1. Гравитационные платформы

Еще одной разновидностью нефтяных и газовых морских платформ, в которых используются свойства плавучести для обеспечения одного из важных этапов жизненного цикла – транспортировки к месту установки, являются гравитационные. Они представляют собой развитие конструкции погружных буровых установок, но существенно больших размеров. Основная идея такого рода сооружений состоит в том, что они изготавливаются в заводских условиях, затем наплаву транспортируются к месту установки в морском месторождении и за счет приема балласта погружаются до посадки на значительной глубине на предварительно подготовленную площадку дна. Удержание на заданной точке обеспечивается силами гравитации. Наиболее интересными являются железобетонные конструкции.

Впервые они были разработаны для месторождений Северного моря норвежскими специалистами.

Ряд существенных преимуществ предварительно напряженных бетонных конструкций (дешевизна, коррозионная стойкость в морской воде, вибростойкость и т. п.) по сравнению с другими конструкционными материалами обеспечили достаточно широкое их использование в качестве морских нефтегазовых платформ.

Существует несколько типов таких конструкций:

"Doris" (без колонн, с одной колонной);

"Condeep" (с одной, двумя, тремя и четырьмя колоннами);

"ANDOC" (с четырьмя колоннами);

"Sea Tank" (с двумя или четырьмя колоннами).

Типичные конструкции гравитационных платформ "Condeep" и "ANDOC" показаны на рис. 2.1. [6].

Общее представление о размерах и других данных по этому типу морских сооружений приводятся в табл. 2.1, заимствованной (с добавлениями) из [6].

Рис. 2.1. Гравитационные железобетонные платформы типа "Кондип" в процессе наведения верхнего строе­ния (а) и типа "Андок" (б)

Таблица 2.1. Железобетонные гравитационные платформы, установленные в Северном море [1]

	Платформа
Характеристика	Месторождение Экофиск	"Фригг СОР1"	"Фригг МР2"	"Найниэн"	"Берил А"	"Брент В"
Проект Месяц и год установки Назначение (Б – бурение, Д – добыча, X — хранение) Вместимость хранилища, тыс. м3 Площадь палубы, м2 Масса верхнего строения, тыс. т Внешний диаметр колонн вверху/внизу, м Толщина стенок колонн (волнозащитной оболочки) вверху/внизу, м Площадь подошвы фундаментной плиты, м2 Расход бетона, тыс. мз Расход арматуры: обычной + предварительно напрягаемой, тыс. т	"Дорис" VII. 1973 X 160 5000 5 - (1,85/1,3) 7400 83 8,9 + 3,3	"Дорис" VIII. 1975 Б - 3600 15 - 5600 60 7 + 2,6	Дорис" VI. 1976 Д - 3600 15 - (1,2/0,55) 5600 60 7 + 2,6	"Кондип" V.1978 Б,Д,Х 160 4750 35 - (1,6/1,2) 15400 142 19 + 4	"Кондип" VI. 1975 Б,Д,Х 143 4300 28 10,9/21,2 0,45/0,60 6300 62 6 + 1	"Кондип" VII.1976 Б,Д,Х 160 3400 24 6300 65 10,7 + 1,2

Продолжение табл. 2.1

	Платформа
Характеристика	"Брент D"	"Статфьорд А"	"Фригг ТСР2"	"Брент С"	"Фригг ТР1"	"Корморан А"
Проект Месяц и год установки Назначение (Б – бурение, Д – добыча, X — хранение) Вместимость хранилища, тыс. м3 Площадь палубы, м2 Масса верхнего строения, тыс. т Внешний диаметр колонн вверху/внизу, м Толщина стенок колонн (волнозащитной оболочки) вверху/внизу, м Площадь подошвы фундаментной плиты, м2 Расход бетона, тыс. мз Расход арматуры: обычной + предварительно напрягаемой, тыс. т	"Кондип" V.1977 Б,Д,Х 160 - 24 6300 70 14 + 1,5	"Кондип" V.1977 Б,Д,Х 207 5000 50 12/12 0,6/1 7800 89 12 + 2,6	"Кондип" VI.1977 Д - 4200 21 9300 61 14 + 0,6	"Кондип" VI. 1978 Б,Д,Х 105 4000 18 8/14 0,4/0,9 10100 112 13 + 1,4	"Ситэнк" VI.1976 Б, Д, X - 2750 11 8/13,8 0,4/0,9 5600 64 6 + 0,5	"Ситэнк" V.1978 Б, Д, X 160 4250 20 10,1/18 0,4/1,0 9700 136 19 + 1,1

Продолжение табл. 2.1

	Платформа
Характеристика	„Данлин А"	"Статфьорд В"	"Статфьорд C"
Проект Месяц и год установки Назначение (Б – бурение, Д – добыча, X — хранение) Вместимость хранилища, тыс. м3 Площадь палубы, м2 Масса верхнего строения, тыс. т Внешний диаметр колонн вверху/внизу, м Толщина стенок колонн (волнозащитной оболочки) вверху/внизу, м Площадь подошвы фундаментной плиты, м2 Расход бетона, тыс. мз Расход арматуры: обычной + предварительно напрягаемой, тыс. т	"Андок" VH.1977 Б,Д,Х 135 4500 6/22,6 10600 90 12,4 + 2,4	"Кондип" V1II.1981 Б,Д,Х 302 5000 50 13,2/24,5 0,4/0,95 18200 140 29 + 6	"Кондип" VIII. 1984 Б,Д,Х 320 5000 50 - 13000 135 29 + 6

Как видно, в основе этих сооружений – фундаментный блок, состоящий из большого количества емкостей, объединенных в единую ячеистую конструкцию. Несколько центральных емкостей служат основанием колонн, идущих выше поверхности воды и предназначенных для установки верхнего строения с размещенными на них буровыми вышками, технологическим оборудованием и жилыми помещениями. Емкости используются в качестве балластных цистерн и нефтехранилищ.

Первыми конструкциями такого типа были платформы типа "Doris", установленные на месторождение Ekofick на глубине 70 м (1973 г.) и 94 м (1975 г.).

С 1975 года компания "Norwegian Contractor" начала изготовление железобетонных платформ своей разработки, доведя глубину установки до 302,9 м ("Troll Condeep", 1995 г.). Общая высота этой конструкции 472 м. Водоизмещение после (спуска) 1,2 млн. т, на изготовление ушло 245 тыс. м³ бетона, 100 тыс. т стальной арматуры. Для стабилизации она заглублена на 35 м ниже уровня дна.

Технология изготовления таких конструкций имеет свою специфику, связанной со значительной высотой сооружений. В основе технологии – монолитный железобетон. Последовательность работ иллюстрируется схемой (рис. 2.2 [6]).

Рис. 2.2. Последовательность работ при строительстве и монтаже гравитационной платформы [6]. Этапы строительства железобетонной гравитационной платформы типа „Кондип": а—сборка в котловане металлических частей фундаментного блока (1…2-й месяц); б — бетонирование нижней части ячеистого фундаментного блока (3…7-й месяц); в — затопление котлована и вывод готовой части блока на акваторию (8-й месяц); г, д, е — бетонирование фундаментного блока (9…13-й месяц); ж — бетониро­вание и оснастка опорных колонн (14…16-й месяц); з — притапливание опорного блока на глубоководной части акватории и наведение верхнего строения (17-й месяц); и — транспортировка к месту установки (18-й месяц); к, л, м — посадка на дно, заглубление фартуков, цементация пространства между дном и подошвой фундаментного блока (18…20-й месяц)

К месту установки платформы буксируют с помощью 4–6 буксиров. Эта операция очень ответственная и требует специальной подготовки и тщательного исполнения, так как минимальные глубины фарватера в отдельных случаях могут достигать 140 м. Очевидно, что как строительство, так и транспортировка не могут быть выполнены в любом месте. В этом отношении географическое расположение Норвегии весьма благоприятно, так как берега Норвегии изрезаны глубоководными фьердами. Минимальное расстояние, на которое осуществлялась буксировка составило 300 км, максимальное около 1900 км.

На рис. 2.3. приведен фотоснимок буксировки железобетонной гравитационной платформы.

Рис. 2.3. Буксировка железобетонной гравитационной платформы к месту установки.