Офшорни сондажни платформи
Необходимостта от сондиране на морски дълбочини, надвишаващи възможностите на гравитационните фундаменти, доведе до създаването в началото на 60-те години на така нареченитеполупотопяеми плаващи сондажни платформи (SSDR)(фиг. 9).
Отличителна черта на SSDR е относителната лекота на движение, поставяне на и извън сондажната площадка, повишена устойчивост на вятър, вълни и течения, възможност за пробиване на дълбочина на водата до 6000 m, както и леко увеличение на цената с увеличаване на морските дълбочини.
Фиг.9- Обща схема на MODU
MODU се използва при проучвателно сондиране в офшорни нефтени и газови структури и находища във водни зони от дълбочини 90–100 m, когато използването на MODU стане икономически неоправдано, до дълбочини 200–300 m или повече.
MODU се състои от горен корпус, стабилизиращи колони и долни понтони. Колоните в горната част са закрепени към корпуса, а в долната част - към понтоните. Понтоните и корпусът са свързани помежду си и с колоните чрез здрави тръбни връзки. Конструктивна характеристика на инсталацията, когато е потопена във вода, е рязкото намаляване на зоната на действие на водолинията, което води до намаляване на вълновите натоварвания върху инсталацията. В съответствие с правилата на регистъра на CIS, MODU трябва да има разрешение най-малко за:
м (1)
в устойчиво на буря състояние и в изправност.
м (2)
Тукh50е височината на вълната на 50-годишна буря за дадена морска зона, m.
Работната (горна) палуба обикновено представлява конструкция с форма на три, четири, пет или повече въглища, върху която са разположени дву- и тристепенни водоустойчиви надстройки за настаняване на екипажа, както и мощност итехнологични блокове, складове и друго оборудване.
Стабилизиращите колони на MODU са разделени на водонепроницаеми отделения, които съдържат складове за материали, помпени помещения, верижни кутии и друго оборудване. В зоната на водолинията се поставят отделения от стабилизиращи колони, понякога пълни с полиуретанова пяна или пяна. В долните понтони и стабилизиращи колони има v резервоари за баласт и техническа вода, гориво, масло и др.
Има три начина за транспортиране на MODU: с помощта на влекачи, самоходни, комбинирани (теглене в комбинация със самоходни).
Към днешна дата са разработени редица теглени и самоходни MODU. Според метода на задържане над кладенеца по време на сондиране те могат да бъдат разделени на три вида: със система за задържане на котва; с динамично позициониране; върху опънати опори.
MODU със система за задържане на котвасе състои от основа и платформа с монтирано върху нея сондажно оборудване. Основата включва понтони с променлива плаваемост и платформени опори с положителна плаваемост. В транспортно положение, въпреки голямата маса на MODU, горната част на понтоните стърчи над морското равнище. В точката на сондиране понтоните се пълнят с вода, основата се потапя на 18–30 m под морското равнище и се закотвя. Платформата с оборудването, когато е твърдо свързана с основата, остава на височина, недостъпна за вълни по време на буря, или се повдига на същата височина по протежение на опорите с крикове.
В полупотопено положение MODU се задържа от плаваемостта на опорите. В същото време понтоните, които имат голяма средна площ, са извън вълновото действие, което отслабва с дълбочината на морето, а средното сечение на опорите, които възприемат натиска на вълните, е незначително ипонтони, пълни с вода, понижават центъра на тежестта на MODU. Намаляването на площта на напречното сечение на елементите, които възприемат силни вълнови натоварвания и понижаването на центъра на тежестта на MODU, увеличават неговата стабилност.
Максималните дълбочини на морето за MODU със система за задържане на котва над кладенеца са ограничени до 300 m, тъй като дължината на анкерните кабели, размерите и теглото на котвените лебедки се увеличават значително с дълбочината, процесите на закотвяне стават по-трудни и базовият дрейф се увеличава.
DRD с динамично позициониранеструктурно се различава от предишния тип MODU само чрез системата за задържане на сондажа над кладенеца по време на сондиране. В разглеждания SSDR системата за задържане на котвата беше заменена с динамична, която включва 8 винта с надлъжно и напречно движение, акустично оборудване и компютър. Излъчваните сигнали се отразяват от дъното, възприемат се от хидрофони и компютърът определя позицията на MODU. Когато се измести спрямо кладенеца, автоматично се изпраща команда към съответните двигатели и инсталацията се връща в началната точка с зададените координати.
За разлика от котвените системи, ефективността на динамичната система се увеличава с дълбочината на морето. С увеличаване на дълбочината специфичната точност (отношението на хоризонталното изместване към дълбочината на водата) се увеличава, но цената на системата за стабилизиране не се увеличава.
Следователно, MODU с динамично позициониране се използва за работа на морски дълбочини до 6000 m.
MODU с котви и системи за динамична стабилизациясе поддържат в полупотопено състояние благодарение на плаваемостта на опорите, свързващи подводните понтони с надводната платформа. Броят и диаметрите на опорите в конструкциите MODU са ограничени във връзка с тяхното увеличаване, за да се намалят силите на вълнатавлияние върху стабилността на основата.
Това обаче води до увеличаване на вертикалните колебания на устройството, тъй като поради малката площ на опорите по водолинията, MODU е много чувствителен към движенията на оборудването на платформата и промените в нейното натоварване.
При особено стресови условия закотвените MODU и MODU работят в приливни води. Тук, когато нивото на морето се променя, разстоянието на инсталацията от дъното му се променя: то намалява при отлив със степента на понижаване на нивото на водата и се увеличава при прилив с количеството покачване на нивото на водата.
В резултат на това при отлив анкерните кабели провисват и инсталацията може да се движи хоризонтално от оста на кладенеца; при прилив кабелите са силно опънати и могат да счупят котвите.
MODU наопън опориса лишени от отбелязаните недостатъци и заемат водеща позиция сред всички известни типове MODU. Основните елементи на основата върху опънати опори са понтони с променлива плаваемост, опори под платформата, основа, монтирана на дъното в точката на пробиване, и опънати проводници, свързващи понтоните с основата, която действа като дънна котва и държи понтоните в потопено положение.
Като стрии, въз основа на удобството при транспортиране, монтаж и демонтаж на инсталацията, се използват тръби, херметически затворени в краищата с положителна плаваемост. Конструкцията на основата, която действа като долна котва, може да бъде различна: купчини с големи диаметри, потопени в земята, масивни плочи или кухи контейнери.
Технологичните схеми за монтаж на MODUс опънати опори значително зависят от дизайна на основата, но дори и при еднакъв дизайн те могат да бъдат различни. Ако основата е направена под формата на масивен кух контейнер, разделен на отделни секции, тогава нейнатапървият се тегли до точката на полагане на кладенеца. След това тук се доставят сглобяеми тръбни обтегачи, чиито дължини се определят въз основа на дълбочината на морето в точката на пробиване и проектната стойност на потапянето на базовите понтони под морското равнище. Долните краища на теловете са свързани със скоби към основата;
В съответствие с изчислението на излишната плаваемост на разтеглите и свободните от вода участъци на фундамента, потъването на последните спира на разстояние от дъното, приблизително равно на проектната стойност на базовите понтони, потъващи под морското равнище. В този случай горните краища на теловете се издигат над морската повърхност на нивото на местата на тяхното закрепване към понтоните. Сега основата с платформата се тегли до мястото на монтаж, горните краища на момчетата се фиксират върху понтоните, а останалите кухи секции на основата се пълнят с вода. В този случай основата потъва на дъното, увличайки фундаментните понтони на необходимата дълбочина под морското равнище.
Стабилността на MODU от описания тип зависи от силата на опън на тръбните скоби, наречени опори за опън, и практически не зависи от броя и диаметъра на опорите на основата, поддържащи платформата.
Следователно диаметърът на опорите на такава основа се определя от състоянието на тяхната здравина, а не от стабилността и непотопяемостта на инсталацията, т.е. използвайте малък брой опори с относително малки размери от всеки профил (фиг. 10). Платформата се състои от следните основни звена: самата платформа, включително колони1и понтони9, върху които са монтирани сондажни2, 3и полево оборудване, оборудване за подготовка и изпомпване на нефт испомагателно оборудване4, 5, 6,жилищни помещения8, хеликоптерна площадка7.
Платформата се държи в работно положение от опъващи елементи 13 (тръби), които са прикрепени към морското дъно с пилотни котви10, 11.
Подводната система на устието на кладенеца се състои от основна плоча12, върху която е разположено оборудване на устието на кладенеца за добив на нефт, свързано чрез система от щрангове към платформата. Ако е необходимо, което може да възникне по време на монтажните и демонтажните работи, силата на опън на момчетата се регулира чрез баластиране на базовите понтони, запълване на част от техните кухи секции с вода.
Силата на опън на скобите почти не зависи от промените в нивото на водата поради приливи и отливи, а позицията на MODU не се променя нито спрямо дъното на водната зона, нито спрямо близкото дъно на кладенеца и не усложнява процесите на сондиране.
Според чуждестранни оценки MODU с опори за напрежение в момента се монтират на дълбочина на морето до 800 м, а в бъдеще ще могат да се монтират на дълбочина до 2000 м. В същото време цената на MODU леко зависи от дълбочината на морето (увеличава се с 10–15% с увеличаване на дълбочината на морето от 150 до 600 м).Предимствата на MODU на десет sion опоривключват лекота на транспортиране и инсталиране. Отделното транспортиране на основата, въжетата и основата позволява дори относително кратки периоди на хубаво време да бъдат използвани за монтаж.
Фигура 10- Платформа, инсталирана в полето Hatton в Северно море.
Основата със сондажната платформа може да се отдели от опорите за опъване без повдигане на основата, т.е. без да губите кладенеца и след това се свържете отново към опорите, което прави възможно безопасното използване на този MODU във водни зони, където има риск от ледени полета илиайсберги.
Използват се и други разработки, като Медуза (България) и Скат-600 (Великобритания).
Основните изисквания за разработване на дизайна на MODUса:
§ осигуряване на най-голяма безопасност и стабилност на MODU;
§ минимално движение на МОДУ при сондиране;
§ осигуряване на мобилност и маневреност при движение;
§ бърз монтаж на мястото на сондиране;
§ достатъчно количество технологични и други резерви;
§ удобно разположение на оборудването, наличие на достатъчен брой помещения за съхранение на тези резерви и механизация на товаро-разтоварните операции;
§ простота и технологичност по време на строителството и лекота на използване;
§ минимален разход на материали и намалена трудоемкост;
§ отчитане на специфични области на приложение на MODU.
Естествено, има несъответствия в изброените изисквания и е невъзможно да се приложат в един проект. Поради това проектът отчита специфичните условия на предвидената област на приложение на MODU (дълбочина на пробиване, дълбочина на водата, вълни, вятър, ледено покритие и др.).