Мобильное островное сооружение для мелководных шельфовых месторождений в арктическом бассейне
Предложенное техническое решение относится к области морской добычи полезных ископаемых, в первую очередь к средствам морской разведки и добычи полезных ископаемых в сложных природно-климатических условиях Арктических морей, и представляет собой искусственное островное сооружение, обладающее мобильностью и минимальным воздействием на окружающую среду. Мобильное искусственное островное сооружение представляет собой плавучую железобетонную оболочку искусственного острова, разделенную на отсеки для погрузки твердого балласта и технические отсеки, заранее формируется в заводских условиях. Компоновка и габариты плавучей железобетонной оболочки определяются исходя из возможности проводки по мелководью, например по мелководным шельфовым районам Арктики. 5 з.п., 4 ил.
Предлагаемое техническое решение относится к области морской добычи полезных ископаемых, в первую очередь к средствам морской разведки и добычи полезных ископаемых в сложных природно-климатических условиях Арктических морей.
Общеизвестны установки для ведения подводных работ по геологоразведке и добыче полезных ископаемых, также известно, что для круглогодичной работы на Арктическом шельфе на глубинах свыше двенадцати метров используются мобильные ледостойкие буровые установки, а на мелководных месторождениях - искусственные островные сооружения. В качестве ближайшего аналога предлагаемого технического решения выбрано искусственное островное сооружение (искусственный остров) Northstar, сооруженный в США в 2001 и расположенный в море Бофорта в 6 милях от берега Аляски (месторождение Прадхо-Бей) на глубинах 4-6 метров (фиг.1). Для строительства острова Northstar было использовано порядка 540000 м3 гравия, для защиты от осыпания стены острова были укреплены плоскими шпунтовыми сваями, а для защиты от ледовой нагрузки берега острова были покрыты бетонными плитами, выступающими над ватерлинией на 1,2 м и уходящими по воду на 5,5 м.
Выявленные при строительства и эксплуатации недостатки описанного выше искусственного островного сооружения Northstar заключаются в следующем:
- необходимость использования большого объема песчано-гравийной смеси для формирования острова и, соответственно, необходимость наличия карьеров или иных мест добычи гравия в районе формирования острова, а также средств доставки гравия;
- формирование острова сопряжено с рисками из-за штормов (летом) и подвижки и торошения льда (зимой);
- вынужденные перерывы в работе из-за метеоусловий не позволяющие работать персоналу (предельно-низкая температура с сильным ветром), крановому оборудованию (предельная ветровая нагрузка) или метеоусловий, требующих ухода в укрытия обслуживающей с воды техники;
- большая продолжительность формирования острова при высокой стоимости формирования, включая стоимость создаваемой инфраструктуры;
- значительное нарушение экологической обстановки района в процессе длительного формирования острова;
- трудность ликвидации острова (при возникновении такой необходимости), из-за стоимости ликвидации сопоставимой со стоимостью постройки при значительном воздействии на экологическую обстановку района при ликвидации острова.
В свое очередь предлагаемое техническое решение позволит предложить искусственное островное сооружение, свободное от перечисленных выше недостатков и рисков его строительства и эксплуатации. То есть, предлагаемое техническое решение позволит упростить формирование и эксплуатацию искусственного островного сооружения, используемого на мелководье, а также позволит, при минимизации отрицательных воздействий на экологическую обстановку в районе эксплуатации.
Указанный выше технический результат достигается при использовании предложенного мобильного искусственного островного сооружения. Мобильное искусственное островное сооружение представляет собой плавучую железобетонную оболочку искусственного острова, разделенную на отсеки для погрузки твердого балласта, а также технические отсеки, заранее формируемую в заводских условиях. Компоновка и габариты железобетонной оболочки искусственного острова определяются исходя из возможности проводки по мелководью, например по мелководным шельфовым районам Арктики. Плавучая железобетонная оболочка включает конусную часть и плавный обратный выгиб от конусной части до несущей палубы. В качестве твердого балласта преимущественно используют крупногабаритные железобетонные блоки. Также, предложенное мобильное искусственное сооружение включает танки (отсеки) и балластную систему для приема жидкого балласта. Для повышения надежности эксплуатации на слабых грунтах в плавучей железобетонной оболочке выполняется пояс шахт для забивки свай. На надводной поверхности мобильного искусственного сооружения размещают модули бурового, технологического, добывающего и/или перерабатывающего оборудования, вертолетную площадку и жилой модуль.
Предложенное техническое решение поясняется графическим материалом (изображения выполнены в цвете для лучшего отображения компоновки и конструкции мобильного искусственного островного сооружения).
Фиг.2 - компоновка железобетонной оболочки, предложенного искусственного островного сооружения
Фиг.3 - компоновка железобетонной оболочки, предложенного искусственного островного сооружения, включающей шахты для забивки свай
Фиг.4 - компоновка железобетонной оболочки, предложенного искусственного островного сооружения, с примером размещения модулей бурового, технологического, добывающего и/или перерабатывающего оборудования.
Предложенное мобильное искусственное островное сооружение представляет собой плавучую железобетонную оболочку 1 искусственного острова, заранее формируемую в заводских условиях, то есть в доке судостроительной верфи. Компоновка и габариты железобетонной оболочки 1 искусственного острова определяются (при обеспечении надлежащей плавучести и остойчивости) исходя из возможности проводки по мелководью, например по мелководным шельфовым районам Арктики. Внешняя конфигурация оболочки 1, включающая конусную часть и плавный обратный выгиб от конусной части до несущей палубы, способствует крошению льда и препятствует наползанию льда на островное сооружение. По периметру опорного основания железобетонной оболочки 1 размещается стальная «юбка» 2, которая при посадке островного сооружения на грунт, задавливается в него и, тем самым, повышает устойчивость сооружения на грунте и препятствует его размыву. Железобетонная оболочка 1 разделена на отсеки (крупногабаритные вырезы с соответствующими закрытиями): отсеки 3 - для жидкого балласта, отсеки 5 - для погрузки твердого балласта, например, крупногабаритных железобетонных блоков, а также технические отсеки 4. Таким образом, оболочка 1 подкрепляется внутренними водонепроницаемыми переборками и образует жесткий каркас островного сооружения, обеспечивающий не только плавучесть, но и устойчивость при восприятии ледовых, волновых и ветровых нагрузок. Предложенное мобильное искусственное сооружение включает танки (отсеки) приема жидкого для балластировки островного сооружения при перегоне и/или посадке на грунт. На надводной поверхности мобильного искусственного сооружения - поверхности плавучей железобетонной оболочки 1 размещают модули бурового 6, 61, технологического 62, добывающего и/или перерабатывающего 6, 61 оборудования, включая причалы, вертолетную площадку 63 и жилой модуль 6 4 (фиг.4). Для повышения надежности эксплуатации, например на слабых грунтах, плавучая железобетонная оболочка 1 может быть снабжена поясом шахт для забивки свай 7, шахты располагаются по окружности оболочки 1 (фиг.3).
При эксплуатации на шельфе Арктического бассейна предложенное мобильное искусственное островное сооружение буксируется на точку работ, ставится на грунт и обустраивается за летний навигационный период, то есть за 2,5÷3 месяца. Посадка искусственного островного сооружения на грунт осуществляется путем принятия жидкого балласта в соответствующие балластные танки, после посадки на грунт выполняют насыщение искусственного островного сооружения твердым балластом 5. Твердый балласт 5 грузится после посадки искусственного островного сооружения на грунт и обеспечивает необходимую массу для устойчивости на грунте при действии ледовых и волновых нагрузок. После погрузки твердого балласта 5 жидкий балласт удаляется и тем самым исключается проблема его подогрева в зимний период. После заделки крупногабаритных вырезов отсеков 3, 4, на надводную поверхность (палубу) искусственного островного сооружения размещают модули бурового 61 , технологического 62, добывающего 61 и перерабатывающего 61 оборудования, в любом сочетании и в береговом исполнении, включая и жилой модуль 64 и вертолетную площадку 63. После окончания эксплуатации островное сооружение снимается с точки без больших затрат времени и финансовых ресурсов и, либо переводится на новую точку для продолжения эксплуатации, либо утилизируются, что имеет большое значение при эксплуатации искусственных островных сооружений в устьях (губах) арктических рек. Для перемещения искусственного сооружения необходимо, принять жидкий балласт, вскрыть вырезы в палубе и выгрузить твердый балласт 5, после откачки жидкого балласта оболочка островного сооружения всплывает. Следует отметить минимальное воздействие предложенного искусственного островного сооружения на экологию района его установки, в связи с тем, что непосредственное воздействие на окружающую среду сказывается в кратковременные моменты: посадки на грунт и снятия с грунта, так как все работы ведутся внутри непроницаемой оболочки.
Таким образом, предложено надежное в эксплуатации мобильное островное сооружение для мелководных шельфовых месторождений в Арктическом бассейне, которое может быть снято с точки эксплуатации и переведено на новое место и которое в минимальной степени воздействует на экологическую обстановку района его установки из-за кратковременности такого воздействия.
1. Мобильное искусственное островное сооружение, представляющее собой плавучую железобетонную оболочку искусственного острова, разделенную на отсеки для приема жидкого балласта, отсеки для погрузки твердого балласта и технические отсеки, заранее формируемую в заводских условиях, компоновка и габариты которой определяются, исходя из возможности проводки по мелководью, например по мелководным шельфовым районам Арктики.
2. Мобильное искусственное островное сооружение по п.1, отличающееся тем, что плавучая железобетонная оболочка включает конусную часть и плавный обратный выгиб от конусной части до несущей палубы.
3. Мобильное искусственное островное сооружение по п.1, отличающееся тем, что в качестве твердого балласта используют крупногабаритные железобетонные блоки.
4. Мобильное искусственное островное сооружение по п.1, отличающееся тем, что включает танки приема жидкого балласта и балластную систему.
5. Мобильное искусственное островное сооружение по п.1, отличающееся тем, что в плавучей железобетонной оболочке выполнен пояс шахт для забивки свай.
6. Мобильное искусственное островное сооружение по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что на его надводной поверхности размещают модули бурового, технологического, добывающего и/или перерабатывающего оборудования, вертолетную площадку и жилой модуль.
