Морские бетонные конструкции или бетонные морские конструкции — это конструкции, построенные из железобетона для использования в морской морской среде. Они служат той же цели, что и их стальные аналоги, в сфере добычи и хранения нефти и газа. Первая бетонная нефтяная платформа была установлена в Северном море на нефтяном месторождении Экофиск в 1973 году компанией Phillips Petroleum , и они стали значительной частью морской строительной отрасли. С тех пор было построено как минимум 47 крупных бетонных морских сооружений.
Бетонные морские сооружения в основном используются в нефтяной промышленности в качестве установок для бурения, добычи или хранения сырой нефти или природного газа. В этих крупных сооружениях размещаются машины и оборудование, используемые для бурения или добычи нефти и газа. [1] Бетонные морские конструкции не ограничиваются применением в нефтегазовой промышленности. Несколько концептуальных исследований показали, что бетонные опорные конструкции для морских ветряных турбин могут быть конкурентоспособными по сравнению с более распространенными стальными конструкциями, особенно для больших глубин воды.
В зависимости от обстоятельств платформы могут быть прикреплены к дну океана, представлять собой искусственный остров или быть плавучими. Как правило, морские бетонные конструкции подразделяются на стационарные и плавучие. Стационарные конструкции в основном строятся в виде бетонных конструкций гравитационного типа (CGS, также называемых кессонным типом), где нагрузки воздействуют непосредственно на самые верхние слои в виде давления грунта. Кессон обеспечивает плавучесть во время строительства и буксировки, а также действует как фундаментная конструкция на этапе эксплуатации. Кроме того, кессон можно было использовать в качестве хранилища нефти или других жидкостей. [1] Плавучие агрегаты могут удерживаться на месте с помощью якорных тросов или цепей, расположенных по схеме швартовки. Из-за низкой жесткости этих систем собственная частота низкая, и конструкция может двигаться со всеми шестью степенями свободы. Плавучие установки служат в качестве производственных установок, установок хранения и отгрузки (FSO) или для сырой нефти, или в качестве терминалов для сжиженного природного газа (СПГ). Более поздняя разработка — бетонные подводные конструкции. [1]
Бетонные морские конструкции очень прочны, изготовлены из материалов, не требующих особого ухода, подходят для суровых и/или арктических условий (например, ледяных и сейсмических регионов), [1] могут выдерживать тяжелые верхние строения, могут быть спроектированы для обеспечения емкости хранения, могут подходить для мягкий грунт и экономичны для глубин воды более 150 м. Большинство платформ гравитационного типа не нуждаются в дополнительном креплении из-за больших размеров фундамента и чрезвычайно большого веса. [1]
С 1970-х годов было разработано несколько конструкций фиксированных бетонных платформ. Большинство конструкций имеют общий базовый кессон (обычно для хранения нефти) и шахты, пронизывающие поверхность воды и несущие верхнюю часть. В шахтах обычно размещаются инженерные системы для разгрузки, бурения, спуска и балласта. [ нужна цитата ]
Бетонные морские платформы гравитационного типа почти всегда строятся в вертикальном положении. Это позволяет осуществлять установку палубных балок и оборудования на берегу, а затем транспортировать всю конструкцию к месту установки.
Наиболее распространенными конструкциями бетона являются :
Кондип – это конструкция гравитационного основания для нефтяных платформ, изобретенная Олавом Мо [2] и изготовленная норвежскими подрядчиками в Норвегии. Condeep обычно представляет собой основание из бетонных резервуаров для хранения нефти, из которых поднимаются одна, три или четыре бетонные шахты. Оригинальный Кондип всегда опирается на морское дно, а шахты поднимаются примерно на 30 метров над уровнем моря. Сама площадка платформы не является частью конструкции. Платформы Condeep Brent B (1975 г.) и Brent D (1976 г.) были спроектированы для глубины воды 142 м на нефтяном месторождении Брент, эксплуатируемом компанией Shell . Их основную массу представляет резервуар-накопитель (диаметром около 100 м и высотой 56 м, состоящий из 19 цилиндрических отсеков диаметром 20 м). Три камеры вытянуты в шахты, сужающиеся к поверхности и несущие стальной настил. Резервуары служат хранилищем сырой нефти на этапе эксплуатации. Во время установки эти цистерны использовались в качестве балластного отсека. Среди крупнейших платформ типа Condeep — платформа Troll A и Gullfaks C. Troll A был построен за четыре года и введен в эксплуатацию в 1995 году для добычи газа на нефтяном месторождении Тролль , которое разрабатывалось компанией Norske Shell , а с 1996 года эксплуатируется Statoil . [3] Подробный обзор платформ Condeep дан в отдельной статье.
Конструкции бетонного гравитационного основания (CGBS) представляют собой дальнейшее развитие буровых/добывающих платформ Condeep первого поколения, установленных в Северном море в период с конца 1970-х по середину 90-х годов. ЦГБТ не имеет нефтехранилищ, а установка верхнего строения будет осуществляться на месторождении методом плавучей стыковки. Текущий [ когда? ] или самые последние проекты: [ нужна ссылка ]
Первой бетонной гравитационной платформой в Северном море была платформа CG Doris, Ekofisk Tank, в норвежских водах. Сооружение имеет форму, напоминающую морской остров, и окружено перфорированной стеной волнолома (патент Джарлан). Первоначальное предложение французской группы CG DORIS (Compagnie General pour les Developments Operationelles des Richesses Sous-Marines) по созданию «островной» конструкции из предварительно напряженного бетона с пост-напряжением было принято по соображениям стоимости и эксплуатации. Компания DORIS была генеральным подрядчиком, ответственным за проектирование конструкции: проектирование бетона было подготовлено и контролировалось от имени DORIS компанией Europe-Etudes. Еще одним примером конструкций CG DORIS являются платформы Frigg, Ninian Central Platform и платформы Schwedeneck. [ нужна цитация ] Конструкция обычно состоит из кессона большого объема, основанного на морском дне, сливающегося в монолитную конструкцию, которая представляет собой основу для палубы. Единственная основная опора окружена внешней стенкой буруна, перфорированной так называемыми отверстиями Джарлана. Эта стена предназначена для того, чтобы разбивать волны, тем самым уменьшая их силу.
Эта конструкция очень похожа на тип Condeep . [ нужна цитата ]
Чтобы достичь своей цели и добыть нефть в течение пяти лет после открытия месторождения Брент, Shell разделила строительство четырех морских платформ. Redpath Dorman Long в Метиле в Файфе, Шотландия, получает Brent A, два бетонных Condeep B и D должны были быть построены в Норвегии норвежскими подрядчиками (NC) из Ставангера, а C (также бетонный) должен был быть построен McAlpine в Ardyne Point. на Клайде (известном как проект ANDOC (англо-голландский морской бетон)). Проект ANDOC можно рассматривать как попытку британской строительной отрасли конкурировать с Норвегией в этом секторе. Макэлпайн построил три бетонные платформы для нефтяной промышленности Северного моря в Ардин-Пойнт. Тип ANDOC очень похож на конструкцию Sea Tank, но четыре бетонные опоры заканчиваются, а стальные опоры поддерживают палубу.
Концепция сухого бетонного гравитационного основания (CGS) Arup была первоначально разработана Arup в 1989 году для Ravenspurn North компании Hamilton Brothers. Arup CGS прост в установке и полностью съемен. Простота и повторяемость бетонных конструктивных элементов, низкая плотность арматуры и предварительного напряжения, а также использование бетона нормальной плотности приводят к экономичным затратам на строительство. Типичным для Arup CGS является наклонный способ установки. Этот метод помогает максимизировать экономию и обеспечить надежную методологию установки на море. Дальнейшими проектами были проект Малампайя на Филиппинах и полномасштабная разработка месторождения Ванду на северо-западном шельфе Западной Австралии.
Поскольку бетон достаточно устойчив к коррозии, вызываемой соленой водой, и снижает затраты на техническое обслуживание, за последние два десятилетия плавучие бетонные конструкции становятся все более привлекательными для нефтегазовой отрасли. Временные плавучие конструкции, такие как платформы Condeep , плавают во время строительства, но их буксируют и, наконец, балластируют, пока они не окажутся на морском дне. Постоянные плавучие бетонные конструкции имеют различное применение, в том числе при открытии месторождений нефти и газа, при добыче нефти и газа, в качестве объектов хранения и разгрузки, а также в системах подъема тяжелых грузов.
Обычными конструкциями плавучих бетонных конструкций являются конструкции барж или кораблей, конструкции платформ (полупогружные, TLP), а также плавучие терминалы, например, для СПГ.
Плавучие системы добычи, хранения и отгрузки (FPSOS) получают сырую нефть из глубоководных скважин и хранят ее в корпусных резервуарах до тех пор, пока нефть не будет перегружена на танкеры или транспортные баржи. В дополнение к FPSO, существует ряд плавучих систем хранения и разгрузки (FSO) в форме кораблей (судов без технологического оборудования), которые используются в этих же районах для поддержки разработки нефти и газа. FSO обычно используется в качестве хранилища в удаленных местах, вдали от трубопроводов или других инфраструктур.
Полупогружные морские конструкции обычно можно перемещать только путем буксировки. Основная характеристика полупогружных платформ заключается в том, что они остаются практически в стабильном положении, совершая небольшие движения, когда на них воздействуют силы окружающей среды, такие как ветер, волны и течения. Полупогружаемые платформы имеют понтоны и колонны, обычно два параллельно расположенных понтона с плавучими колоннами, возвышающимися над этими понтонами и поддерживающими палубу. Некоторые из полупогружных судов имеют только один кессон или колонну, обычно обозначаемую как буй, в то время как другие используют три или более колонн, вытянутых вверх от плавучих понтонов. Для деятельности, требующей устойчивой морской платформы, судно затем балластируется так, что понтоны погружаются в воду, и только плавучие колонны пронизывают поверхность воды, что придает судну значительную плавучесть при небольшой площади ватерлинии. Единственный существующий бетонный полупогружной аппарат [ когда? ] — Тролль Б. [ нужна ссылка ]
Платформа натяжных опор представляет собой плавучую платформу, которая удерживается на месте с помощью швартовочной системы. Швартовка TLP отличается от обычных цепных или тросовых швартовочных систем. Платформа удерживается на месте с помощью больших стальных тросов, прикрепленных к морскому дну. Эти сухожилия удерживаются в напряжении благодаря плавучести корпуса. Heidrun TLP компании Statoil — единственный с бетонным корпусом, все остальные TLP имеют стальные корпуса.
Системы FPSO или FSO обычно имеют форму баржи/корабля и хранят сырую нефть в резервуарах, расположенных в корпусе судна. Их турельные конструкции предназначены для закрепления судна, позволяют «выветривать» агрегаты в соответствии с условиями окружающей среды, обеспечивают постоянный поток нефти и эксплуатационных жидкостей с судна на подводное месторождение, при этом являясь конструкцией, способной быстро отсоединяться в случае аварии. чрезвычайная ситуация.
Первая баржа из предварительно напряженного бетона была спроектирована в начале 1970-х годов как баржа-хранилище для сжиженного нефтяного газа (СУГ ) на месторождении Арджуна (Индонезия). Эта баржа построена из армированного и предварительно напряженного бетона и содержит цилиндрические резервуары, каждый из которых имеет поперечное сечение, перпендикулярное его продольным осям, которое содержит предпочтительно круглую изогнутую часть, соответствующую днищу.
В следующей таблице приведены основные [ по мнению кого? ] [ необходимы разъяснения ] существующие морские бетонные конструкции.
