автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Влияние рациональных конструктивных форм стальных опорных блоков морских ледостойких стационарных платформ

МШСТЕРСТВО ОШШ УКРА1Н1 КИШСЬКИЙ 1Ш?ШРНО-ЕУД1ВШэНИЙ 1НСШТ7Т

на правах рукопясу УДК РР.2.242.204.1

РИЖАКОВ Мякола Шшолайович

ВИЕ1Р РАШОНАЛЪШХ КОНСТРУКТИВНИХ ФОРМ СТАЛЕВИХ ОПОРНИХ ЕЮКГВ МОРСЬКИХ ЛЬОДОСПЙКШС СИПГОНАРНИХ ПЛАТФОРМ

Сйешалыпсть 05.23.01 - буд|вельж конструкцп ,

0удшл1 та споруди.

Автореферат дисергацп на здобуття паукового атупеня кандидата гехжчних наук

К И1В - 19Р2

Робота викоиаяа в яауково-досупдному то проегтно-рвзшуздгБа-льноыу ¡нстжгут! вафтогазопромнсловжх споруд на континентальному шельдм ЩШ1швль$ та на кафедр 1 мэталевих та дереа"яних конст-рукпн КжТвського '|нжеварночЗуд'| ьельного шстктуту.

Науяовжй кер'1внлк - кандидат техн'|чнжх наук.доЕеит Б.0.Пермяков.

Оф'ипйн! опонентж: доктор тех^чних наук Е.ФЛ'арф

кандидат техн1чнш наук 1.М.Лебедич

Ведуча оргаглзашя Б0 Черяоморна<} тогаз

Захнст вибудеться " " У>и 1592т>. о \Ь годиш на заспданш спешал'| зсвано*1 радвК ОРР.05.04 КиТвського (нженер-но-буд1Ввльного ¡нституту /252037, ы.КнТв,ГТ011 троЗлотський проспект ,31/у зал') заставь Радж 1ясгжту17.

3 джсерташею можна ознайомжтжся в (Ябл'ютеш '|нстигугу.

Автореферат роз'юлаяо " ^ 1592Р.

Вчени! секретер спеш ал» зевано"! рада, кандждаг техп\чнжх наук, допеят

Г.й.Мельниченко.

( И'.*?;1 :

ХАРАКТЕРИСТИКА РОВОТИ

Актуальнють роботи, В зв'язку ¡з зрсстаючш попитом на вуг-леводну сировину, пошук нових родовит нафти та газу для багатьох краш св!ту став перкочерговим аавдашшм. Виснаження освосних ро-ДОБИ1Д на' суш1 1 В1дкриття значлих нафтових I газових запасов на мор! спонукало приступит« до виршення питань, пов'язаннх а морським видсбутксм нафти та газу, Майже половина В1дкритих на сьогодн1ин!й день запасов вуглеводшв зосереджено в акваториях, що замерзать.

Усшшне виртеннд проблем, вв'яваних а освоениям морських нафтогаэових родовищ на шельфах, ¡чр замерзають, не шже бути до-сягнуто беа створення необхдаих спеЩадьних техтчних засоб^в, як] можуть успшпю працювати в складних льодових умовах за низь-га!х температур. Це спонукае шукати нов! техшчш виршення конструкций морських стацюнарних платформ. НайбЫьш складною проблемою е проблема вибору конструктивних форм опорннх блоков ль-одост1йких стацюнарних платформ. Ращональшсть осноепих конструктивних ршень сталевих опорних блоков визначаеться аа результатом комплексного шдходу ло створювано! льодост1йко'1 споруди э врахуванням технолог1чних та силових фактор1в. Обгрунтований виб1р рацюнальних конструктивних форм сталевих опорних кри-гост1йких блок1В дозволяе значно зниаити трудозатрат« 1 вартють буд1вництва морських стацюнарних платформ, в загальнсму обсяз1 яких конструкт 1 опорних блок!в займають в;д 40. ...БОХХ кап дальних витрат.

Метою роботи с досл1дження конструктивних форм сталевих опорних блоков морських льодост1йких стацюнарних платформ, на баз! цих досл1джеиь - розробка методики визначеиня рацюнальних параметр!в створюваних конструкта 1 розробка практичких рекомендаций по вибору конструктивних форм сталевих опорних блсшв на початков 1й стадп просктування.

Враховуючи особливост1 сталевих кояструкщй опорних блок1з морських льодост!йких платформ, виэначен! основш завдання, пов'яэан1 з просктуванням 1 вибороы рацюнальних констругапй вка-заних споруд:

- виявиги г класиф!кувати основш фактори, до визначають

конструктивна параыетри сталевих опорних блок:в при безумовному Шдпорядкуваши 1х вибражн форми своему технологичному приэна-ченню;

- виявити ваконом1рноси вменения геометричних пзраметр1В сталевих опорних дьодоспйких блоков морських стацюнарних платформ;

- розробити рекомендацП шрдо вибору рацюнальних конструктивних форм сталевих опорних блошв, та на IX основ1 запропонува- -ти нове конструктивна решения.

Наукова новизна роботи полягае в тому, то:

- вперсе внр^шено завдання визначення геометр!чних пара-ыетр!в найб^лыз роаповсюджзних конструктивних опорних блоков морських стацюнарних платформ;

- розроблена нова конструктивна форма сталевого опорного ль-одост1йкого блока, ефективнасть 1 еконоьичяа обгрунтовашсть яко-го визначет на основ1 чисельних досл1д«энь, а техшчке виризення захишэно авторським св1доцтвом Н 1617093;

- встановлеш галуз! рацхопального застосування сталевих опорних 6ЛОК1В р1зних конструктивних форм.

Практична щншсть роботи полягае в економ! 1 витрат 1 строю в проектування конструкШй сталевих опорних льодосийких блок1в морських стацюнарних платформ.

Впровадмення результат1в роботи виконувалось в науково-дослдаому 1 проектно-розвиувальному ¡нститут) ВДШизельф при виршеши питань, зв'яэаних з розробкою та проектуванням морських льодост!йких платформ, приэначених для умов Азовського, Лечорсь-кого 1 Карського мор1В (для Стр^лкдвського, Бейсугського, Варан-дейського, Харасавейського 1 Прироэломного родовищ). Результата використовувалиеь при дипломному просктуванн1 конструкций ль-одост! йких платформ в Кримсшому шституп природоохоронкого та курортного бущвництва.

Апробац1Я роботи. Основн! положения 1 реэультати роботи були викладеш:

- на III Украшськ!й республ!канськ1й науково-техшчшй кон-ференцп по металевим конструкт ям "Перспективи розвитку 1 шляхи шдвшдення ефективност1 застосування легких та особливо легких металевих конструкщй (м. Житомир, 1984);

- на IV РеспуОл1канськ1й конференцп в прикладно! пдроие-ханши "Пдромехан1ка зазобгв освоения та вивчення океану" (и. КИ1В, 198?);

- на наукозо-техгичшй конференцп професорсько-викладацько-го складу та студентов СМмферопольського фшалу Д1Б1 по результатах науково-дослшицыкя роботи за 1988р. (Симферополь, 1988);

- на IV Украигськ'й республикански} науково-техн1чшй конференцп по мбталэвим конструкт ям "Розвигок, вдосгонзлення i реконструкция спещальних зварних конструкщй будзвель та спо-руд"(С1Мферополь-Чорнонороьк, 1988);

- на Всесоюзной пауково-технзчз-пй конференцп "fiopcbKi спо-руди континентального шельфу" (Севастополь, 1989).

Публикащ; За темою дисертада опубликовано 12 друзсэрськлх po6iT, включаючи 5 авторських св1доцтв на винаходи.

ОЗсяг роботи. Лисертащйна робота складаеться 13 вступу, чо~ тирьох роздшв, оснозних вис1ювк1в, списку лиератури j3 158 найменувань та прикладень; всього 182 crcpiHCK, в тому чшш 90 сторшок машинописного тексту, 56 рисунков, 36 таблиць.

OCHOBIM ЗШСТ РОБОТИ

У вступи1й частит сбгрунтовусться нес0х1дн1сть проведения рсб1т, зв'яэаних а освоениям морських нафгогазових родсвищ, в регюнах mopib, шр замерзають. хИдзначаеться, шр освоения згада-нкх perioaiB мозге бути досягнуто за умовачи створення спещальних техтчних saco6iB, кот pi повишп прадювати в складнях пдроыетео-ролопчних умовах. Шдкреслюеться, ¡до найбзльш складною проблемою в npoueci створення конструктй морських кригоет1йких платформ с пошуки i обгрунтування рационально> фор ми опорнкх кригост1йких слок1в.

Подана вагальна характеристика роботи, визначена и новизна, сформульоваш мета i аавдання дос.ндження.

В перикзму розд1л1 розглянуп питания оглядового характеру, особлшгаст1 морських кригост1йких платформ i опорних блоков; наведен! найбзльш харакгерн! техшчн! ршення сталевих опорних блоков, KQTpi знайшли застосування на практищ i як1 в1добраггухтгъ основн! напрямки розвитку ix конструктиЕиих форм.

До техшчних заооб1в, яла вигориотовуються при освоенШ мораьких нафтогазових родовид в акватор)Ях, ЯК1 замерзають, став-дяться шдвищеш вимоги до забезпечення надШного 1 безпечного виконання роб1Т в складнях пдрометеородопчних умовах при три-вали* автономность

0порн1 блоки крнгост1йкнх платформ розглядаютьея:

- по форм 1, щр сприймаюгь кркгове навантажння, поверхш опорного Слога;

- по к1лькост1 опорних колон.

Виб1р необХ1Дно1 геоиетр1чно1 форми виконуеться виходячи 1з конкретких вимог х зовнтшх Д1ючих фактора 1 аводиться до двох основних форы: э вертикальними 1 похилими поверхнями. Онорш кон-струкцп з вертикальною поверхнею повшстю сприймають горизон-талып зусилля В1Д дП криги. Конструкцп з похилою поверхнею спрнлють вниженню горизонтально! складово1 тиску криги на спору-ду. При змерзаыи кршканого поля в похилою поверхнею ефект нахилу знгаае.

Виэначення К1льюст1 опорних колон пов'язано з гехнолопчли-ми 1 експлуатащйними умовами. В залекност! ви глкбини моря, крижаного режиму г необхадно! виробничо'1 площ! платформи опорн! блоки виконують у виглядI одноколонно) або Оагатоколонно! конструкт й.

Вивчення найбЫьш характерних конструктивних форм конструкт й сталевих опорних кригост1йких блоков, розроблених в кра!нах СВД 1 за кордоном, дало можливють видшпи 1з велико 1 \х р1зноман1Тносг1 три основт форми. Це одноколонний блок з не-сучою КОЛОНОК) ЦИЛ1НЛРИЧН01 форми, конструкт я опорного блока ви-конана у виглядI конусно! форми 1 багатоко донна конструкция з не-сучими колонами цшиндричноЗ форми (Мал. 1).

Великий д!апазон проблем, який виникае при створенн! стале-вих опорних блоков морських стацюнарних платформ, вимагае проведения широких роб^т в ' галуз1 досл!дження конструктивних форм, технолог 1чних процесс в виготовлення, методов монтажу 1 експлуа-тац]5.

Теоретичш та екслериментальш доол1дження цих питань вико-иано в !ЩЛ Московського ньченерно-буд!Еельного шституту, кафедрою шельфоЕих та водотранспортних ' споруд Санкт-Петербурэького техшчного университету, кафедрами металевих та дсрев'яних конст-

рукщй Ки1 вського 1нженерно-буд1вельного шституту 1 Кримського ¿нституту природоохоронного та курортного буд1вництва, ^статутами електрозварки ¡м е. 0. Патона 1 пдродинаьики АН Укра1ни, 1ЩЦ1проектстальконструкц1я, УкрЩЦпроектстальконструкщя, галузе-вими тститутами НДШморнафтогаз, ДШроморнафтогаз, НДШшельф та

1Н.

Питаниям розробки та досл1дкення конструктивних форм морських нафтогазових споруд, призначених. для роботи в умовах мор1в, да заыерзаютъ, присв'ятшш сво! роботи К А. Абаджян, Г. А. Ажерма-чов, Я. С. Вернисер, Б. Ф. Гарф, Е М. Глонтг, Б. Ф. Горюнов, Т. Доусон, Е. Ф. Дудик, С. М. Левачоз, а А. Лобанов, С. ПШрозов, Е 0. Пермяков, К. Е Поляк, !1 В. Шайб о, К.КЕх1нек, В. А. Храпатий та 1н.

Значний внесок в вирниення проблем взаемоди кригл ¡а спору-дами внесли А. Ассур, В. П. Афанасьев, С. 0. Вершинш, К1В. Долгсполов, К. М. Кортав1н, Д. А. М1рзосв, В. Мшель, Г. II Смирнов та ш.

Копстругаш морських кригоет1йких платформ розробляються з врахуванням комплексного подходу до освоения морських нафтогазових родовищ. Оснобн1 параметри сталевих опорних блок1в вибирають-ся виходячи 1з пдрометеоролопчних. ¡нженерно-геолопчиих, тех-нолопчних I та 1нтих фактор1в, а також у в1дпов1дност1 13 буд!вельними нормами та правилами. Через в^дсутнють метода, як! дозволяли б знаходити рацюнальш вирисення конструкций сталевих опорних блошв, неможливо з достатньою повшстю зд1йснити опти-мальний виб1р параметр!в розроблювашл споруди.

Внасл1док того, щр практично неведом! роботи в цьому напрям-ку, виникла необх1дн1сть у створенш 1 роаробт шженерно! методики визначення основних параметра сталевих опорних Слок1в морських платформ на ранн1й стад 11 проектування. Для проведения анализу по вибору рацюнальних конструктивних форм 1 основних па-раметр1в роэглянутих споруд, вшбраш для вивчення б1лызе 30 р1зних техн1чних ршень сталевих опорних льодост!йких блок1В, конструкт 1 яких знайшли практичне вт!лення або розроблен! у виг-ляд 1 проекту.

Другий розди приев'ячений досл1джвнню впливу основних фак-тор1в на параметри сталевих опорних блок1в морських льодост1йких стадюнарних платформ.

В робот! зроблена спроба створити класиф1кэщйну схему конс-

трукц!й, шр вивчаоться. Бона одержана шляхом використання методу морфолог iчного анал1зу та синтезу. Особлив ютю запропоновано! класиф1кацн в урахуваннп ознак виготовлення i монтажу конструкт й, спуску Ii на воду, тргнспо,.ч^ ¿зння, установки на морське дно i закрепления. Bei робот по сиетекатизашi булл направлен! на пошук рацюнального конструктивного вирнаення.

Вжоги, як! пред'являться до конструкций опорких блок 1 в, даюгь момдив1сть зд1йсниги правильний виб1р д*ючих фактор1в 1 Бнзначити напрямки розвитку конструктивных форм льодосийких наф-тогазових споруд.

Каведеш вш.юги подiленi на три'групи: технологiчнi, конст-руктивнi та буд1вельно-монтакн1.

Bnöip рационально! конструктивно! форми сталевого опорного блока зД1йснюеться виходячк is анализу фактор1Е, якх вплкваюгь на створюзану споруду. Bei фактори розбшч на п'ять груп, як1 охоп-лююгь увесь спектр проблем с • горения морськоз ллэтформи.

Група географхчкпх фактор!в враховуе эалекисть техичних piESHb платформи Bis географ!чного шеця 'ii установки.

Група 1нкэнерно-геолог 1чнкх Фактор ¡в. До них в1дносяться фактори, як1 впливаюгь на конструктизнt елемэнти придонних частик опорних 6Л0К1В.

Група технолог!члих факторib включае в себе фактори, зв'язаш э виконанням npoueciB свердлення та експяуатацп.

Група конструктивних фактор1в. Jlo nei належать фактори, шр впливаюгь на конструктивна формл сталевого опорного блоку.

Група будхвельно-моктажних фактор!В. Впливае на конструк-TiiBHi Форми створюваноз споруди в пэрюди виготовлення, монтажу, установки опорного блоку в задашй точць

1з безл!Ч1 фактор 1 в в!Д1бран! оеновт, як1 дозволяють зроби-ти оуш<у пропонованих техн^чних рнаень. До них в^днесенк

- к1льк1сть свердловин;

- к1льк1сть бурових станк!В;

- глибина моря;

- товщина льодового поля;

- величина питомого допустимого тиску на придонний грунт;

- KiÄKiCTb опорних колон;

- кут нахилу складово"! конечно! поверхн! опорних частин до

горизонту.

Опорна частина льодооПйко1 споруди виконуе як несучу, так i захисну функцп.

Зэвшштй д1акетр конструкт! опорного блоку (в camft вузьшй частит) вюначавтъся-.

Дв - Дв + 2 Д , (I)

де: Дв - уюв.тай Д1здктр в camft вузьк!й частит опорного блога;

Д - величина технологичного .i конструктивного зазору mis зовншн1М д1аметром колони i уюввш дгаметром колони спорного блоку.

Виведеш валешост1 н!х ушвшы внугрляаш д1ш»тро« ощжо! колонн льодост1йкого блоку i типом, к1льк1стю, розтааувапням свердлсвин, а також шлькютю бурозих установок.

Для проведения анздюу за основну валэмасть вибрано схеыу 18 трирядиим розтаиуванням свердловнн.

Визначення льодозих навантакень на одноколонн! та багатоко-лоннi .конструктi опорних блотв щшндричшп форми виконуеться за вiдомима формами i виходячи i3 припущення, що 13 палуб морсь-ких льодост)йких платформ, як! розглядаються, буритимуть не кениэ 35 нафтових свердловнн при трирядному ïx розташуваят.

Враховувчи те, яip створювала методика Еизначзння основних параметра опорних льодоспiïmx блок!в повинна опираться на ву.б-раш фактори, 8'явилась необх1дн1сгь виразити величину силово'1 льодово! д15 через втаэана фактори.

Для зручност1 користуЕання виведена аналнична залехшсть мim дискретними значениям! (DH/h) 1 КЬ , де КЬ - коеф1Щект вминання льода.

ЗнаЯдена апроксимуюча фушадя в!добраше характерш особлн-BOCTi досл1джувально1 величини i достатньо аручна в улитку. Для визначення коеф1Ц1ента зминання льода п1Д1брак1 два аналггичш вирази:

без врахування эмерзання льоду з конструкщев К* - —™-а.7

{la)

is врахуванням змерзання льоду з конструкщев =

'ЛМ*

Одеряат вирази даеть задов 1льн1 • результаты значень ко--7-

еф1 тента зминання льоду в пор1внянн1 з табличними данями.

В багатоколонних конструкта:: сталевих опорних блошв льо-дост1йких платформ одержан 1 залежностг сил льодово! дп в1д к!лькост1 опорних колон, 1х розташування, форми 1 товщини льоду. Залежносп виражеш через основш фактори, щоб ошнити 1х стушнь дП на параметри та конструктивн! форми опорних льодост!йких блок1в. Величина льодово'1 дП визначаеться за в 1 домою формулою (БШП 2.06.04-82). Для визначення коеф1Ц1снта взаемовпливу (К^.шр входить в цю формулу,виведеН1 аналштап залежносп, де величини коеф1щснта (Кг) залеиать вгд тлькост! опорних колон 1 товщини льоду.

Знаходження льодових навантажень на конструкцп сталевих опорних Олокзв кошчно! форми виконувалось за в!домими формулами (ВСЯ э 41.88). Величини горизонтально! складово1 льодового впливу визначались без врахування змерзання льоду з конструкщею:

Щоб ошнити стушнь впливу товщини льоду, кута нахилу скла-Д0В01 К0ШЧН01 поверхш опорного блоку, К1ЛЬКОСТ1 свердловин 1 бурових установок на силу льодово1 дп, знайдет анал1тичн! за-лежюст! коефииента К^ в1д вказаних величин:

при 11 - 1,0 м Псг=1; М=к. .24; КР=0,ОР?Н +■ 21,0/«

Псг=2; М=1Р..ЗР; Вр=0,07РМ+ 24,1/с< и-ои

при Ь- 1,5 м Пст=1; Ы=Р..24; К>=0,041М+ 23,0/с*°'|°

при Ь - 2,0 и Чот=1; К =6.-24; К^О.ОЗТМ + 2?,4/<*п,Ш Пст=2; К^О.ОЗеИ + 25,е/оСь'"

Максимальт в1дхилення величин коеф1Ц1ЕНта К^, тдрахованих за наведеними залежностями, не перевицують 5%.

Одним 13 параметр!в конструктй опорних блок1в морських льо-дост1йких платфорц е висота придонно! частини. Для вибору 1 обг-рунтування даного параметру проведено пор1вняльний анал1з сталевих опорних блок1в р1зно1 конструктивно! форми. Визначення залекностх висоти придонно! частини опорного блоку (Нр) В1д глибини моря СНг) виконуеться методом наймениих квадрат 1 в.

Для глибин моря до 30 м висота придонно! частини сталевого опорного блока морсько1 стацюнарно! платформи моле бути визначе-на за залежшетю

Нр - 0,671 х Нг - 0,013 х Нг , м. (31

Для глибин моря Нг> 30 м висота придонно! час тин и опорного блоку приймаеться, виходячи 13 констругаивних м!ркувань, р!вною: Нр - 0,25Нг , м. (4) .

Кр1м висоти придонно1 частини, важливим параметром, шр впли-вае на об'емш та вагов! характеристики сталевих опорних блок1в, е розшри придонно! конструкт 1 в плат.

Визначення вказаних розм!р1в виконано,виходячи 13 загалъно! умови втрати ст1йк0ст1 грунтово'1 основи при сл1дуючих припушэннях:

- грунт, на я кий спираеться своею подошвою конструктя опорного блоку, ОДНОР1ДНИЙ;

- при контакт! опорно! поверхн! придонно! чаатини опорного блоку з грунтом виникають лише стискукш налруження;

- тиск на плотин! опирання розподияеться р1вном1рно.

В зв'язку э трудношдми визначення точного значения тиску,в!н визначився за формулами позацентрового стиснення.

В робот 1 розглянуто два види придонних конструкций: з круглою 1 квадратною формою в плат.

В ход1 проведенного досл1дження були одержан! анал!тичт за-лежноси Л1н1йних розшр1в придонно! частини опорного льо-дост1йкого блоку (Во ) В1Д перекидного момента (Мо ) та характеристик ГРУНТУ (Р0,К|) ,

Во + (Ук,)В0 - М0/Рй. к, , (51

де: В0 - розм1р придонног частини опорного блока в план1, м;

Мп - перекидний момент, тм;

Ра - умовне значения розрахункового тиску на грунт, т/м*

К( - коефЩ1ент, що враховуе вплив ширини придонно! частини опорного блоку.

1з одержаних залекностей ( 5 ) побудоваш графжи зм1-ни величини Ва в!д перекидного моменту М0 .

Для одноколонних та Сагатоколонних опорних блок1 в щшндрич-но! форми анайден 1 аналничт залеляосп у вигляд!:

В0 - А.М^ , (6)

де А V 1 а; - числов1 коефЩ1снти.

Для опорних блок!в кон1чно'1 форми одержан 1 узагальнююч! ва-лежност! л1н!йних роам1р1В придонно! частини (В0 ) в!д грунтових умов, конструктивно! форми придонно! конструкт 1 в план!, ТЭВШИНИ

льоду, кута нахилу скдадово1 опорного блоку, глибинк моря, к1ль-кост! бурових рзанк^в: ^

В„- (А^и" - с^а + Д]) (11г/рЛ 4 + 1/р^т-1)-(Е|0С + па) , ы С?)

де Нг - гякбина моря, и;

пст- шдькють бурових стапк1в;

Дд * Е^, - чнслов! 1«зефщ1енти.

За ранхшо виведеними закономарностями вираховаш об'еми од-но.чолонних та багатоколонних кояструктй сталэвих опорник блоклв. Ровглянуп питания змии об'скив В1Д киькост! свердловии, глибин моря, Грултових умов, т0вши1ш льоду, к1льк0ст1 бурових станк!в. Шдрахунок об'сн1В опорних блок!в викоканий ¡а врахуваншш 1 без врахуваиня эигрзаякй льоду о конетрутацев. Анал1з вшии об'ешв багатоколонних конструкт й ваконаинй виходячи 13 кыъкоет! Свердлов ин, ер роомнаэш на платформ!, при умов! роэьпщення Чх в ус^х иосучмх колонах.

Для визначеннн об'скив сталевого опорного блоку конусно! Форш викзриетовуються ана/атичн1 залежност1, шр враховують сл1дуюч! фактори: шлькють свердловнн, глибину моря, товщину льщу, кут нахилу складово! кон1чяо! поверхт опорного блоку до горизонту, к4льк1сгь бурових установок. Шдрахунок об'ем!в опорних Слоив внконаннй без врахувакня зиераашш льоду. В пронеси вкэна-чення величин придонно! частили опорного льодост!йкого блоку (В0) одораано висновок, цо вони мойуть бути б!льша або. даш» конструктивного розм1ру (Й/2.5

В эв'язку з циы пркйнято: при Во<Д^.за розрахункову величину лрпйиазться Д*/г ,

д-э Дк - конструктивний розкцр нижнього д!аметра конуса, м.

' В третьему роэдг.и наведен! аагавыи пололеиня 1 роз робки для ьизначення основних геокогричннх та еконошчних параметр!в опорних льодост!Й1-СИХ блок1 в р1знях конструктивнее форм сталзвих опорних 6-шк1в.

Одержат в ход! проведэних досл!джень залекност! дозволякиь розробитп методику виэначення осковких параметров сталевих опорних дьодоет Шкпх блоков р!зних кэнструктивних форм. ( Мал.I)

Запролонована методика дозволяв викоиати пор!вняннк за масою р!зш?х конструктивных ржунь опорних блок!» та вибратп ращонзлгт а них на ранн!й стадП проектування.

-Ю-

Пор1вняпня та апал!з парамэтр!в сталевих опорних блок1в льо-дост1йких платформ виконано ва результатами розрахунку об'екчпх та вагових показннк1в за пропоноЕаною методикою при однакових вих1дних даних.

Застосування запропонолано! методики обможане спорудаии, призначеиими для установки на глибинах моря до 60 м при товшин! льоду до 2,0 м та к!лькост! нафтових га газових свердловин, як! будуть буритися э платформа, до 35 штук.

Проведен! численн! досл!д.тення геометричних та вагових по-казник1В р 1 зиих консгрукщй опорних блоков виявили ааконом1рносп 1х зм1нення В1 д глкбин моря 1 тове,иии льоду.

Пор1вняння однсколонних та багатоколонних конструкций вскопано за умовою, шо з будь-яко'! платфории повинно бути пробурено однакову гллькють свердловин при р!внсм1рному 1х розпод1ленн! на число опорних колон.

Анал1з показав, що для одного 1 того ж прийнятого техшчного виризення витрати стал! ростуть !з зйыьшенням шлъкосп свердловин, числа бурових станов, товщини льоду та глибини моря.

При переход! в!д одноколонно! до двохколонно! вагов! показ-иики при збереженп! однаково! млькасп свердловин на платформ! зпижуються на 10. ...25% (биьые знижкня спостер1гаеться при мен-пмх глибинах),а шшм 13 зб!льшенням к!лькост1 колон знову зрос-тае.

Три- та чотириколони! блоки за сзо!ии ваговими характеристиками наОлижаються до одноколоннах, причому маса триколонного блока в залежост! ■ в1д глибини моря нижче на 1...132 в1д маси одно-колонно'1 конструкцп; маса чотириколонкого блока на 0,7. ...4,57. в ища.

Шэстиколоши опорч! блоки не мояпа признати рацюнальними за вибраним критер!см, бо !х маса на £0% перебиьнус масу одноколон-НИХ при ВСIX розглянутих вих!дних даних.

Досл1дження вагових показникгв опорних блок1в кошчно! форми виконано на основ! пор!вняння вар!ант!в конструкц!й. 1х визначен-ня виконано !з зм!Ною В1шдних фактор!в в метах, в1дзначених для опорних блок! в цилшдрично 1 форми.

Геометричн! параметри опорних блок!в залежагь в!д: к1лькост1 свердловин та бурових сганк!в, глибини моря, товщини льоду, кута нахилу складово! конечно! поверхш до горизонту ! характеристик

грунту.

Проведений аналаа св!дчить про вплив вих1дних факторхв (к1льк1сть оверддовин, товщина льоду, глибина моря) на вагов! характеристики конструкщй при ф!ксовьлому кут1 нахилу о/ га ростом значень цих фактор1в маса опорного блоку збтшуеться.

Вплив товщини льоду суттево виявлясться при малих глибинах.

За кр1тер1вм ышмуму маси оптимальне значения кута нахилу скдадово'! опорного блоку, в валеммсп в1д глибкни ыоря та товпщ-ни льоду, знаходигься а межах вiд бО°до 70°.

Виб1р конструктивно'! форми придонно! частини опорного блока в план1 (коло або квадрат) за однаковими грунтовиш умовами практично не впливае на зм!ну об'ему або маси конструкцп (Р03б1ЖН1СТЬ 2%).

Маси сталевих опорних льодост!йких блок!в визначеш для двох випадки: блоки будь-яко! конструктивно! форми працюють в умовах, коли немае эыерзання льоду з опориою-частиною, та блоки, щр маюгь кон!чну форму, 1 яка експлуатуоться при вхдсутносп змэрэаяня з ними льоду, а цинндричну - при ншшюст! вмерзання. .За одержанный даними побудоЕан! граф1чш залежност! мае опорних блоки а кок!чнаю та щшкдричною формами опорних частин.

При В1Дсутност! эыерзання льоду з конструкте» «¡ншальноа ыасою володю двоколонний опорний блок при значениях Н < 40 м.

Пор!вняння вагових показнимв 1нших конструктивних форм приведено по в^дношенню до конструкц!й з мшмальною масою. Допуска-ючи перевищення маси конструкцп не б!льше 10%, ветановлеш облает! рашонального застооування резнях конструкт й опорних блоки (Мал. 2).

Шринюючи одноколонн! цшпндричт блоки з моноконуснимм, можна в!дзначити, ир при малих глибинах (до 30 м) осташц при о<- 60°кають мент вагов! показники. Причини цих переваг поляга-¡оть в аначяо меншому льодовому навантажнн!, щр дхе на кон!чну .опору 1 б!лыш мас1 опорно! частини, яка впливае на величину удериуваного моменту, що доаволяе скоротити розкнри придонно'! частини льодостхйкого блоку. У випадку в!дсутност! змерзання льоду з конструкт ею 1 великих горизонтально навантаженнях (ЬзЛ.О м; Н:»30 м) едноколонний опорний блок щшндрично1 фор ми май переваги перед кон1чним за рахунок еуттевого зыеншешш об'ему кесучо!

п

члзбсп

П Овсп

V

Г ^"'Ь

11 г-ч Зон

л. м

1

V

Мал. 1. КонструкгиБн1 форми та схеми навантакень, якз дзюгь на сталевз опоряз блоки, за роэрахункаьи спор/д ыорських стащонарних платформ.

Нг,м 40 20 0

о( =70

П„=2

— -

— ё-

/

— 1 _

ч и

Л

— -

_ 'к "1

— А —

0,5 1,5 0,5 1,5 С\5 1,5 0,5 1,5 0,5 1,5 Ь,

а) без врахування вмерзания льоду для усзх конетркуцзй платфорзл

П =Г

Ы.=р.0

с(=70

к\.=з

ши4

Нг,м 40 20

° 0,5 1,5 0?5 1,Г ' 'о',5' 1,5' 0,5 'г'.Ъ 0,5 1,5 Ь, ы б)без врахування змерзання льоду в) зз врахунванням вмерзания

льоду

7 7 тг

— ¡.с а

Мал. 2. Мек1 рацюнального застосувалня сталевих опорних льодостзйких блокзв рззних конструктивных форм.

опорно2 частили.

Триколонна конструкция сталевого опорного блоку ращовальна при малих товшинах льоду (до 1,5 м). За витратаыи стал вони в досЛ1Джуваному д1апазон1 В1др1зняються В1Д двоколопних: не б1дь-ке, ¡¡¡ж на 11%(беэ врахувакня змерзання льоду), 1 не б1льке, Шж на 9,7% (при наявност1 змерзання льоду). Чотириколонн1 блоки В1др1зняються в!д двоколопних В1ДП0В1ДК0 не больше, тзк на 22,7Х 1 18,4%.

В четвертому роздгл! Ыдображен! питания, яьа пов'яэат з обгрунгуванням ефактивност! розробленс"? методики визначення ваго-вих характеристик сталевих опорних блок!в юрських льодост Шизе платформ.

У результат! пор1внялыюго анализу розроСлених конструктив-них рШень льодост Шсих платформ виявлено, що вагов! характеристики, як1 п!драховая1 ва наведеноп мелодикою, В1др!зняються в!д одерианих при проектуваши на 4,6%. Стввшоявнкя вагоьих показ-ник 1 в варгашмв просктування (Су/С£)Ф 1 одерудних при розрахунку за методикою (С, /Сг)т в!др!зняються один в!д одного па 5% , щз св1дчигь про достов!рн1сть методики, яка застосовуеться. Ь'етодика добре описуе вхдносн! витрати металу, хоча абсолютн! значения те-оретичних вагових характеристик можуть в^дрхзнятися В1Д фактичних даних. Порхвняння геометричних параметр!в 1 вагових характеристик опорнкх льодост!йких блок!в, як! одержан! в процес1 проектуваннп 1 розрахунку ва запропоиованою методикою, наведено в табл. 1.

Для шшпшекня експлуатацШшх якостей ! розширення можли-ьостей викоркотання конетрукцп опорного блоку кошчно! форда запропонозало нове конструктивна вкрисення опорного льодост¡йкого блоку. Особлив!сть його полягае в тому, до опорна частина для скорочення маек споруди, гикоиана щшндричпою, а для знизлення льдового навантаження служить кэк^чяий криголамний пристрой. Таким чином, щшндрична опорка колона сприйыае ильки вэртикальн1 навантажоння.

Дана конструкц1я маг ыомив!сть бататоразового и викорис-танкя, та тдвииэиу над!йн!сть П1д час проведения операц!й тран-спортування ! встаиовлення платформи на дно моря, добре адап-туеться до умов р1зних геолопчних районов.

Таблиця 1.

Пор1вняння геометричних параметров 1 вагових характеристик опорних льодост1йких блоков

Вариант Метод ЕИбору ос-новних геометричних параметр1в 1 вагових характеристик Дн, м Во, м Нр, м Уо, л м Ь т/м5 В, т

1 в процесн проектування 14,8 52 6850

за методикою 15,0 48,5 7,7 34528 0,1936 6860

2 в процео! проектування 19,0 58 6040

за методикою 15,0 26,8 7,7 20000 0,1986 5761 '

Пор1вняння вагових показниюв опорного блоку ново'1 конст-рукцП з масами одноколонного щшндричного блоку 1 даноконусного спорудження за умовою однаковкх вихдаих даних показало, го по Б1ДНошенню до однсколонних 1 багатоколонних 6ЛОК1В маса блоку 8 кошчним криголамним пристросм меыке на 6... 25%. 1 поступасться моноконусним у межах 4. ..57. (е о/, - 60°).

Враховуючи те, що нова конструкщя незначно В1др1зняеться за ваговико! характеристиками В1Д мококонусних та мае перед ними чи-мало суттевих переваг, вона прийнята як Сазова констру.::ця для використання у миководних замерзаючих акваторгях.

Розроблен! рекомендацп ирдо вибору конструктивикх форм, оо-новних геометричних 1 вагових параметров сталевих опорних блоков мореьких льодост1йких етащонарних платформ на початкових стадиях проектування, включають виб1р конструктивно') форми опорного блоку та геометричних наралетр1в розробляемо! кокструкцп.

Геомэтричн1 параметри опорних блоков визначаються з ураху-ванням глибини моря, товщини льоду, характеристик грунту, виду свердловин, ¡X киькосш та розташуваши, глибини буршня, киь-кост 1 бурових станов, кута нахилу утворюючо! конечно! поверхш

до горизонту та колькоеп опорних колон за запропонованими залек-ностями.

основа I внснокш

1. Анадоз пстазав, що найбодьше розповсюджння отршшли три оеновно форми опорних блок1В шрських льодостойких стац1онаргшх платформ: одноколоннз та багатоколонн! дшпндричноо форми, а та-кож конструкт'! коночких форм.

2. Клаеифокован! ус1 фактори, шр впливаоть на геоыетричш параметра опорних льодостойких блоков, виявлено. й прийнято як ос-нови «I слодуючо: глибина юрл, товщина льоду, колькость свердло-вин, глибина бур1ння свердловин, К1ЛЬК1СТЬ Оурових станков, характеристика грунту, кут нахилу утБорючо! конечно! повергни до горизонту, автономность платформ«.

3. Встановлен1 вирази для визначення основних геометричних параметров 1 вивчей о законом!рносто - ох змпш в залежносто вод варшючих величин: Нг, (1, N. пв1, ра>01, пй. Одержан 1 залежносто: Дн - Г (И, п„,Д), Г - Г (М, И, п,г, пк,„0, Нр - Г(Нг), В - Г (Р, Нг. р4), на подставо ягах наведен 1 ступено впливу основних факторов на об'емно (Еагово) характеристики опорних блоков шрських льодост о йких платформ.

4. Одержано питомо гоказники витрачання стало на одшшцю об'ему сталевого опорного льодост1йкого блоку, яко дають змогу визначаги вагово характеристики технтних ранет, то лропонують-ся.

5. Викорисговуючи взасиозв'язки мох основними та походними величинами до о насталено льодост о йш опорно блоки, створено методику визначення рацоонадьних геометричних параметров та вагових. характеристик опорных блоков роэних конструктивних форм.

-6. Внходячи 13 внайдеиих у ходо числового аналозу мономаль-них вагових характеристик, встановлен1 галузо рацоонального зас-тосування сталевих опорних блоков иорських льодостойких платформ розно! конструктивно'! формд у д1апазрко глибин моря вод 10 до 60 м. о тоещин льоду вод 0,5 до £.0 м.

Методика визначення геометричних та вагових параметров опорних льодосто йких блоков, шр запропоноььна, застосована при проек-

-1в-

туванш льодосийко! платформи "Варандэйська-2", яка призиачена для бур!ння свердловин у район! швденно-cxí дно! частини Баренцева моря. Реал1зад1я дано'! методики дозволила обрати б1льш рацюнальну, у пор1внянн! до запропоновано! ран!ше, конструктивну форму опорного блоку. Економ1я металу при цьому складае близько 12%, шр досягяуто за рахунок оптимального поеднання конструктивно! форми та геометричяих параметр!в. Розрахунковий економ!чний ефекг В1д рацюнального вибору опорного блоку льодост!йко1 плат-Форш екладас 847 тис.крб. (в щнах 1988р.).

Основн! положения роботи викдаден! у 12 друкованих роботах та винаходах, серед них основними е.-

1. Виб1р конструктивно! форми опорних льодостчйких блок!в (¡СП в залеяшост! В1д впливаючих фактор i в//Материали 2-1 науко-во-техн1чно! конференцп' "Питания над1йност1 1 оптим1зац11 буд1вельних конструкщй та машин". - Севастополь, 1992. С. 80-81.

2. A.C. N 1617093 (СРСР). Морська платформа Оф!ц. бил., 1990, N 48 (сшвавтори %nira I.A. , Ml шин В. U.)

3. Основн i вимоги, щр ставлятьея до конструкций опорних блок1в морських льодостшшх платформ//Експр.-1нф. "Техн!ка ! технолог 1 я видобутку нафги i обладнання нафтових родовищ". - К: ВВДЮЕНГ, 1990. - Вип. N 4. - С. 37-41.

4. Характерна особливосп опорних блок1в морських ль-одост1йких платформ. - "Нафгов1 та газов i родовшца шельфа". -36. наук, прадь. - М.: ВНДЮЕНГ. - 1991. - С. 39-44.

5. Становище основних конструктивних ршень морських стацюнарних платформ, як1 працююгь в умовах льодових Д1янь.//0г-ляд. 1нф. Сер.: "Бур1ння морських нафгогазових та газових свердло-вин". - U.: ВЩЦЕгазпром, 1985. - Вил. N 1. - 58 с. (сшвавтор Берн1кер Я. С.).

6. Вдосконалення льодоспйких конструкта морських нафтога-зодобуваючих платформ//Разова промислов1сть, N 8, 1985. - С. 42-45. (сп!вавтор Берн!кер Я С.)

7. A.C. N 1521826 (СРСР) Морська льодост1йка платформа. 0ф1ц. б юл. 1989, N 42 (сшвавтори Чип!га I.A., Берн1кер Я. С.).

П1дп. до друку iL U. iL . Формат 60Х841/!«. Пап1р друк. МЗ >

Друк офсетннй. Умов, друк, арк. (?,<?£ . Умов. фарб.-в1д6иток f' .

06л1к.-вид. арк. j.О ■ Тираж -(СО ■ Зам. У fs , Б«лл»тио.

POBO «Укрвуэпол1граф»'.

252151, КиТв, вул. Волинська, 60.