научная статья по теме ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СТАЛЕБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В УСЛОВИЯХ АРКТИКИ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СТАЛЕБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В УСЛОВИЯХ АРКТИКИ»

 1 технологии

Эффективность применения сталебетонных конструкций в условиях Арктики

З.А. АМИРАСЛАНОВ,

к.т.н., ведущий научный сотрудник

ЗАО НТЦ «Морнефть»

guseinov2@yandex.ru

Для решения задачи рационального конструктивного решения платформы для морской добычи нефти в Арктике выполнен комплекс расчетов и разработана методика оценки оптимального решения на основе массогабаритных характеристик верхнего строения платформ и конструктивного решения опорного блока. Оценка оптимального решения определяется с учетом монтажного, транспортного и эксплуатационного циклов функционирования сооружения.

EFFICIENCY OF USING STEEL-CONCRETE CONSTRUCTIONS IN ARCTIC CONDITIONS

Z. AMIRASLANOV, NTC Morneftegas ZAO

For the conclusion of a problem of a choice of the rational constructive decision of a platform for a sea oil recovery in Arctic regions the complex of calculations is executed and the technique of an estimation of the optimum decision on a basis characteristics of mass and dimensions top a structure of platforms and the constructive decision of a supporting block is developed.

Keywords: supporting block, top of structure, steel-concrete structures, the optimum decision

В последние годы ученые и предприниматели за рубежом и в нашей стране все больший интерес проявляют к исследованиям и разработке конструкций с внешней арматурой. Это относится к сооружениям различного назначения и весьма актуально при сооружении платформ для разведки и добычи углеводородного сырья в арктических условиях.

Проблема принятия рационального решения при выборе конструкции морской платформы является очень сложной задачей. В нашем исследовании сделана попытка предложить оптимальное конструктивное решение на основе сравнения массогабаритных характеристик платформ различного назначения.

На базе расчетов массогабаритных характеристик блок-модулей верхних строений платформ, выполненных для различных вариантов обустройства месторождения, производился расчет массовых характеристик опорной части платформ. Масса опорной части платформ определяется как функция массы верхнего строения платформы ВСП [1].

Анализ полученных в различных проектах данных показал, что основными факторами, влияющими на массогабаритные характеристики верхнего строения и в целом всей платформы, являются:

производительность платформы; назначение платформы; количество скважин; технология подготовки газа; динамика изменения давления на устье скважин; темп ввода скважин в эксплуатацию.

На многофункциональных платформах осуществляются:

- бурение, эксплуатация и ремонт скважин, устьевое оборудование устьев, выведенных на платформу;

- сбор, подготовка и транспорт продукции скважин (нефть, газ, конденсат).

Для выполнения этих функций на ВСП размещаются:

- блок-модули бурового комплекса;

- блок-модули эксплуатационного комплекса;

- блок-модули вспомогательного оборудования;

- блок-модули энергетического комплекса;

- блок-модули жилого комплекса и жизнеобеспечения.

На технологических платформах осуществляются:

- управление работой скважины;

- сбор, подготовка и транспорт продукции скважин.

Каждый блок-модуль ВСП представляет собой автономную систему, обеспечивающую максимальную функциональную завершенность. Перед монтажом ВСП на площадке строительства в блок-модулях проводятся пусконаладочные работы и испытания.

Вес отдельных модулей достигает 6000 - 9000 тонн в зависимости от компоновки и возможности используемых плавучих кранов.

Далее на основе расчетов массогабарит-ных характеристик блок-модулей верхних строений платформ, выполненных для различных вариантов обустройства месторождения, производился расчет массовых характеристик опорной части платформ. Масса опорной части платформ определялась как функция массы ВСП [2].

На примере Штокмановского газоконден-сатного месторождения (ШКГМ) выполнен расчет по определению весовых характеристик верхнего строения платформы для различных сочетаний факторов. При этом принято:

• платформа многофункциональная (МФ) или технологическая (Т);

• минимальное устьевое давление 40 атм.;

• производительность для платформ МФ и Т одинаковы (равны) (45 х 109м3/год, 30 х 109м3/год).

Из табл. 1 видно, что при одинаковой производительности вес верхнего строения технологической платформы, по сравнению с многофункциональной платформой, имеет лучшие характеристики. Это объясняется тем, что на технологической платформе отсутствуют буровые установки.

Вес ВСП зависит также от производительности платформы. Для демонстрации этих зависимостей выполнен расчет на

технологии

щ

Табл. 1

Производительность, Вес ВСП, тыс. тонн

млрд м3/год | Т

45 55,4 43

30 47,5 35,3

примере ШГКМ, результаты которого приводятся ниже (табл. 2.).

Расчетные данные показывают, что для веса ВСП производительность также является определяющей.

Табл.2

Производительность, Вес ВСП, тыс. тонн

млрд м3/год МФ

45 55,4

22,5 39,8

Следующим определяющим фактором является способ транспортировки добываемой продукции, т. к. транспортировка может происходить либо в однофазном, либо в двухфазном состоянии. Эту зависимость можно продемонстрировать результатами расчета (табл. 3.).

Табл.3

Производительность, Вес ВСП, тыс. тонн

млрд м3/год Иод нофазный двухфазный

30 47,5 43

22,5 39,5 32

Отметим также, что на весовые характеристики ВСП влияют величины минимального устьевого давления скважин, что подтверждается приведенными ниже результатами расчета, выполненными для платформ одинаковой производительности (табл. 4.).

Табл.4

Устьевое давление, Вес ВСП, тыс. тонн

атм. однофазный двухфазный

40 44,1 39,8

20 49,6 43,8

Следующим определяющим фактором, влияющим на массогабаритные характеристики ВСП, является автономность платформы. Оптимизация автономности позволяет снизить или минимизировать автономность платформы.

Отметим, что вопросы, связанные с определением автономности ледостойких платформ, не имеют в настоящее время научно обоснованного и нормативно регламентированного ответа. Полный объем запасов на платформе складывается из суточных запасов, и он может быть определен достаточно точно в детерминированной постановке задачи.

При определении запасов на МЛСП необходимо учитывать также характер изменения потребности в запасах по этапам освоения месторождения. Расчет массогабаритных характеристик верхних строений морских стационарных платформ осуществляется по всем вариантам обустройства месторождения, исходя из:

- количества скважин;

- метода подготовки продукции скважин на платформе;

- технологических показателей разработки по вариантам (устьев давления, динамики добычи газа по годам, вида транспортируемой продукции);

- компоновки блок-модулей;

- характеристик используемого оборудования, производимого на российских заводах (следует ожидать, что использование импортного оборудования позволит улучшить мас-согабаритные характеристики платформ).

Архитектурно-конструктивный тип ВСП определяется многоярусной компоновкой блок-модулей.

При проектировании сталебетонной ледостойкой платформы верхнее строение также может быть частично выполнено из сталебетона. Обеспечивающие вспомогательные объекты также могут быть изготовлены по этой же техноло-

гии. Имеется в виду: электрическая подстанция, газокомпрессорные станции, опорные конструкции. На верхнем строении для рабочего и обслуживающего персонала жилищные и рабочие помещения могут иметь комбинированную конструкцию.

Из сталебетонных конструкций можно возводить и емкости для хранения добытого сырья, и площадки под эти сооружения под водой.

Сталебетонная платформа, по сравнению с железобетонной и стальной платформами, обладает определенными дополнительными преимуществами, в особенности если в данном районе будут строиться несколько платформ, находящихся недалеко друг от друга.

Обобщенный анализ этих факторов позволяет определить рациональные массогабаритные характеристики ВСП. Отметим, что эти характеристики являются исходными данными для конструирования и расчета опорной части морских нефтегазопромысловых ледостойких платформ.

Часть блок-модулей ВСП для многофункциональных платформ представлена на рис. 1, а основная их компоновка по первому ярусу — на рис. 2. Вертолетная площадка располагается на консоли и ориентирована относительно сторон света на Ю-З, что обеспечивает безопасное обслуживание платформы вертолетами и хорошую радиосвязь с береговыми базами [3, 4].

На основе изученных характеристик блок-модулей верхнего строения, оборудования в палубе и палубы произведены расчеты массогабаритных характеристик верхнего строения платформы для всех вариантов обустройства месторождения в соответствии с заданными размерами и позициями оборудования и блок-модулей.

Массогабаритные характеристики ВСП по вариантам зависят от производительности и назначения платформы (технологическая, многофункциональная), технологии подготовки и транспорта продукции скважин (газ, конденсат), устьевого давления.

Для размещения блок-модулей эксплуатационного комплекса по отдельным вариантам требуется большая палубная площадь - 140 х 106 м по сравнению с другими вариантами - 111 х 106 м, что объясняется необходимостью ввода на последующих стадиях разработки ШГКМ дожимной компрессорной станции и установки стабилизации конденсата.

Рис. 1. Компоновка оборудования блок-модулей бурового и эксплуатационного комплексов на верхнем строении платформы

2 - блок-модуль пневмотранспорта и цементировочного комплекса; 3 - подпортальный; 4 - подвышеный, 5 - вышечный;

6 - геофизическое оборудование и АСУ; 7 - склад труб; 8-9 - подготовка газа; 11 - регенерация метанола; 13 - фонтанная арматура и манифольд; 16 - электростанция; 19 - вертолетная площадка; 20 - блок радиосвязи и СВКП; 23 - мостовые краны;

24 - помещения палубы для вспомогательного оборудования

щ

технологии

Рис. 2. Генплан и компоновка блок-модулей эксплуатационного комплекса на I ярусе ВСП

8, 9 - подготовка газа №1,2; 10 - стабилизация конденсата;

11 - регенерация метанола; 12 - компрессорная станция (ГКС);

13 - фонтанная арматура и манифольд; 14 - ЦПУ и ЦПП;

15 - факельная уста

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком