.

Флот освоения континентального шельфа

Наступивший XXI век, по мнению большинства ученых и политиков планеты, впоследствии получит название «века океанов». И это отвечает сегодняшней действительности, поскольку мир приступает к глобальному научно-техническому и промышленному освоению Мирового океана. Достижения тех или иных государств в данной области уже в ближайшем будущем станут определяющими для их дальнейшего развития и получения значительных преимуществ в самых разных областях деятельности: экономической, политической, военной, экологической, информационной.

В современных условиях практически все развитые страны мира стремятся закрепить за собой влияние в перспективных, сточки зрения полезных ископаемых, морских и океанических районах. И решение глобальных проблем сырьевого, энергетического и другого характера связывают в первую очередь с наиболее доступной частью морей и океанов – континентальным шельфом.

Жить за счет даров земли все равно, что жить на свой капитал; жить за счет даров моря все равно, что жить на проценты со своего капитала.

Роже Шарлье «Использование энергии океана»

Континентальный шельф (от англ. shelf – отмель, полка) – это подводная часть окраины материка, примыкающая к суше, определяемая изобатой в 100-200 м. Как самая доступная часть Мирового океана, он является наиболее освоенной зоной активной человеческой деятельности по добыче минеральных, химических и биологических ресурсов за пределами суши. Освоение шельфа, начатое в 60-е годы прошлого столетия. привело к созданию новой отрасли морской нефтегазодобывающей промышленности, что, в свою очередь, потребовало создания принципиально новых технологий и технических средств, обеспечивающих деятельность этой отрасли.

Не акцентируя внимание на научно-исследовательских работах, выполняемых специальными средствами, с которых всегда начинается любое новое направление в создании и развитии той или иной отрасли, к технике освоения шельфа отнесем:

  • подвижные буровые установки, буровые суда и баржи для поисковоразведочного и эксплуатационного бурения;
  • технические средства для поиска и добычи твердых полезных ископаемых со дна морей и океанов;
  • плавучие технические средства для обустройства и обслуживания как стационарных, так и плавучих сооружений освоения шельфа.

Не рассматривая стационарные сооружения для освоения морских месторождений, которые включают в себя естественные и искусственные острова, сооружения гравитационного типа и на свайном основании, различные платформы, эстакады, подводные и другие подобные средства, уделим внимание только их плавучим «со братьям».

Плавучие технические средства для освоения морских нефтегазовых месторождений

Попытки добычи нефти из горизонтов, залегающих под дном моря, были предприняты еще в прошлом столетии. Эксплуатация плавучей буровой установкиМорское бурение впервые было произведено в 1925 году в СССР на Каспийском море со стационарного основания на деревянных сваях, а в 1933 году США в Мексиканском заливе пробурили скважину на нефть с плавучей баржи.

Если в 1958 году работы по морской добыче нефти и газа вели только четыре страны, то в 1960 году их число уже достигло 15. А с 1973 года около 100 стран ведут поисково-разведочное бурение на нефть, а 25 из них уже добывают нефть и газ в море. Ожидается, что к 2020 году около 60 % добываемой нефти будет иметь морское происхождение.

Только в Арктической зоне России и только на прилегающем шельфе сосредоточено до 30 % мировых запасов нефти и газа.

Если взять отдельно шельф Баренцева и Карского морей, то его нефтегазоносность составляет, по разведданным, 50-60 млрд тонн условного топлива. Если к началу 70-х годов добыча нефти и газа производилась в прибрежной зоне с глубин моря до 110 метров, то в настоящее время интенсивно осваиваются глубины 300 и более метров с удалением от берега до 200 и более миль.

Увеличение глубин моря, на которых проводится бурение скважин, их удаленность от береговых баз требуют создания новых специальных технических средств. Разнообразие этих средств можно увидеть на рис. 1.

Морская техника
Рис. 1 Некоторые типы технических средств освоения морских нефтегазовых месторождений

Освоение морских месторождений полезных ископаемых, включая нефть и газ, требует колоссальных финансовых вложений и является довольно длительным по времени. Все работы разделяются на четыре стадии: поиск, разведка, обустройство месторождения, добыча и транспортировка.

Применительно к нефти и газу на первой стадии проводятся геолого-геоморфологические исследования.которые включают: сбор проб грунта, получение изображений дна различными способами (аэрофотосъемка, фотосъемка из космоса, подводные съемки с помощью различной аппаратуры и т.п.).

Одновременно проводятся геохимическая съемка акватории и геофизические исследования (сейсморазведка). В результате определяется перспективность района на нефть и газ. Все эти работы выполняются специальными научно-исследовательскими судами. Эти суда обычно не включают в Суда технического флота и специальные судасостав флота освоения шельфа, поскольку они могут выполнять работы, вообще не связанные с шельфом. Все это зависит от задания, которое им ставится на соответствующий рейс.

На втором этапе проводится детальная сейсморазведка, обычно специальными судами (рис. 2) выполняется бурение оконтуривающих скважин для уточнения запасов.

Технические суда
Рис. 2 Суда для сейсморазведки

Цель этой стадии – установить, имеет ли открытое месторождение промышленный масштаб. Осуществляется такое бурение с помощью плавучих буровых установок.

Осуществляется такое бурение с помощью плавучих буровых установок.

На третьей стадии происходит обустройство морского место рождения. Выполняются работы по доставке и монтажу в море технических средств для бурения эксплуатационных скважин, добычи сырья и транспортировки eго на берег.

На этом этапе проводятся инженерно-геологические изыскания в местах установки технических средств для бурения эксплуатационных скважин.

Основным методом инженерно-геологических изысканий является бурение скважин глубиной 100-200 метров с постоянным отбором керна для проведения соответствующего анализа.

Судно Toisa Perseus
Рис. 3 На переднем плане вспомогательное судно Toisa Perseus с глубоководным буровым судном пятого поколения Discoverer Enterprise
Источник: Wikipedia.org

После этого решается вопрос о типе буровой установки гравитационной, погружной. Может строиться и специальная эстакада с забивкой в морское дно специальных свай или какая-либо другая конструкция.

На этом же этапе, если необходимо, устанавливаются точечные причалы для швартовки танкеров в море, прокладываются подводные нефте или газопроводы на берег или к точечному причалу.

На третьей стадии работают такие технические средства, как плавучие краны, Современные транспортные суда различного назначениятранспортные баржи, буксиры, суда обеспечения подводно-технических работ, суда-трубоукладчики, и т.п.

На последней, четвертой стадии завершается бурение эксплуатационных скважин, и месторождение вступает в промышленную эксплуатацию.

На последних трех стадиях в случае необходимости выполняются противопожарные мероприятия и работы по охране окружающей среды от загрязнения.

Как следует из вышеизложенного, освоение любого месторождения не только требует специальных технических средств освоения шельфа, но и включает в работу уже существующие типы судов.

Специальные технические плавучие средства для разработки нефтегазоносных месторождений включают в себя:

  • буровые суда (БС) и баржи;
  • погружные буровые установки (ПБУ);
  • самоподъемные плавучие буровые установки (СПБУ);
  • полупогружные плавучие буровые установки (ППБУ).

Рассмотрим подробнее иэтот флот.

Буровые суда и баржи. Первоначально для поиска и разведки нефти на шельфе использовались обычные баржи, специально переоборудованные для этих целей. Это переоборудование заключалось в монтаже буровой вышки с соответствующим обеспечением по оборудованию и снабжению. Такие суда работали в защищенных от ветра и волн акваториях на довольно небольших глубинах.

С удалением перспективных на нефть и газ районов от береговых инфраструктур и с ростом глубин на смену несамоходным баржам стали приходить специальные буровые суда. Технологическое оборудование ПБУ, назначение, состав и размещениеСовременное буровое судно это плавучее инженерное сооружение водоизмещением до 20 000 т и скоростью хода до 15 узлов, способное работать на глубинах, намного превышающих 200 м. Максимальная глубина, на которой велись буровые работы с бурового судна, составляет 6 100 м.

Буровое судно (рис. 4) представляет собой корпус, близкий к обычному судовому, на котором размещается необходимое буровое оборудование буровая вышка, емкости для хранения необходимых химикатов и буровых растворов, стеллажи для хранения бурильных и обсадных труб.

Буровые суда
Рис. 4 Типы буровых судов

Позиционирование на точке бурения осуществляется либо с помощью якорей – пассивная система стабилизации (обычно на малых глубинах), либо с помощью специальных подруливающих устройств, число которых может превышать 10, – активная или динамическая, система стабилизации. Подруливающие устройства получают сигнал от донных или других маяков, и в случае превышения допустимых отклонений от точки позиционирования специальная программа включает в действие эти устройства и возвращает судно в исходное положение.

Буровые суда обладают достаточно хорошей мореходностью, имеют большую автономность плавания. Это довольно сложное инженерное сооружение, насыщенное разнообразной аппаратурой и оборудованием, снабженное мощной энергетической установкой (рис. 4).

Погружные буровые установки широко использовались на заре освоения морских месторождений нефти и газа (рис. 5). Они применялись как для поисково-разведочного бурения, так и для эксплуатационного. Самоподъемные плавучие буровые установкиЭксплуатационное бурение с погружных установок применяется в случае освоения месторождений с небольшими запасами нефти или газа, когда возводить стационарное или какое-либо другое сооружение экономически нецелесообразно.

Погружная буровая установка
Рис. 5 Принципы работы погружной буровой установки: а) на переходе; б) в рабочем положении

Эти установки работали и работают на малых глубинах – от 3 до 30 метров (в отдельных случаях до – 50 м).

Основными элементами такой установки являются:

  • основной корпус (рис. 6), который является несущей конструкцией, обеспечивающей плавучесть, остойчивость и непотопляемость и другие мореходные качества в транспортном положении;
  • на основном корпусе монтируются стабилизирующие колонны («3» и «6» на рис. 6 и «2» на рис. 5), предназначенные для обеспечения остойчивости в процессе погружения; их высота определяет глубину, на которой планируется работа буровой установки;
  • на колонны опирается верхнее строение («2» на рис. 6 и «3» на рис. 5) с расположенным на нем необходимым оборудованием: буровой вышкой, жилым блоком, технологическими запасами и т.п.

Основной корпус может иметь различную форму: корпуспонтон, корпус в виде фундаментных блоков и т.п. (см. рис. 6).

Типы ПБУ
Рис. 6 Типы погружных буровых установок: а, в, г – установки с водоизмещающим нижним корпусом – понтоном: б, д – установки со стабилизирующими колоннами

Принцип работы погружной буровой установки следующий.

На первом этапе осуществляется буксировка ПБУ с помощью буксиров в заданный регион. Условия перехода определяются мореходными качествами основного корпуса.

Второй этап – установка ПБУ в рабочее положение.

Для этого в выбранной точке шельфа принимается забортная вода в балластные отсеки, основной корпус ложится на груш, и погружная буровая установка приобретает свойства гравитационного технического сооружения. После выполнения заданной программы ПБУ за счет откачки принятого балласта снимается с грунта и переводится на другую точку бурения.

Предлагается к прочтению: Приборы для контроля вибраций подшипников

В настоящее время самыми распространенными погружными буровыми установками являются ПБУ с тремя стабилизирующими колоннами бутыле-образной формы па уширенных понтонах-башмаках (рис. 7).

Схема ПБУ
Рис. 7 Погружная буровая установка «Трансуорлд-65»

Разработаны проекты и ледостойких погружных буровых установок рис. 8, 9.

Ледостойкая ПБУ
Рис. 8 Ледостойкая погружная плавучая буровая установка при глубинах моря 9-25 м

 

Погружная платформа
Рис. 9 Ледостойкая погружная платформа

Судовые и специальные устройства плавучей буровой установкиСамоподъемные плавучие буровые установки предназначены для бурения в основном поисково-paзведочных скважин, реже эксплуатационных на глубинах моря до 120 м.

Основными конструктивными элементами СПБУ являются водоизмещающий корпус и опорные колонны (рис. 9).

В походном положении плавучесть и другие мореходные качества определяются основным корпусом. Колонны в этом случае подняты вверх. Над точкой бурения колонны опускаются и упираются в морское дно. С помощью специального механизма корпус со всем расположенным на нем оборудованием поднимается над водой на заданную высоту над уровнем моря (рис. 54, 11 б).

СПУ
Рис. 10 Самоподъемная буровая установка
Цикл работы СПБУ
Рис. 11 Цикл работы самоподъемной буровой установки а) на переходе; б) в точке бурения

Колонны могут опираться на грунты различной плотности, и подготовки морского дна для установки колонн не требуется. Этого нельзя сказать об установках погружного типа. Однако для Подъемные механизмы плавучей буровой установки и системы их управленияСПБУ геологическое строение морского дна, его физические характеристики должны быть определены. Перемещение колонн относительно корпуса осуществляется с помощью специальных, довольно уникальных, подъемных механизмов (рис. 12, 13).

Буксировка СПБУ
Рис. 12 Буксировка самоподъемной буровой установки (вверху — механизм подъема)
Опорные колоны СПБУ
Рис. 13 Некоторые конструкции подъема опорной колоны СПБУ

При выходе основного корпуса из воды его вес полностью передается на грунт через колонны, и этим достигается задавливание колонн в морское дно. Корпус поднимается на высоту над уровнем моря, обеспечивающую проход под ним самых высоких для данного района морской акватории волн – рис. 14.

Трехопорная СПБУ
Рис. 14 Трехопорная самоподъемная буровая установка во время сдаточных испытаний

В мире преобладают СПБУ трех и четырех-опорной конструкции, хотя встречаются и Корпус плавучей буровой установкисамоподъемные буровые установки с большим числом колонн (рис. 15).

Типы СПБУ
Рис. 15 Самоподъемные буровые установки различных типов

Форма несущего корпуса в плане в первую очередь определяется числом колонн, а его размеры связаны определенной пропорцией с длиной тех же колонн с целью обеспечения устойчивости всего сооружения в целом от опрокидывания.

Буровая вышка со всем необходимым оборудованием может располагаться на перемещающемся портале. Жилые и служебные помещения размещаю гея либо в корпусе, либо в специальной падстройке.

Для глубин моря свыше 120 м есть разработки двухъярусных СПБУ (рис. 16).

Двухярусная СПБУ
Рис. 16 Двухярусная самоподъемная буровая установка: на переходе и в рабочем положении

Полупогружные плавучие буровые установки (ПНБУ) предназначены для поисково-разведочного бурения на глубинах свыше 200 м (рис. 55, 17). Их основным преимуществом перед буровыми установками других типов заключается в том, что с точки зрения позиционирования они практически не связаны с морским дном, поэтому для них не имеет значения, из каких отложений оно состоит. какова его структура.

ПБУ
Рис. 17 Полупогружная буровая установка

Основными элементами полупогружной плавучей буровой установки являются (рис. 17 и 18):

  • подводные корпуса, которые могут иметь различную форму, и их число тоже может быть различным;
  • стабилизирующие колонны, обеспечивающие остойчивость ППБУ в рабочем положении и штормовом отстое и поддерживающие верхний корпус;
  • верхний корпус или надводное верхнее строение, на котором смонтированы производственные и жилые помещения, необходимое технологическое оборудование и запасы.
Классификация ПБУ
Рис. 18 Полупогружные плавучие буровые установки: а) этапе строительства; б) «Полярная звезда» – на переходе; в) модель ППБУ

Число стабилизирующих колонн у построенных ППБУ колеблется от 3 до 8, форма их поперечного сечения разнообразна: от прямоугольной до восьмигранной, круглой и даже эллиптической.

При четном числе колонн Подъемные механизмы плавучей буровой установки и системы их управленияполу погружная плавучая буровая установка может иметь от двух до четырех подводных корпусов, при нечетном числе колонн под каждой колонной размещается один подводный корпус.

ППБУ обладают хорошими мореходными качествами как в транспортном положении, так и в рабочем. Позиционирование в точке бурения аналогично буровым судам – то есть может быть пассивным и активным. Пассивная система позиционирования (стабилизации) состоит из специальных якорей массой до 20 тонн, якорных связей с системами контроля за натяжением в них и механизмов отдачи и подъема якорей, их крепления.

Длина вытравленных якорных связей, представляющих собой специальные якорные канаты, якорную цепь или их комбинацию, обычно составляет величину, равную 6 глубинам моря в месте позиционирования. Общее число якорных связей может превышать число 12, а суммарная масса системы достигать 10 % водоизмещения. Постановка ППБУ на якоря возможна только с применением специальных судов: буксировщиков, судов обеспечения или плавкранов.

Активная система позиционирования может применяться совместно с пассивной пли без нее и используется при работе на больших глубинах. Ее стоимость превышает пассивную в два-три раза и может составлять до 30 % строительной стоимости ППБУ и не зависеть от глубины постановки. Па глубинах моря до 200 м якорная система позиционирования является предпочтительной и более эффективной.

При комбинированной системе позиционирования активная ее составляющая включается в работу только при сильном ветре и волнении.

Полупогружные плавучие буровые установки по своему конструктивному исполнению могут быть несамоходными и самоходными со скоростями хода 68 узлов.

В последнее время самоходным ППБУ отдается большее предпочтение. В транспортном положении палуба подводного корпуса возвышается над водой, чем обеспечиваются минимальное сопротивление воды движению установки и удовлетворительные мореходные качества (рис. 18, б).

В точке бурения, для пер хода в рабочее положение ППБУ притапливается, принимая забортную воду в балластные отсеки, размещенные как и подводных корпусах, так и в стабилизирующих колоннах.

Рабочая осадка должна обеспечивать необходимый клиренс (возвышение верхнего корпуса над поверхностью воды), исключающий воздействие волн на верхний корпус. Глубина погружения подводных корпусов должна исключить воздействие на них волновых нагрузок.

Прочность и устойчивость всей установки обеспечиваются не только колоннами, но и специальными раскосами, располагающимися горизонтально, наклонно и вертикально, жестко соединяя подводные корпуса л верхнее строение.

Эксплуатация плавучей буровой установкиБуровая вышка на ППБУ обычно располагается в центре, но есть буровые установки со смешенным ее расположением.

ПБУ Северное сияние
Рис. 19 Полупогружная буровая установка в рабочем положении. Северное море

Размещение буровой вышки в центре тяжести упрощает удифферентовку и одновременно уменьшает амплитуду вергикальных перемещений.

Полупогружные плавучие буровые установки работают в трех режимах:

  • транспортном (переход или перегон);
  • рабочем (режим бурения);
  • штормового отстоя.

На переходах ППБУ имеет минимальное водоизмещение, и если принимается балластная вода, то только для удифферентовки.

В рабочем положении обычно принимается максимальное количество балласта, и минимальное воздействие воли на ППБУ происходит за счет малой площади действующей ватерлинии.

В режиме штормового отстоя бурение прекращается, ППБУ привсплывает. При дальнейшем ухудшении погодных условий производится разъединение ППБУ с буровой колонной, чтобы не повредить морской стояк.

Для бурения эксплуатационных скважин и добычи нефти в последние годы стали появляться полупогружные установки с гибкими предварительно напряженными связями (в зарубежной классификации TLP, от англ. tension leg platform – платформа с натянутыми связями). Их конструкция состоит из следующих основных элементов, хотя их исполнение может быть различным – рис. 20.

Буровая платформа
Рис. 20 Буровая платформа типа TLP

Главным элементом такой установки является корпус, связанный с помощью большого числа вертикальных или наклонных гибких связей (канатов, труб, цепей и т.п.) с монолитным бетонным массивом или металлическим понтоном, балластируемым водой. Число подводных элементов может быть различным. В рабочем положении такая установка близка к стационарным платформам, которые в данной работе не рассматриваются. Но в транспортном положении это типичное плавучее сооружение, которое должно обладать необходимыми мореходными качествами.

При транспортировке к точке бурения массивы подтянуты к основному корпусу установки. Все необходимое Технологическое оборудование ПБУ, назначение, состав и размещениетехнологическое оборудование (запасы, жилые и служебные помещения и т.д.). размещено именно в этом корпусе. Над точкой бурения корпус притапливается. массивы (или один массив, или специальный понтон, в зависимости от конструктивного решения) опускаются на морское дно. Далее выбирается слабина связей и фиксируются положения точек крепления этих связей на корпусе. После сброса балластной воды корпус установки приобретает избыточную плавучесть и одновременно натягивает все прикрепленные и зафиксированные на нем связи. Теперь установка стала практически стационарной.

Основной корпус, удерживаемый на точке бурения гибкими связями, в конструктивном исполнении может быть в виде просто платформы, а может быть и в виде полупогружной установки с различным числом колонн. Основное преимущество буровой установки тина TLP по сравнению с ППБУ с якорной или динамической системой позиционирования более простое оборудование стабилизации, что объясняется тем, что стабилизирующие колонны в основном нагружены вертикальными усилиями. Над точкой бурения установка типа TLP удерживается лучше, чем полупогружная.

Так, отклонение установки от оси скважины при волне высотой 30 м не превышает 1 % глубины моря в данном месте. Малыми оказываются и амплитуды вертикальных переметений, а также и качка (не превышает 1 градуса). Для сравнения: горизонтальные перемещения ППБУ в режиме бурения составляют 5-6 % глубины моря.

Для работы на шельфе замерзающих морей возденет вне льда определяет конструктивные особенности и размеры подвижных буровых установок. В этом случае у таких установок серьезное внимание уделяется увеличению местной прочности и жесткости элементов, подвергающихся непосредственному воздействию льда. В этом случае подвергаются значительному усилению набор и наружная обшивка в районе ватерлинии, устраиваются ледовые пояса, предохраняющие корпус от истирания льдом, усиливают якорные системы удержания, утяжеляют корпус для увеличения льдопроходимости и т.п.

Особое внимание уделяется борьбе с обледенением. Даже такие усиления и мероприятия не позволяют буровым установкам работать в арктических морях круглый год. Сезонность их работы привела к двум основным типам ледостойких буровых установок: погружных и полу погружных рис. 8, 9 и 21.

Проекты ПБУ
Рис. 21. Проекты полупогружных ледостойких и плавучих буровых установок с конусообразным корпусом и пассивной системой позиционирования

Плавучие технические средства для поиска и добычи твердых полезных ископаемых со дна морей и океанов

Кроме нефти и газа, твердые минеральные ресурсы приобретают с каждым днем все большее значение в мировой экономике. Основная причина состоит в том. что недра многих высокоразвитых стран бедны необходимыми им ценными минералами. У некоторых из них эта зависимость от импорта довольно высока. Например, Япония практически не располагает собственной сырьевой базой. Понятно, что дефицит в государстве того или иного сырья подталкивает эту страну вести его поиск на континентальном шельфе омывающих его морей. Причем в некоторых случаях подводная добыча бывает значительно экономичнее, чем разработка этого сырья на суше.

На сегодняшний день в основном освоена добыча на континентальном шельфе угля, различных руд и серы. Но реализация этих проектов производится шахтным способом из пластов. расположенных под морским дном. Вход и шахту находится на берегу или специальном острове. Удаленность выработки от берег а может достигать 25 км и более. Служебно-вспомогательный, технический и рыбопромысловый флотСпециальный флот, не считая транспортного, в этом случае не используется.

Твердые полезные ископаемые встречаются и в виде россыпей, в основном в прибрежной зоне.

В значительных количествах из таких россыпей добывают кассерит (руду олова), монацит (содержит редкоземельные металлы), ильменит (титанистый железняк), рутил (двуокись титана) и другие руды титана. Около 20 % мировых запасов рутила находятся на шельфе Австралии, где его добывают до 450 тыс. тонн. В Малайзии уже много лет с глубины 50 м добывается оловянная руда.

Россыпи характеризуются очень высоким качеством, поскольку набегающие на берег волны производят их обогащение и сортировку.

Для добычи россыпных минералов уже используются специально приспособленные суда: землесосы, землечерпалки, плавучие краны, работающие грейфером и т.п. Из россыпных месторождений добывают платину, золою, серебро, алмазы, янтарь.

Золотоносные пески Аляски, например, содержат до 15 гр золота на кубометр песка. В заливе Гудньюс с 1935 г. эксплуатируются платиновые пески с содержанием платины 10 гр на кубометр песка. Глубина моря в этом месте составляет 30 метров, 90 % платины, вырабатываемой в США, добывается со дна моря.

Более полувека эксплуатируются алмазоносные пески на Юго-Западном побережье Африки. Наиболее богатые месторождения в устье реки Оранжевая и у острова Нлум Пуддинг. Россыпи залегают на глубине 30-120 м на расстоянии от берега 300-500 м. Добыча алмазов из подводных россыпей у берегов Африки дает 20 % валовой стоимости и 5 % объема мировой добычи алмазов.

Для разработки россыпных месторождений уже используются специально спроектированные драги, оборудованные особыми подъемными устройствами баржи и т.п.

Это интересно: Главные и вспомогательные паровые котлы

В гидротранспортных устройствах заложены различные физические принципы и явления, объединительным является принцип работы создание потока воды, поднимающего по вертикальному трубопроводу добытые на дне твердые полезные ископаемые (рис. 22).

Гидравлическая драга
Рис. 22 Схема гидравлической драги

Самыми распространенными устройствами подобного типа являются эрлифт (воздушный подъемник), в котором движение воды в трубопроводе создается потоком пузырьков воздуха, закачиваемого специальным компрессором (рис. 22), и гидролифт, где движение воды в трубопроводе создается забортной водой с помощью особого насоса (рис. 23).

Схема эрлифта
Рис. 23 Схема эрлифта для подводной добычи алмазов

В этом случае толща осадков должна разрыхляться гидрорыхлителем, пульпа транспортируется по гибкому трубопроводу, состоящему из двух концентрично входящих друг в друга шлангов. По малому внутреннему подается сжатый воздух, который захватывает разрыхленные частицы породы и поднимает их наверх.

Принцип работы эрлифта
Рис. 24 Принципиальная схема эрлифта

Промышленное значение имеет добыча различных илов, в которых содержится алюминий, марганец, медь, свинец, ванадий, никель и другие элементы периодической системы. Уже реализована добыча илов в США с глубин до 1 000 м.

Схема гидролифта
Рис. 25 Принципиальная схема гидролифта

Существует два вида илов известковый и красный. Известковый ил занимает около 35 % океанского дна на глубинах от 700 до 6 000 м. Толщина его слоя в среднем составляет 400 м. В иле содержатся кальций, барий и калий, его используют для производства извести и удобрений.

Красный ил содержит алюминий, железо, никель, кобальт и ванадий. Он покрывает половину Тихоокеанского дна и четверть дна Атлантического океана на глубине 3 000 метров. Особую группу твердых полезных ископаемых составляют конкреции.

Виды морских драг
Рис. 26 Схема применения различных методов добычи при разработке морских россыпных месторождений

Россыпные месторождения хотя и находятся под водой, но в большинстве своем имеют материковое происхождение.

Конкреции (см. рис. 57, 58), устилающие значительные участки дна Мирового океана, образовались в результате осаждения растворенных в воде веществ и подразделяются па железно-марганцевые, фосфоритовые, баритовые и др.

Железно-марганцевые конкреции были обнаружены во время плавания научной экспедиции на судне «Челленджер» (1872-1876 гг.) рис. 57. Однако экспедиция «Челленджера» не была первой.

Известны данные о составе железомарганцевых мелководных конкреций. найденных восточнее Новой Земли в Карском море норвежской экспедицией на судне «Софья» под руководством Э. Норденшельда. которая состоялась в 1868 году. И хотя с момента открытия конкреций прошло почти 150 лет, до сих пор нет единой теории их происхождения. К тому же не разгадан феномен, каким образом конкреции остаются на поверхности дна, не покрываясь слоем осадков.

Конкреция – это стяжение какого либо минерального вещества вокруг какого-то центра: песчинки, мелкого камешка, зуба акулы и т.п. Вокруг таких ядер тысячелетиями нарастают тончайшие пленки из металлов и получается «слоеный пирог» из марганца. меди, кобальта, никеля, молибдена и других металлов.

Конкреции обычно имеют округлую форму, и их размер составляет от 1-20 и более сантиметров. Иногда попадают отдельно глыбы с массой 50 кг и более. Большинство исследователей считают конкреции химическими образованиями, возникшими за счет коагуляции гелейокис лов и гидрокислов марганца или железа из морской воды.

Химический состав их неоднороден и непостоянен (см. табл. 8. “Пределы содержания и среднее содержание главных компонентов в конструкциях (%)“). В них может содержаться до 30 элементов.

Высокосортные конкреции содержат 27-30 % Мп, 1,1-1,4 % Ni, 1,0-1,3 % Сu, 0,2-0,4 % Со. Баритовые конкреции, содержащие до 77 % сульфата бария, используются в химической, пищевой промышленности, в качестве утяжелителя глиняных растворов при бурении.

Запасы конкреций огромны. Основные их запасы приходятся па Тихий океан, где зафиксированы запасы до 45 тысяч тонн на одну квадратную милю (в богатых районах до 10 кг на один квадратный метр). Сложность освоения этих месторождений заключается в том, что находятся они на очень больших глубинах.

В 1965 году в Индийском океане были обнаружены впадины, заполненные очень горячей и соленой водой, на дне которых находились богатейшие залежи металлов, особенно железа, марганца, цинка и меди. Толщина таких залежей достигала 90 метров. Исследование этих впадин продолжается.

Дражная система добычи
Рис. 27 Дражная система инженера Масуда

Эксплуатация коренных, россыпных месторождений и конкреций со дна морей и океанов влечет за собой развитие специальной техники.Работы в этой области идут достаточно интенсивно. В настоящее время конкреции с больших глубин добывают с помощью глубоководных волочильных канатных драг.

На сегодняшний день Суда технического флота и специальные судатип и конструкция специальных судов и других плавучих средств, предназначенных для добычи, обогащения, первичной обработки еще далеки от завершения, поскольку технологии реализации проблемы также не получили окончательного решения.

В основном для этих целей используются переоборудованные баржи, сухогрузные суда, танкеры и т.п., на которых осуществляется не только опытная, но и промышленная добыча твердых полезных ископаемых.

В 1966 году японский инженер Масуда предложил для добычи конкреций с больших глубин вариант дражной системы в виде непрерывной ковшовой линии (рис. 27).

В 1971 г. в Тихом океане в районе острова Таити с борта научно-исследовательского судна Токийского университета «Чиода-Мару» было проведено испытание этой системы: на 10 километровом канате из пропилена диаметром 40 мм с прочностью на разрыв 20 т было прикреплено несколько сотен ковшей грузоподъемностью по 45 кг каждый.

Результаты испытаний были признаны положительными. При скорости движения каната 0,6 м/с с глубины 3 000 м было добыто более 100 т конкреций. Но низкая надежность данной системы сводила на нет все ее преимущества, поэтому работы по ее усовершенствованию и родолжаются.

Специализированные суда в единичных экземплярах построены и эксплуатируются в основном на разработке алмазных россыпей. Например, в устье реки Оранжевой (Юго-Западная Африка) компания «Марин Даймонд Корпо рейшн» с 1962 года до сегодняшнего дня эксплуатирует специально построенный эрлифтный земснаряд, на борту которого оборудована обогатительная установка. Этот земснаряд успешно работает на глубинах от 30 до 120 м.

В 1966 голу в Нидерландах по заказу компании «Ингланд Даймонд Бспсрк» (ЮАР) была построена самоходная гидравлическая драга «Онтдэкип-1», предназначенная для разработки алмазных россыпей морского дна у побережья Юго-Восточной Африки. Длина этой драги 58 м, ширина 11,9 м, производительность 675 т/час, глубина грунтозабора составляет 46 м.

Энергетическая установка состоит из шести дизелей мощностью по 330 кВт. Два из них используются натита, оловянистых руд, золота, платины и т.п. Но для эксплуатации этих россыпей в основном пока используются переоборудованные суда или землесосы. В связи с достаточно низкой стоимостью разработки подводных россыпей, истощением материковых месторождений внимание многих зарубежных фирм привлечено к поиску наиболее эффективных технических решений и технологических схем по подводной до перемещение, остальные для грунто-забора и вспомогательных нужд.

В 2007 году в Атлантическом океане у берегов Африки приступило к работе Классификация современных кораблей, судов и их устройствоуникальное алмазодобывающее судно Peace of Africa рис. 28.

Алмазодобывающее судно
Рис. 28 Специализированное алмазодобывающее судно и его общая схема

Это судно, являющееся одним из крупнейших в мире, работает для компании Peace of Africa. Его производительность свыше 20 000 каратов в месяц. Добыча ведется по специальным технологиям с глубины 100-160 метров.

Довольно широко разрабатываются и прибрежно-морские россыпи, особенно магнетита и титаномагнетита, оловянистых руд, золота, платины и других полезных ископаемых.

Появление новой отрасли промышленности морского горного дела влечет за собой дальнейшее развитие некоторых видов существующих плавсредств и появление новых. Поэтому в ближайшем будущем следует ожидать строительства специальных судов для добычи и обогащения добываемых различных твердых полезных ископаемых со дна морей и океанов – плавучих горнообогатительных комбинатов (плав-ГОКов). специализированных судов для разведки месторождений полезных ископаемых (рис. 29).

Разведывательное судно
Рис. 29 Специализированное судно для разведки твердых полезных ископаемых

Плавучие технические средства для обустройства и обслуживания стационарных и плавучих сооружений на шельфе

Для освоения и эксплуатации морских нефтегазовых месторождений, которые развиваются самыми бурными темпами, кроме буровых установок, необходимы специальные технические средства для обустройства и обслуживания как стационарных, так и плавучих сооружений.

Состав этих средств, их типы, количество зависят от стратегии разработки данного месторождения, природных и климатических условий того региона, где находится это месторождение, его удаленности от береговой инфраструктуры.

В общем случае эти средства включают в себя Промысловые добывающие и перерабатывающие судаплавучие заводы по первичной переработке нефти, различные многоцелевые платформы. плавучие краны различных типов, транспортные баржи, буксиры, суда снабжения и обслуживания, суда трубоукладчики. суданефтесборщики и постановщики боновых заграждений, пожарные суда, суда обеспечения подводнотехнических работ, цементировочные суда, плавучие и стационарные хранилища нефти и газа, точечные причалы и т.п.

Многоцелевые платформы (рис. 30-32), как плавучие, самоподъемные. так и стационарные, представляют собой в основном заводы по первичной переработке нефти или газа перед закачкой их в хранилище, которое может находиться на борту этой же платформы. Есть многоцелевые платформы, оборудованные заводом по сжижению добываемого газа, гостиничным комплексом для людей, работающих на стационарных буровых или других установках, складом технологических грузов. К этой группе сооружений относятся и мощные электростанции. обеспечивающие электроэнергией целые комплексы по добыче и переработке нефти. На рис. 32 показана многоцелевая полупогружная платформа, участвовавшая в подъеме атомной подводной лодки «Курск».

СМП
Рис. 30 Многоцелевая полупогружная платформа (самоходная, с пассивной и динамической системами позиционирования)
Многоцелевая СПБУ
Рис. 31 Самоходная многоцелевая полупогружная установка
СМПП Регалия
Рис. 32 Самоходная многоцелевая полупогружная платформа «Регалия»

Большую роль в освоении природных ресурсов морей и океанов играют плавучие краны, которые не только используются для обслуживания различных технических средств освоения шельфа (рис. 33), но и с их помощью производятся установка оснований стационарных морских платформ, формирование их верхних строений, строительство эстакад различного назначения. сооружение точечных причалов и т.п.

Плавкраны
Рис. 33 Плавкраны для обслуживания сооружений шельфа

Используются плавкраны для замены буровых разведочных модулей на добычные по окончании цикла разведочного бурения и переходе на промышленное освоение данного месторождения.

С освоением континентального шельфа возросла потребность в плавучих кранах, способных длительное время работать в открытом море. Удаленность от берега, портовубежищ, увеличение глубин моря в районе добычи, наличие интенсивного волнения привели к необходимости создания мореходных плавучих кранов. Поскольку погодные условия не всегда благоприятствуют работе плавучего крана, чтобы сократить время монтажа при наступлении благоприятных «окон», стала расти масса монтируемых блокмодулей. Так, при монтаже нефтепромысловой платформы «Пайпер Браво» в Северном море у берегов Абердина в Шотландии в декабре 1991 года плавкраном «Амклайд 6000», имеющим два крана грузоподъемностью но 6 000 тонн, был поднят модуль массой 10 750 тонн.

Для крупноблочного монтажа сооружений шельфа необходимы мощные транспортномонтажные Служебно-вспомогательный, технический и рыбопромысловый флотплавучие краны и крановые суда с большой грузоподъемностью верхнего строения и способностью принимать на свою палубу крупногабаритные и тяжелые конструкции и сохранять при этом хорошие мореходные качества.

С 1978 года голландская фирма Heerema эксплуатирует построенные в Японии два мощных плавучих крана Balder и Hermod на полупогружном плавучем основании. Верхнее строение, состоящее из двух кранов, имеет после модернизации грузоподъемность 3 000 и 5 000 тонн. При грузоподъемности плавучего основания 4 600 тонн (рис. 34, 35) эти краны оказались настолько удачными, что в течение 1980 года степень их занятости составила 95 %.

Плавучий кран Balder
Рис. 34 Транспортно-монтажный плавучий кран Balder на переходе
Источник: Wikipedia.org
Плавучий кран Hermod
Рис. 35 Транспортно-монтажный плавучий кран Hermod

Эксплуатируются еще более мощные транспортномонтажные плавучие краны: Микопери-7000 с двумя полно поворотными кранами грузоподъемностью по 6 000 тонн (рис. 36); Saipem 7 000 грузоподъемностью верхнего строения 2 x 7 000 т (рис. 37).

Плавучий кран Микопери-7000
Рис. 36 Транспортно-монтажный плавучий кран Микопери-7000
Плавучий кран Saipem 7000
Рис. 37 ТМПК Saipem 7000

Водоизмещение этих кранов, имеющих полупогружное плавучее основание, в рабочем положении составляет 170-180 тысяч тонн.

Флот Украины располагает транспортно-монтажными плавучими кранами катамаранами финской постройки типа «Титан» с грузоподъемностью верхнего строения 600 тонн (рис. 38). Верхняя палуба этого судна.предназначенная для перевозки грузов, по площади равна площади футбольного поля.

Плавучий кран Титан
Рис. 38 ТМПК-катамаран «Титан»

В России эксплуатируется крановое судно с полноповоротным краном «Станислав Юдин», способное поднимать 1 600 тонн (рис. 39). Такую же грузоподъемность имеет построенное в Севастополе крановое судно с качающейся стрелой «Витязь» (рис. 40, 41).

Плавкран Станислав Юдин
Рис. 39 Транспортно-монтажное крановое судно «Станислав Юдин»
Крановые суда
Рис. 40 Крановое судно «Витязь» (вверху — на переходе; внизу — во время сдаточных испытаний)

Для строительства различных сооружений и монтажа оборудования на шельфе и в открытом море используются Суда технического флотастроительно-монтажные плавучие краны. На них, кроме грузоподъемного устройства, устанавливается специальное технологическое оборудование, определяемое номенклатурой планируемой работы. Довольно часто на таких плавучих кранах монтируется технологический комплекс со всеми присущими ему устройствами для прокладки подводных трубопроводов, их ремонта и обслуживания (рис. 41). На таком кране могут размещаться оборудование для забивки свай, различные водолазные комплексы и т.п.

Строительно-монтажный плавучий кран
Рис. 41 Проектное изображение строительно-монтажного плавучего крана, оборудованного трубоукладочным комплексом

Форма организации работы транспортно-монтажных и строительно-монтажных плавучих кранов бывает двух видов: автономная и экспедиционная.

В первом случае плавкран сам доставляет предназначенные для монтажа конструкции и другой необходимый груз на место работы, во втором на место работы доставляется самим плавкраном только первая партия груза, основная же масса груза доставляется специальными транспортными средствами. Обычно это специально построенные транспортные баржи (или суда), обладающие большой грузоподъемностью (рис. 42 и 43). Такие транспортные средства способны не только доставлять различные блоки или конструкции, монтируемые плавкраном, но и осуществлять передислокацию на дальние расстояния полу погружных и самоподъемных буровых установок (рис. 42).

Специальное судно Zhen Hua
Рис. 42 Судно специального назначения Zhen Hua для перевозки особо тяжелых и крупногабаритных грузов
Специальное судно Mighty Servant 1
Рис. 43 Судно специального назначения Mighty Servant 1, транспортировка платформы

Транспортировка таких установок или их элементов возникает довольно часто, поскольку заводы строители могут находиться далеко от места их будущей эксплуатации. Такая же проблема решается при значительном удалении нового места работы от старого. Транспортировка самоподъемных полупогружных буровых установок на судах и специальных баржах позволяет сократить время доставки более чем вдвое но сравнению с непосредственной буксировкой при более высокой степени безопасности.

Погрузка крупногабаритных грузов на таких судах может осуществляться различными способами: накатом груза или притапливанием самого транспортного средства.

Сами транспортные средства могут быть самоходными и несамоходными. В последнем варианте используются мощные буксирные суда. Кроме буксировки барж, в их задачу входят и доставка на место работы платформ гравитационного типа, Металлические плавучие доки – общие сведения и классификациябуксировка несамоходных плавучих средств: буровых установок, плавучих кранов и других сооружений (рис. 60 и 45 и 46).

Грузовые баржи
Рис. 44 Баржи для перевозки особо тяжелых и крупногабаритных грузов (внизу доставка буровой установки)
Буксировка буровой платформы
Рис. 45 Буксировка стационарной буровой платформы водоизмещением 1 млн тонн
Многоцелевые суда
Рис. 46 Использование буксиров и судов снабжения и обеспечения для доставки на место работы полупогружной платформы

Очень часто буксировку различных плавучих объектов осуществляют многоцелевые суда обеспечения и снабжения. Это уже сложившийся тип судов, имеющих низкий надводный борт со смещенной в нос надстройкой и просторной грузовой палубой в корме, для перевозки буровых труб, различных механизмов, специальных контейнеров, топлива, пресной воды и т.п.

Главная энергетическая установка буксирного суднаЭнергетическая установка этих судов, как правило, состоит из нескольких дизелей, работающих на винты регулируемого шага или винторулевые колонки (рис. 9, 47). Как правило, в носу смой тировано подруливающее устройство.

Универсальные суда снабжения
Рис. 47 Универсальные суда снабжения и обеспечения средств освоения шельфа

В последнее время появляются суда данного типа и с тремя движительно-рулевыми комплексами. Использование трех-вальной установки (а это в основном достаточно мощные суда) связано с возможностью отключать один или два винта и, соответственно, двигателя, когда судно не выполняет энергоемких операций, что позволяет добиться значительной экономии топлива.

Кроме доставки различного снабжения и выполнения буксировочных операций, многоцелевые суда снабжения и обеспечения используются для завозки, укладки и подъема якорей полупогружных буровых установок и трубо-укладочных судов.

Они имеют мощное противопожарное оборудование, водолазные комплексы, включая декомпрессионную камеру, и могут использоваться в спасательных операциях.

В связи с развертыванием буровых работ в Северных регионах, началось строительство больших судов этого типа с усиленными ледовыми подкреплениями корпуса (рис. 47).

В последние годы для первичной обработки нефти, добываемой из морских скважин, строят специальные плавучие системы. Плавучие системы нефтедобычи, снабжения производственным оборудованием, но. как правило, не имеющие хранилищ, бывают различными по изготовлению.

Такие системы могут переоборудоваться, например, из танкера или же строиться специально (рис. 44).

Самая сложная из этих систем FPSO (Floating Production Storage and off Loading) объединяет системы добычи, хранения и выгрузки нефтепродуктов.

А самой простой из таких систем является FSO (Floating Storage and off Loading) – плавучая система для хранения и выгрузки нефтепродуктов. Эти установки не имеют ни производственного, ни технологического оборудования.

Предлагается к прочтению: Биосфера океанов и развитие промышленной марикультуры

FPSO – система, кроме возможности хранить и разгружать нефть, включает оборудование для получения сырой нефти из добывающих скважин и обработки ее для дальнейшего экспорта, разделяя воду и газ (рис. 48, 49).

Судно Normand Mermaid
Рис. 48 Современное многоцелевое судно для обслуживания сооружений шельфа
Источник: Wikipedia.org
Плавучие заводы
Рис. 49 Плавучие заводы по первичной переработке нефти и газа, добываемых из морских скважин

FPS (Floating Production System) – плавучая система нефтедобычи: это общий термин для любого плавучего устройства, предназначено для получения сырой нефти из добывающих скважин и се обработки. Чаще всего эта система работает с FSO.

FSU – плавучее хранилище, предназначено только для хранения нефти.

Среди судов обслуживания нефтепромыслов стали появляться суда так называемого спецназначения: немец тировщики, суда для транспортировки кислоты, перевозки шлама, жидкого бурового pacтвора и т.п.

Для нормального функционирования бурового комплекса необходима доставка добываемого сырья на перерабатывающие предприятия. Это возможно сделать двумя способами: специальными судами (танкерами, газовозами, если на комплексе есть завод по сжижению газа) или по трубопроводу. Общая протяженность морских нефтегазопроводов давно перевалила за 100 тысяч км. Кроме внутри пром меловых трубопроводов, построено много и магистральных.

Строительство подводных трубопроводов осуществляется тремя апробированными методами:

  • буксировкой уже подготовленной к укладке секции трубопровода (этот метод еще носит название «протаскивание») рис. 50;
Протаскивание подводного трубопровода
Рис. 50 Укладка подводного трубопровода методом протаскивания
  • наращиванием отдельных секций в вертикальном (система j-Lay) или горизонтальном положении на борту специального судна рис. 51, 52;
Трубо-укладочное судно
Рис. 51 Специализированное трубоукладочное судно, оборудованное стингером
Суда трубоукладчики
Рис. 52 Схемы укладки подводных трубопроводов методом наращивания: а) с помощью специального кондуктора; б) с помощью стингера; в) вертикальная укладка трубопровода по системе j-Lay
  • непрерывным сматыванием с барабана рис. 53.
Трубо укладочное судно Apache
Рис. 53 Трубо укладочное судно «Apache» с барабаном: а) схема общего расположения; б) вид с кормы

Сущность первого метода заключается в том, что трубопровод отдельными секциями сваривается на берегу, а затем на плаву или по дну буксируется в море и фиксируется на дне.

Применение этого метода не требует специальных плавучих средств и достаточно эффективен, но Буксирные и швартовные устройства буксирных судовпроцесс буксировки сопряжен с опасностью повреждения трубопровода и много сложностей при стыковке отдельных секций в море.

Сейчас этот метод находит применение в основном при прокладке трубопроводов через реки, водохранилища и т.д.

Самым распространенным методом укладки подводного трубопровода через моря, проливы и другие водные преграды является второй. Для его использования необходим или строительно-монтажный плавучий кран, оснащенный специальным трубоукладочным комплексом (рис. 41), или судно-трубоукладчик (рис. 51, 52).

Технология этого метода заключается в приваривании очередной секции длиной 12-24 м к находящемуся на борту трубоукладчика свободному концу погруженного в воду трубопровода. 

После приваривания очередной секции трубоукладочное судно перемещается но трассе на якорях. трубопровод с помощью специального спускового устройства (стингера), прикрепленного к корме судна, опускается на морское дно. При использовании стингера приварка очередной секции производится горизонтальным способом.

В последние годы получает распространение вертикальный способ наращивания очередной секции трубопровода – система j-Lay. Обычно такой системой оборудуются мощные строительно-монтажные плавучие краны (рис. 51).

На рис. 51 приведены различные схемы строительства подводных трубопроводов методом наращивания секций.

Стремление упростить технологию по укладке подводных трубопроводов привело к появлению судов, приспособленных для укладки трубопроводов, предварительно намотанных па барабан (рис. 53).

Такой барабан, установленный на борту судна-трубоукладчика, может вмещать до 50 и более км груб (на трубоукладочном судне Apache диаметр барабана составляет 16,5 м, ширина 6,6 м при диаметре реборды 25,3 м).

Правда, укладывать таким способом можно трубопровод сравнительно небольшого диаметра (максимум до 500 мм). Емкость барабана зависит от диаметра трубопровода, и на упомянутом судне Apache эти цифры следующие: при диаметре грубы 150 мм емкость – 48 км; при диаметре 400 мм – 9 км. Скорость прокладки таких трубопроводов высокая и может достигать двух узлов.

Недостатками такого трубопровода, кроме ограничений по диаметру, являются необходимость его деформации с последующим выпрямлением и ограничения по выбору изоляционного покрытия, так как лишь немногие его типы обладают необходимой пластичностью.

Совершенствование метода укладки трубопроводов с барабана идет по пути использования гибких трубопроводов (рис. 54). Уже разработаны гибкие армированные трубы диаметром 380 мм и более. Такие трубопроводы уже применяются в различных регионах, но в основном для внутрипромысловых трубопроводов. Их главный недостаток высокая стоимость.

Прокладка подводного кабеля
Рис. 54 Судно для укладки гибкого трубопровода

При строительстве подводных трубопроводов, кроме судов трубоукладчиков, используются и трубозаглубители техника для рытья на морском дне траншей, засыпки трубопроводов, укладки защитных покрытий над трубопроводами, а также подводные аппараты или специальные комплексы для осмотра и контроля качества выполняемых подводных работ.

Читайте также: Изготовление палубы судна из стеклопластика

Суда для выполнения таких операций могут иметь достаточно большие размеры. Например, крупнейшее судно для засыпки трубопроводов в Северном море имеет дедвейт порядка 6 000 тонн и динамическую систему позиционирования.

В 2010 году вышло в рейс специализированное судно для засыпки уложенного на дне моря трубопровода камнем судно-камнеукладчик (falipape vessel) Simon Slcvin (рис. 55). Его производительность до 2 000 т/час, диаметр используемого для засыпки камня до 400 мм.

Судно Simon Stevin
Рис. 55 Судно-камнеукладчик

Добыча нефти всегда связана с опасность ее попадания в окружающую среду, что при морской добыче создает угрозу Мировому океану. Для сбора пролитой на поверхность моря нефти широко используются суда-нефтесборщики, многие из которых попутно решают задачу очисткти акватории от плавающего мусора (рис. 56, 57).

Судно НМС 505-12
Рис. 56 Нефтемусоросборщик
Судно МУС-529
Рис. 57 Нефтемусоросборщик МУС-529 для Кольского залива

Общее количество построенных судов-нефтесборщиков и число их типов довольно значительны, и в основном они предназначены для эксплуатации в ограниченных районах. Создание крупных судов-нефтесборщиков в значительной степени сдерживалось тем, что при высокой стоимости их строительства вероятность их эксплуатации считалась незначительной. Но крупные Предотвращение загрязнения моряутечки нефти с погибших танкеров и морских нефтедобывающих платформ заставили многие зарубежные страны разрабатывать и строить новое поколение нефтесборщиков, способных ликвидировать крупные разливы нефти в открытом море.

Их отличительной особенностью является универсальность, позволяющая, наряду с очисткой моря от нефти, выполнять другие работы. В Японии и Голландии уже построены дноуглубительные суда, оборудованные устройствами для сбора разлитой нефти.

Нефть, разливаясь в большом количестве тонким слоем, может образовывать обширные пятна, что затрудняет работу нефтесборщиков. Поэтому первостепенной задачей при ликвидации аварийных разливов нефти является их локализация.

Для этого используются боновые ограждения различной конструкции. Вследствие этого совершенствование средств борьбы с разливами нефти идет по пути создания специальных нефтесборочных систем, включающих в себя стационарные и буксируемые боновые заграждения, нефтесборщики. плавучие насосные станции и танкеры с сепараторами рис. 57, 58.

Многоцелевые суда-нефтесборщики
Рис. 58 Многоцелевые суда-нефтесборщики: слева — судно обеспечения; справа — землесос
Суда ножницы
Рис. 59 Судно-нефтесборщик с V-образным корпусом (слева – в походном, справа – в рабочем положении)

Боновые ограждения обычно используются при высоте волн до 1,5 метра и скорости ветра до 20 м/с. Их конструктивное оформление отличается многообразием (около 150 различных типов). Существуют ограждения одно и многоразового использования, стационарные и буксируемые, секционные и сплошные, жесткие и самонадувные.

Перспективным, по мнению зарубежных специалистов, является создание плавучих нефтесборочных баз носителей небольших нефтесборщиков, судов бонопостановщиков, способных использовать дисперапты (особые химические вещества, служащие для разложения нефти).

Морские нефтесборщики могут быть многоцелевыми (рис. 58) или специализированными судами, и их исполнение может быть однокорпусным, в виде катамарана или с V-образным корпусом в рабочем положении (рис. 59).

На рис. 57 показан специализированный нефте-мусоросборщик для Кольского залива. Это судно может собирать плавающий мусор, включая бревна, выполнять работы по ликвидации разлива нефтепродуктов на поверхности моря.

Это интересно: Международные Правила морской перевозки опасных грузов

В последние годы для контроля за состоянием окружающей среды в районе нефтегазопромысла используются суда экологического мониторинга (рис. 60).

Суда Петр Градов
Рис. 60 Судно экологического мониторинга «Петр Градов»

Пожарные суда (рис. 61), обслуживающие нефтепромыслы, отличает большее водоизмещение по сравнению с портовыми и лучшая мореходность. поскольку они должны длительное время находиться в открытом море. Основная масса этих судов не является узкоспециализированной, совмещая работу буксира, буксира спасателя (рис. 12).

Пожарное судно
Рис. 61 Многоцелевая полупогружная платформа и специальное пожарное

Суда технического флота и специальные судаПожарные суда имеют водоизмещение до 2 000 т и скорость хода до 20 узлов. Основным средством пожаротушения на этих судах являются водяные системы с насосами подачей до 10 тысяч кубометров воды в час. пожарными лафетными стволами, обеспечивающими длину струи до 200 м и высотой до 50 м.

Пожарные суда оборудуются также средствами химического пенотушения и борьбы с пожарами на поверхности воды. Новейшие суда оснащаются системами динамического позиционирования.

На суда обеспечения подводно-техннческих работ возложены функции осмотра, ремонта и обслуживания устьевого оборудования нефтяных и газовых скважин, подводных трубопроводов, подготовки, если необходимо, морского дна для установки того или иною инженерного сооружения и т.п. Они имеют декомпрессионные камеры, водолазные колокола или транспортировочные камеры для работы на глубинах до 450 м (рис. 62).

Суда для подводных работ
Рис. 62 Судно для обеспечения подводно-технических работ

Суда удерживаются на месте с помощью якорей или имеют динамическую систему стабилизации. Их размерения по длине уже перевалили 70 м при мощности энергетической установки свыше 5 000 кВт. Эти суда могут являться и носителями подводных аппаратов, с помощью которых осуществляется осмотр морского дна. изучается его геология.

С использованием автономных, а чаще привязных подводных аппаратов. идет осмотр подводных трубопроводов, устьевого оборудования скважин и т.п. рис. 63.

Глубоководный аппарат Scorpio
Рис. 63 Необитаемый глубоководный аппарат Scorpio для осмотра и ремонта подводного оборудования (для глубин до 925 м)

Специализированные цементировочные суда (рис. 64). не получили широкого распространения, и необходимость их использования определяется темпом включения в работу того или иного количества скважин на данном месторождении.

Судно-цементировщик
Рис. 64 Специальное судно-цементировщик

Потребность в хранилищах и точечных причалах в районе морского нефтегазопромысла возникает, когда добытое сырье транспортируется на берег не по подводным трубопроводам, а с помощью танкеров и газовозов. Непрерывная в течение всего года погрузка таких судов невозможна, поскольку гидрометеоусловия, необходимость обслуживания самих хранилищ и точечных причалов, вносят свои коррективы в график подхода транспортных судов.

Благодаря хранилищам добычу нефти и газа можно не прерывать. Вместимость хранилищ позволяет принимать соответствующий объем добычи за время непредвиденного простоя. Сами нефтехранилища могут быть оборудованы заводом по первичной обработке сырья. Газ может храниться только в сжиженном состоянии.

Сами хранилища по способу удержания на месте могут быть гравитационными (опирающимися на морское дно) и плавучими, обычно с якорной системой стабилизации. Обычно плавучее хранилище это отслуживший свой срок танкер или специально спроектированный и постренный стальной или железобетонный понтон, стоящий на якорях в спокойных и неглубоких районах.

В этом случае Конструкция и расчеты днищевых перекрытий в корпусе суднатранспортное судно швартуется прямо к хранилищу. Но возможен и вариант, когда точечный причал и хранилище составляют единый комплекс.

В районах со сложными гидрометеорологическими условиями или большими глубинами используются полупогружные плавучие хранилища различной конструкции, удерживаемые на месте с помощью системы якорей. Такие хранилища выполняют функции точечных причалов, так называемых терминалов, сочетающих в себе швартовные устройства с перегрузочными.

Появление точечных причалов в первую очередь связано с увеличением осадки наливных судов, которая уже приблизилась к 30 метрам (например, танкер Batillus (рис. 42), и не каждый причал может принять такое судно.

Опыт строительства рейдовых причалов был перенесен в еще более сложные условия, характерные для нефтепромыслов.

В отличие от традиционных причальных линий, в морских портах к точечным причалам суда швартуются не бортом, а только носом или кормой. Перегрузка нефти осуществляется по гибким или металлическим надводным и подводным трубопроводам.

Существует много разновидностей точечных причалов, но для всех них характерно наличие поворотного устройства, к которому носом или кормой швартуется судно (рис. 65, 66). С помощью этого устройства при изменении направления ветра и волнения судно занимает такую позицию. ствующие на него, а значит, и на сам точечный причал, будут наименьшими.

Плавучие точечные причалы
Рис. 65 Плавучие точечные причалы различной конструкции (вверху – с мягкой системой захвата)
Ледостойкий точечный причал
Рис. 66 Стационарный ледостойкий точечный причал для круглогодичной работы

Такие причалы могут быть развернуты на неосвоенных акваториях.вдали от береговых баз и основных судоходных путей. Швартовка танкеров к такому причалу производится без использования буксиров. Загрузка больших танкеров у одноточечных причалов, установленных в открытом морс, возможна при скоростях ветра до 25 м в секунду и высоте волны до 4 метров. Пропускная способность терминала 10-20 тысяч тонн нефти в час.

В последние годы широкое распространение получают стационарные морские отгрузочные причалы, предназначенные для круглогодичной перевалки на танкеры поступающей по нефтепроводам сырой нефти. До сих пор все сооружения подобного типа строились в теплых морях или в незамерзающих, но закрытых акваториях. С августа 2007 года в 12 милях от нос. Варандей (побережье Баренцева моря) на глубине 18 метров успешно работает стационарный морской ледостойкий отгрузочный причал (СМОЛП) рис. 66.

Одноточечные причалы могут быть плавучими и удерживаться на точке системой якорей (от 4 до 8) или с шарнирным прикреплением к установленному на морское дно массиву.

Плавучие одноточечные причалы (а они составляют около 80 % от общего их количества) представляют собой швартовную бочку диаметром от 10 до 20 м и высотой 4-5,5 м, оборудованную поворотным и швартовным устройствами, стоящую в море, тем или иным способом закрепленную в данном месте. По оси швартовной бочки расположен клюз, по которому проходит нефтепровод. На поворотном столе, находящемся на палубе плавучести, укреплены плавучие трубопроводы, стрела грузоподъемностью до 5 тонн, собственно швартовное устройство. От донного коллектора к плавучему причалу нефть подается по гибким трубопроводам.

Выбор конструкции точечного причала зависит не только от требуемой производительности и обеспечения безопасности перегрузочных работ, но в равной степени от внешних условий, характеризующих место установки. При проектировании должны учитываться такие факторы, как температура наружного воздуха (возможно обледенение), подводная видимость (обеспечение водолазных работ и техобслуживание), частота появления туманов и т.п.

Проектирование, строительство и эксплуатация точечных нефтяных причалов под надзорны Классификационным обществам.

На морских нефтепромыслах находят применение суда и плавучие средства традиционных типов. Так. для прокладки и обслуживания морских линий связи, линий электропередачи применяются кабельные суда. Для доставки рабочих на буровую и обратно – пассажирские суда и т.д.

Сноски
Sea-Man

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Август, 09, 2021 121 0
Добавить комментарий

Читайте также

Текст скопирован
Пометки
Избранные статьи
Loading

Здесь будут храниться статьи, сохраненные вами в "Избранном". Статьи сохраняются в cookie, поэтому не удаляйте их.

Статья добавлена в избранное! Перезагрузка...