Платформы типа TLP и в виде мачты с оттяжками

Плавучие буровые установки на натянутых связях, тип которых получил в англоязычной литературе аббревиатуру TLP (Tension Legs Platform), являются разновидностью ППБУ.

Очевидно, что для уменьшения массы стационарной платформы её необходимо было «оторвать» от морского дна и придать ей плавучесть; при этом необходимо было обеспечить её удержание над местом добычи. Кроме этого, как и любой плавучий объект, платформа стала подвержена опрокидыванию, качке и горизонтальному сдвигу.

Главная особенность TLP (рис.12) состоит в том, что ее якорные связи имеют значительное предварительное натяжение, многократно превышающее натяжение в связях обычных ППБУ, за счет чего платформа оказывается пристегнутой к морскому дну. Необходимая для этого сила натяжения связей должна быть компенсирована соответствующим увеличением плавучести опорной части, которая может достигать 50 - 70 % водоизмещения платформы.

Корпус установок такого типа испытывает в основном вертикальные усилия, что приводит к отказу от распорок и раскосов между стабилизирующими колоннами (рис. 13). Такая форма корпуса позволяет эффективно использовать в качестве основного материала железобетон. Буровые установки на натянутых связях целесообразно использовать на глубинах 200 — 300 м для бурения эксплуатационных скважин и для освоения мелких месторождений, где стационарные и плавучие установки других типов невыгодны. Рассматриваемый тип ПБУ может быть классифицирован по следующим признакам: по количеству стабилизирующих колонн; по форме корпуса; по типу якоря или якорей; по типу якорных канатов; по схеме работы якорных канатов.

Количество стабилизирующих колонн колеблется в пределах от 3 до 8. Длина стабилизирующих колонн, составляющая большую часть высоты борта, зависит от объема водоизмещающего корпуса.

Рис. 12. Установки типа TLP.

Рис. 13. Установки с натянутыми связями с прямоугольным водоизмещающим корпусом.

 

Форма водоизмещающего корпуса представляет собой, как правило, равносторонний многоугольник или окружность (рис. 13). В углах многоугольника располагаются узлы крепления стабилизирующих колонн. Такой симметричный относительно вертикальной оси способ организации корпуса способствует равномерному натяжению якорных канатов.

Якорь для буровых установок с натянутыми связями должен надежно противостоять вертикальным усилиям в тысячи тонн. Возможны два способа потсановки якорей платформы TLP. Первый способ — донный якорь или массив, который в рабочем состоянии забалластирован забортной водой, а в транспортном режиме продувается и подтягивается к корпусу установки на якорных канатах. Второй способ — точная расстановка судами обеспечения нескольких якорей-массивов, аналогичных показанному на рис.14.

Рис. 14. Якорь-массив установки с натянутыми связями

 

В качестве якорных канатов кроме обычных стальных тросов могут применяться гирлянды стальных труб.

Первая TLP была принята в эксплуатацию в 1983 г.

Дальнейшая борьба за уменьшение вертикальной качки привела к появлению еще одной оригинальной конструкции. В 1998 г. была введена в эксплуатацию TLP с одноколонной опорной частью, состоящей из одной колонны и радиально отходящих от нее водоизмещающих понтонов (рис. 16).

Точки крепления связей разнесены по внешним концам понтонов. Достоинством такой схемы являются малые вертикальные перемещения при качке, недостатком - малый погруженный в воду объём и, следовательно, небольшой вес верхнего строения. Не смотря на высокую стоимость и сложность якорной системы удержания, натяжение связей которой «съедает» иногда почти половину водоизмещения TLP, такие платформы представляются весьма перспективными добычными сооружениями, т.к. практически не имеют ограничений по глубине установки.

 

Рис. 16. Одноколонная TLP

В 90-х годах XX века появился еще один принципиально новый тип заякоренных платформ. Установка, получившая обозначение SPAR, предназначается для использования на глубинах более 300 м. Ее главной отличительной чертой является оригинальная форма опорной части, представляющая собой вертикально плавающую колонну длиной более 200 м. Подобная компоновочная схема обусловлена стремлением снизить предварительное натяжение якорных связей до величины не более 15 % водоизмещения, чтобы высвободить больший процент водоизмещения на компенсацию веса верхних строений. В этих условиях необходимые параметры остойчивости и вертикальной качки, как в случае с ППБУ, обеспечиваются за счет формы и конструкции опорной части. Минимизация площади ватерлинии, необходимая для уменьшения вертикальных перемещений, реализуется за счет перехода к одноколонной опорной части. Кроме того, уменьшению вертикальной качки служит большая осадка, способствующая увеличению инерционной силы.

Решение проблемы обеспечения остойчивости пошло по еще более радикальному пути: к блоку водонепроницаемых объемов, включающих в себя балластные цистерны и отсеки плавучести снизу на проницаемой ферменной конструкции был подвешен блок с твёрдым балластом. (рис. 17)

Рис. 17. Платформа типа SPAR

 

При наклонении у SPAR в отличие от TLP допускается провисание связей со стороны вошедшего в воду борта, так как якорная система удержания не играет решающей роли в обеспечении остойчивости.

Первая платформа этого типа была введена в эксплуатацию в 1996 г в рамках проекта «Oryx».

Как показала практика, одноколонная форма SPAR в сочетании с небольшим натяжением якорных связей менее эффективна для уменьшения вертикальной качки, чем туго натянутые связи TLP. Кроме того, большая осадка опорной части определяет минимальную глубину для их применения не менее 300 м. Вместе с тем нужно учесть, что концепция SPAR появилась недавно и еще не исчерпала свой потенциал.