Способ и устройство комплексного освоения месторождений континентального шельфа

006717 Изобретение относится к области освоения мирового океана, в частности, по созданию способов и технических средств для ускорения разведки и разработке морских месторождений нефти, газа, угля,янтаря, золота, алмазов, драгоценных и полудрагоценных металлов и минералов. Цель изобретения - достижение высокого технико-экономического эффекта простыми методами и производственным оборудованием, используемым на суше, при проведении геологоразведочных и промысловых работ на различных морских месторождениях. Известны морские нефтяные буровые, морские самоподъемные буровые платформы на опорах и морские буровые, поддерживаемые на плаву и раскрепляемые в конкретных координатах акватории с помощью растяжек, либо якорей, оборудованные причалами и посадочными площадками для водного и воздушного транспорта, представляющие собой сложные дорогостоящие сооружения. Недостаток современных добывающих морских комплексов, морских буровых платформ и судов связан с их избирательным использованием исключительно в целях разработки углеводородного сырья. Разработка месторождений конкреций требует специальных судов. Эффективным способом и простым устройством для комплексного освоения морских месторождений, близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату, является основание морской буровой и способ его возведения [1], включающие образование несущей конструкции фиг. 1 путем сооружения в акватории льдоармированного массива в виде острова 1, заякоренного вмороженными в его тело и примороженного ко дну акватории якорями 2, исключающими его положительную плавучесть на весь период его жизнедеятельности с буровой вышкой 3, установленной на рабочей площадке острова, с буровыми колоннами 4, проходящими сквозь тело острова от его поверхности до дна акватории или же изображенного на фиг. 2, заякоренного в дно акватории ледяного массива 1 с якорями 2, образованного в нем внутренними и придонными полостями 5, 6, 7, путем изоляции их друг от друга внутренними термоизоляционными оболочками 10, а конструкцию острова снаружи одевают в общую изоляционную оболочку 9, сохраняющих его от таяния, в тело острова при его образовании вмораживают систему труб 11, обеспечивающих равномерную циркуляцию хладоносителя, усиливающих сохранность ледяного массива от таяния. Перед образованием несущей конструкции армированные бетонные якоря 2 устанавливают на дно,затем осуществляют предварительный монтаж конструктивной арматуры с общей и внутренней термоизоляционными оболочками 9 и 10, после чего образуют несущую конструкцию путем замораживания отсекаемой внутрь конструкции морской воды на всю глубину акватории с оставлением в изолированных полостях части незамороженной воды, которую после завершения монтажа конструкции удаляют, а в освобожденном от воды пространстве образуют помещения для персонала 8, устанавливают лифт 12 и другое оборудование, вместе с якорями, обеспечивающими его отрицательную плавучесть. Указанное устройство и способ его возведения имеют ряд недостатков:- ледяная конструкция требует постоянного поддержания целостности и высокой устойчивости массива к термическим и динамическим нагрузкам,- образование крупного ледяного армированного массива с вмороженными в его тело мощными якорями с последующим его обслуживанием требует привлечения крупных морозильных траулеров, либо постоянно действующих мощных стационарных морозильных установок,- сооружение и эксплуатация ледяного армированного острова по техническим и экономическим причинам может быть применима для акваторий, имеющих малые до 20-30 м глубины. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является Способ сооружения искусственного острова на акватории [2], сокращающий срок сооружения и повышающий прочность несущей конструкции 1, фиг. 3, которую изготавливают из сборных пустотелых льдоармированных блоков 13, накрывают плоской кровлей 17 с выходом на ее поверхность через лифт 12, а в теле сборных блоков 13, фиг. 3 а, располагают трубопроводы 11 с термосваями 15 и перемычками для монтажа внутренних конструкций 16, сборные блоки объединяют в единый массив путем последовательного примораживания друг к другу; применение указанного способа монтажа из сборных блоков позволяет произвести сборку острова 1 из льдоармированных конструкций фиг. 4 с куполом 17 и входной дверью 28, эстакадой 29, а на фиг. 5 представлена конструкция подводных сборных льдоармированных островов куполообразной формы 1 а, соединяемых с главным производственным островом 1, возвышающимся над поверхностью акватории, подводными тоннелями 18, подводного острова с усеченной конусообразной формой 16, также соединяемым подводным тоннелем 18 с берегом (фиг. 6) и изготовляемыми указанным выше способом. Этому более совершенному изобретению также присущи недостатки, заключающиеся в сложности сооружения льдоармированных конструкций, особенно под водой, ограниченности их использования в пределах малых глубин лишь вблизи материковой части шельфа Северного ледовитого океана, а также сложности размещения оборудования, невозможности комплексного освоения месторождений. Перечисленных выше недостатков лишено предлагаемое изобретение Способ и устройство комплексного освоения шельфа, его целью является широкомасштабное комплексное освоение многокомпанентных и многопрофильных морских месторождений континентального шельфа доступными и недорогими средствами, апробированными многолетней практикой на суше с перспективой многократного-1 006717 использования для разведки и добычи всего спектра полезных ископаемых шельфа, вне зависимости от географических координат, глубин акватории, температурных штормовых, каких-либо иных климатических условий. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что для повышения надежности и эффективности организации геологоразведочных и производственных работ на донных участках шельфа каждый участок дна высвобождают от морской воды, путем высечения с помощью полой прочной конструкции,выполненной из металлического корпуса с интегральной высотой, превышающей глубину акватории,погружаемой на этом участке акватории с поверхности моря до вхождения ее в грунт дна с последующим удалением воды, отсеченной полостью конструкции, вошедшей в дно по замкнутому контуру с площадью и конфигурацией основания, соответствующих площади и конфигурации обнажаемого участка дна моря, после чего высвобожденный от воды участок дна осушают, спрессовывают, либо промораживают по всему внутреннему придонному контуру и глубине погружения в грунт дна полой конструкции, затем обнаженный участок шельфа используют для дальнейшей эксплуатации как на суше. Сущность предлагаемого устройства для осуществления предлагаемого способа освоения шельфа заключается в том, что предлагаемое устройство содержит вертикальную полую объемную часть прочной конструкции, которую выполняют из прочного корпуса общей высотой, превышающей глубину моря на высоту наибольшего прилива и наибольшего штормового волнения в данной акватории с учетом глубины погружения полой конструкции в грунт, изготовленной из прочной не разрушаемой морской средой стали, применяемой для подводных конструкций с дополнительным антикоррозионным покрытием, и с площадью основания, соответствующей площади обнажаемого дна, с конфигурацией в виде полой призмы или цилиндра, усеченных конуса или пирамиды, либо их комбинаций, которые выполняют с балластными емкостями, располагаемыми по внутренней и наружной поверхности корпуса по специальной программе, обеспечивающей требуемую плавучесть конструкции, в том числе горизонтальную или вертикальную, положительную или отрицательную, обеспечивающих эффективную доставку конструкции в заданные координаты акватории и последующее ее погружение, монтаж или демонтаж по всей глубине акватории от ее поверхности до рабочего участка дна с одновременным захватом, отсечением и последующим удалением всего объема захваченной внутрь конструкции воды, а погружение конструкции в грунт дна производят на величину, ограничивающую проникновение воды внутрь конструкции через грунт, а общую высоту конструкции с учетом этого рассчитывают по формуле Ноб= Нв + Нгр + Нпр + Нвлн. На фиг. 7 показано устройство для осуществления указанного способа с пустотелым корпусом 1,выполненным в виде четырехсторонней пустотелой призмы из стали с антикоррозийным покрытием, где Ноб - интегральная величина конструкции, устанавливаемой на акватории, в метрах,Нв - глубина акватории от водной поверхности до дна, м,Нгр - глубина погружения корпуса конструкции в грунт, м,Нпр - наибольшая высота прилива, м,Нвлн - наибольшая высота штормовых волн, м. По внешней и внутренней поверхности полой четырехгранной призмы по всему периметру закрепляют металлический фланец 19, уплотняющий грунт по замкнутому контуру при погружении конструкции в дно акватории, обеспечивающий дополнительное препятствие проникновению морской воды внутрь устройства через донный грунт, снаружи и внутри конструкции устанавливают балластные емкости 20, 21, 22 и 23, снабженные вентилями 24, 25, 26 и 27, для дозирования заполнения и опорожнения балластных емкостей водой, чем и обеспечивают степень положительной или отрицательной плавучести устройства для транспортировки и монтажа конструкции на акватории, включая степень заглубления ее в грунт дна, а также демонтаж после окончания работ на месторождении. Устройство в зависимости от глубины акватории выполняют монолитной, либо секционной, составленной из секций с фланцами с гидроизоляционными прокладками, которые соединяют между собой с помощью крепежа, а в придонной секции, входящей в грунт и выполняющей функции изолирующей от грунтовых вод секции, устанавливают лишь один фланец. Для усиления вертикальной нагрузки и ускорения погружения корпуса конструкции в грунт акватории часть морской воды оставляют во внутренних балластных емкостях до окончания процесса обнажения дна акватории, с тем, чтобы вода не просачивалась внутрь после удаления ее из конструкции, а первую нижнюю секцию, вводимую в морской грунт, выполняют с фланцем в виде юбочки под углом в сторону дна для более плотного спрессовывания грунта на глубине акватории по замкнутому контуру всего периметра конструкции, а после удаления воды, обнаженный участок дна спрессовывают катками или промораживают по глубине, затем обнаженный участок дна акватории, надежно изолированный от морской среды, используют в штатном режиме, как на суше с монтажом на нем серийного бурового оборудования с необходимым комплектом энергетического и другого оборудования, складских, социальнопроизводственных помещений для вахтового персонала, обеспечения разведывательных, либо производственных работ. После завершения эксплуатации устройства в заданной акватории ее внутреннее оборудование демонтируют, затем путем освобождения наружных и внутренних балластных емкостей от воды конструк-2 006717 цию отрывают от дна, обеспечивают ее всплытие и отбуксировку в новую акваторию, либо используют в качестве складов, хранилищ добытого сырья, либо создают в них морские цеха по переработке добываемого сырья. Способ и устройство по его осуществлению могу быть использованы для сооружения искусственных островов, мостов через реки и проливы, для строительства нефтехранилищ - других гидросооружений. ЛИТЕРАТУРА: 1. Красноперов А.Н. Основание морской буровой и способ его возведения. Патент Российской Федерации 909019, 1995 г.(А.С. СССР от 03.07.1980 г.) 2. Красноперов А.Н. Способ возведения искусственного острова на акватории. Патент Российской Федерации 980465, 1995 г. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ комплексного освоения месторождений континентального шельфа, включающий организацию их разведки и разработки на морском дне, отличающийся тем, что осуществляют вскрытие и обнажение участка дна акватории от морской воды на всю глубину акватории посредством вертикального погружения на этот участок прочной полой сборной конструкции с возможностью заглубления ее в донный грунт, при этом полая сборная конструкция имеет общую высоту, превышающую глубину акватории на максимальные высоты приливов и штормовых волн с учетом глубины заглубления конструкции в донный грунт, и отсекает часть воды акватории от ее поверхности до дна с основанием, соизмеримым с площадью обнажаемого участка дна, и последующего удаления из полой конструкции отсеченного ею объема воды, после чего освобожденный от воды участок осушают или по всему периметру промораживают и осуществляют разработку месторождения с использованием оборудования, предназначенного для материковых месторождений. 2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее сборную конструкцию, выполненную из стали с актикоррозионным покрытием в виде полой многогранной призмы, полого цилиндра, усеченной полой пирамиды или усеченного полого конуса, при этом сборная конструкция по наружной и внутренней поверхности снабжена балластными емкостями с вентилями, обеспечивающими положительную или отрицательную плавучесть в горизонтальной и вертикальной плоскостях для ее доставки к месту установки и монтажа. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что конструкция устройства в зависимости от глубины акватории является сборной в виде секций с фланцами с межсекционными гидроизоляционными прокладками, соединенными между собой крепежом, а первая нижняя секция, входящая в морской грунт, наделена лишь одним фланцем, а входящая в донный грунт нижняя часть конструкции или секции оборудована по периметру листовой металлической юбочкой под углом в сторону дна. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что быстрое уплотнение грунта на глубине акватории по замкнутому контуру периметра конструкции производят путем ускоренного погружения в грунт дна акватории конструкции, снабженной металлической юбочкой, обеспечивающего одновременно последовательным снизу до верху заполнением внутренних и наружных балластных емкостей морской водой.