Jump to content

Всасывающий кессон

Установка всасывающего кессона
Всасывающий кессон. Диаграмма с размерами. Предназначен для несущих конструкций на большой глубине. Размеры верхнего кессона всасывания составляют 8 м × ⌀1 м, нижнего кессона всасывания — 1 м × ⌀5 м.

Всасывающие кессоны (также называемые всасывающими якорями , всасывающими сваями или всасывающими ковшами ) представляют собой форму платформы фиксированного якоря в виде трубы с открытым дном, встроенной в осадок и герметизированной сверху во время использования, так что подъемные силы создают давление дифференциал, удерживающий кессон вниз. Они имеют ряд преимуществ перед обычными морскими фундаментами, в основном их быстрее устанавливать, чем глубокие сваи , и их легче демонтировать при выводе из эксплуатации. Всасывающие кессоны в настоящее время широко используются во всем мире для крепления крупных морских установок, таких как нефтяные платформы , морские буровые и жилые платформы, к морскому дну на больших глубинах. В последние годы всасывающие кессоны также стали использовать для морских ветряных турбин на мелководье.

Добыча нефти и газа на большой глубине могла бы стать очень сложной задачей без технологии всасывающего якоря, которая была разработана и впервые использована в Северном море 30 лет назад. [1] Использование всасывающих кессонов/якорей в настоящее время стало обычной практикой во всем мире. Статистические данные за 2002 год показали, что 485 всасывающих кессонов были установлены в более чем 50 различных местах по всему миру на глубине примерно до 2000 метров. Всасывающие кессоны были установлены в большинстве глубоководных нефтедобывающих районов по всему миру: Северное море , Мексиканский залив , шельф Западной Африки, шельф Бразилии, запад Шетландских островов, Южно-Китайское море , Адриатическое море и Тиморское море . После 2002 года достоверных статистических данных не было, но использование всасывающих кессонов все еще растет. [2]

Описание

[ редактировать ]

Всасывающий кессон можно эффективно описать как перевернутое ведро, погруженное в морские отложения . Крепление к морскому дну достигается либо за счет толкания, либо за счет создания отрицательного давления внутри юбки кессона за счет откачки воды из кессона; оба эти метода обеспечивают фиксацию кессона на морском дне. Фундамент также можно быстро демонтировать, обратив процесс установки вспять, закачав воду в кессон для создания избыточного давления. [3]

Концепция технологии всасывания была разработана для проектов, где гравитационная нагрузка недостаточна для вдавливания юбок фундамента в землю. Технология также была разработана для якорей, подвергающихся большим нагрузкам из-за волн и штормовой погоды. Технология всасывающего кессона очень хорошо работает на морском дне с мягкими глинами низкой прочности или другими отложениями . Всасывающие кессоны во многих случаях проще устанавливать, чем сваи, которые необходимо забивать (забивать) в землю сваебойным молотком . [4]

Швартовные тросы обычно крепят сбоку от всасывающего кессона в оптимальной точке крепления груза, которую необходимо рассчитывать для каждого кессона. После установки кессон действует как короткая жесткая свая и способен выдерживать как боковые, так и осевые нагрузки. методы предельного равновесия или трехмерный анализ методом конечных элементов . Для расчета удерживающей способности используются [5]

Один из 17 всасывающих якорей платформы Ааста Ханстин в Норвежском море.

Всасывающие кессоны впервые использовались в качестве якорей для плавучих сооружений в морской нефтегазовой отрасли, включая морские платформы, такие как Е. нефтяная платформа Драупнер

Существуют большие различия между первыми небольшими всасывающими кессонами, которые были установлены для Shell на месторождении Горм в Северном море в 1981 году, и большими всасывающими кессонами, которые были установлены для платформы Diana в Мексиканском заливе в 1999 году. Двенадцать всасывающих кессонов на Месторождение Горм предназначалось для закрепления простого погрузочного буя на глубине 40 метров, а установка всасывающих якорей для платформы «Диана» сама по себе в то время была мировым рекордом по глубине воды и размеру якорей. Высота всасывающих кессонов «Диана» составляет 30 метров, диаметр 6,5 метров, установлены они на глубине около 1500 метров на мягких глинистых отложениях. С тех пор всасывающие кессоны устанавливались и на еще большей глубине, но установка «Диана» стала технологическим прорывом XX века. [6] Важным шагом в развитии технологии всасывающих кессонов стало сотрудничество между бывшим оператором в Северном море компанией Saga Petroleum AS и Норвежским геотехническим институтом (NGI). Нефтедобывающая платформа Snorre A компании Saga Petroleum представляла собой платформу с натяжными опорами того типа, который в других частях мира был бы основан на сваях длиной до 90 метров. К сожалению, на нефтяном месторождении Снорре было сложно использовать длинные сваи из-за наличия огромной гальки на глубине 60 м под морским дном. Поэтому Saga Petroleum решила использовать всасывающие кессоны, которые были проанализированы NGI. Эти анализы были подтверждены обширными модельными испытаниями. Расчеты показали, что платформу можно надежно закрепить с помощью всасывающих кессонов длиной всего 12 м. Snorre A начала добычу нефти в 1992 году и в настоящее время находится под управлением норвежской нефтяной компании Statoil .

Всасывающие ковши были испытаны с морскими ветряными турбинами во Фредериксхавне в 2002 году и в Хорнс Рев в 2008 году. [7] [8] и Borkum Riffgrund в 2014 году и будут использоваться в трети фундаментов на первоначальном этапе строительства ветряной электростанции Хорнси . [9] Компания Statoil продолжила использовать эту технологию для ветряных электростанций. [10] Их также планируется использовать для некоторых ветряных турбин ветряной электростанции Hornsea Project One, строительство которой планируется завершить в 2020 году. [11] [12] Аналогичным образом был заключен контракт на поставку всасывающего ковша для ветряной электростанции в заливе Абердин .

Гравитационные нефтяные платформы

[ редактировать ]

Всасывающие кессоны имеют много общего с принципами проектирования и решениями фундаментов больших гравитационных нефтяных платформ, которые были установлены в Северном море , когда там в начале 1970-х годов началась морская добыча нефти. Первая гравитационная нефтяная платформа на нефтяном месторождении Экофиск имела фундамент размером с футбольное поле и располагалась на морском дне с очень плотным песком. Платформа была спроектирована так, чтобы выдерживать волны высотой до 24 м.

Поскольку установка нефтяных платформ продолжалась в Северном море, в районах с плохими грунтовыми условиями, такими как мягкая глина, они были спроектированы так, чтобы выдерживать даже более сильные штормовые волны. Эти платформы были основаны на системе цилиндрических юбок, которые проникали в землю под действием силы тяжести и разрежения. Нефтяная платформа на месторождении Гуллфакс С была оборудована юбками длиной 22 метра. Платформа Troll A заложена на глубине 330 м с длиной юбки 30 м и является крупнейшей гравитационной платформой в мире.

Исследования и разработки

[ редактировать ]

Норвежский геотехнический институт (NGI) с самого начала активно участвовал в разработке концепции, проектировании и установке всасывающих анкеров. Проект «Применение морских ковшовых фундаментов и анкеров вместо традиционных конструкций» (1994-1998 гг.) спонсировался 15 международными нефтяными и промышленными компаниями и стал одним из наиболее важных исследований. Проект «Фундаменты с бортами и анкеры в глине» (1997-1999 гг.) спонсировались 19 международными компаниями, организованными через Центр исследований морских технологий (OTRC) в США, а проект «Фундаменты с бортами и анкеры в песке» (1997-1999 гг.) 2000) спонсировали 8 международных компаний. Основные выводы проектов были представлены в внебиржевом документе 1999 года № 10824.

В 2003 году было завершено спонсируемое промышленностью исследование по проектированию и анализу глубоководных якорей в мягкой глине, в котором NGI участвовала совместно с OTRC и Центром систем морских фундаментов (COFS) в Австралии. Общая цель состояла в том, чтобы предоставить геотехнической рабочей группе API (RG7) и совместному промышленному проекту Deepstar VI исходную информацию, данные и другую информацию, необходимую для разработки широко применимой рекомендуемой практики проектирования и установки глубоководных якорей.

Норвежское классификационное общество DNV ( Det Norske Veritas ), активно занимающееся анализом рисков и оценкой безопасности специальных конструкций во всем мире, подготовило рекомендуемый практический отчет о процедурах проектирования присасывающих анкеров, основанный на тесном сотрудничестве с NGI. Основная информация о проекте была представлена ​​в внебиржевом документе 2006 года № 18038.

В 2002 году NGI основала дочернюю компанию NGI Inc в Хьюстоне. С тех пор дочерняя компания получила детальное геотехническое проектирование для более чем 15 проектов всасывающих якорей в Мексиканском заливе, в том числе для сложного проекта Mad Dog Spar, включающего проектирование якорей, расположенных в старых оползневых отложениях под откосом Сигсби . Для получения дополнительной информации можно обратиться к внебиржевым документам 2006 года № 17949 и 17950. [13]

См. также

[ редактировать ]
  • Перемычка - Барьер, позволяющий откачивать жидкость из замкнутого пространства, временная водонепроницаемая конструкция, построенная на месте, иногда окружающая рабочую зону, как и открытый кессон.
  • Морская геотехническая инженерия - подобласть инженерии, связанная с искусственными сооружениями в море, для получения информации по геотехническим соображениям.
  • Гражданское строительство - инженерная дисциплина, ориентированная на физическую инфраструктуру.
  • Морская инженерия – Проектирование и проектирование корабельных систем.
  • Океанская инженерия — проектирование и проектирование корабельных систем.
  • Морская архитектура - отрасль архитектуры, ориентированная на прибрежное, прибрежное и морское строительство.
  • Океанография - изучение физических, химических и биологических процессов в океане.
  • Материалы Земли – физические составляющие страниц Земли
  • Плавающая ветряная турбина - Тип ветряной турбины.
  • Геотехническая инженерия - Научное исследование земных материалов в инженерных задачах.
  • Геотехнические изыскания - Работы, выполняемые для получения информации о физических свойствах грунтов, земляных сооружений и фундаментов.
  • Геотехника — научное исследование земных материалов в инженерных задачах.
  • Океан – соленая вода, покрывающая большую часть Земли.
  • Морское строительство – Монтаж конструкций и сооружений в морской среде.
  • Шельф (углеводороды)
  • Подводный трубопровод - трубопровод, проложенный на морском дне или под ним внутри траншеи.
  • Подводные (технологии) – Технология подводных операций в море.
  • Система подводной добычи – скважины, расположенные на морском дне.
  • Устье скважины - компонент на поверхности скважины, который обеспечивает структурный и выдерживающий давление интерфейс.
  1. ^ Департамент гражданского строительства, Техасский университет, Остин, Всасывающие кессоны: модельные испытания, Рой Э. Олсон, доктор философии, и Роберт Б. Гилберт, доктор философии
  2. ^ Национальные институты здравоохранения, моделирования и моделирования морской ветроэнергетической платформы для базовой турбины NREL мощностью 5 МВт., Рони Сахрони Т, 2015 г.
  3. ^ «Кессонные фундаменты с всасывающей установкой для морских ветроэнергетических установок: Рекомендации по проектированию» (PDF) . Carbon Trust, Морской ветровой ускоритель, февраль 2019 г., стр. 77 . Проверено 7 сентября 2021 г.
  4. ^ Департамент гражданского строительства, Техасский университет, Остин, Всасывающие кессоны: конечный элемент, моделирование, Джон Л. Тассулас, доктор философии, Дилип Р. Маниар и Л.Ф. Гонсало Васкес
  5. ^ Министерство сельского хозяйства США, Экспериментальные исследования противодействия подъему всасывающих кессонов в песке, октябрь 2013 г.
  6. ^ Университет Делавэра, Программа ветроэнергетики UD, Океанские турбины, фонды и проекты
  7. ^ «Опорная конструкция всасывающего ковша» . ЛОРК . 20 апреля 2011 года. Архивировано из оригинала 29 апреля 2016 года . Проверено 28 февраля 2017 г.
  8. ^ Хоулсби, Гай; Ларс Бо Ибсен; Байрон Бирн (2005). «Всасывающие кессоны для ветряных турбин». Границы морской геотехники . дои : 10.1201/NOE0415390637.ch4 . ISBN  978-0-415-39063-7 .
  9. ^ Испытание гигантской морской ветряной электростанции в рамках проекта Hornsea Project компании Dong Energy испытывает немецкую морскую ветряную электростанцию. август 2014 г.
  10. ^ Кэррингтон, Дамиан (16 мая 2016 г.). «У берегов Шотландии будет построена крупнейшая в мире плавучая ветряная электростанция» . Хранитель . Проверено 17 мая 2016 г.
  11. ^ Финансовый отчет за 2015 год – презентация для инвесторов (PDF) , Dong Energy, 4 февраля 2016 г., стр. 6
  12. ^ Б. Сукумаран, Университет Роуэна, «Якоря всасывающего кессона - лучший вариант для глубоководных применений»
  13. ^ Оксфордский университет, ФУНДАМЕНТЫ ВСАСЫВАЮЩИХ КАССОНОВ ДЛЯ МОРСКИХ ВЕТРОВЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРБИН, автор: Фелипе А. Вильялобос.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 1409e008658d238a89e4cc9ea76f1e3e__1714264320
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/14/3e/1409e008658d238a89e4cc9ea76f1e3e.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Suction caisson - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)