Классификация систем заякорения по их конструктивному устройству

По конструктивному устройству применяемые в морской нефтегазовой индустрии системы заякорения плавучих морских сооружении могут быть различных типов в зависимости от конструкции самого сооружения и условий окружающей среды (района установки).

Укрупнено системы заякорения разделяются на:

- системы пространственного заякорения (SM – Spread Mooring), используемые в основном для полупогружных и других типов сооружений, для которых приоритетным является сохранение ориентации сооружения относительно сторон света;

- системы заякорения с одноточечным причалом (SPM – Single Point Mooring), используемые наиболее часто для плавучих сооружений с судовыми обводами, для которых важна возможность «флюгирования», т.е. возможность разворота сооружения по ветру для снижения действующих на сооружение нагрузок в тех случаях, когда действие этих нагрузок возможно с любых направлений. Особенно широко эти системы заякорения применяются для удержания плавучих сооружений для добычи, хранения и отгрузки продуктов нефтедобычи (FPSO) и для хранения и отгрузки продуктов нефтедобычи (FSO), имеющих, как правило, судовые обводы.

Существует большое разнообразие как систем пространственного заякорения, так и систем заякорения с одноточечным причалом, а также систем заякорения, в которых одновременно используются отдельные элементы обеих вышеупомянутых систем заякорения.

Кроме этого, указанные системы заякорения для удержания плавучих объектов на заданной точке достаточно часто применяются совместно с системой динамического позиционирования (DP), обеспечивающей необходимое удержание и ориентацию сооружения над заданной точкой с помощью движительных установок (поворотных колонок или подруливающих устройств). Системы динамического позиционирования хорошо сочетаются с плавучими сооружениями полупогружных типов и с сооружениями, имеющих судовые обводы.

Системы динамического позиционирования могут использоваться как единственное средство удержания сооружения, так и средство для удержания сооружения совместно с якорной системой (главным образом, для разгрузки напряженных якорных связей или для удержания необходимого курсового угла сооружения). При этом как единственное средство для удержания сооружения система динамического позиционирования применяется только для мобильных (передвижных) установок (исследовательских, буровых и крановых судов и платформ).

4.3.1 Системы пространственного заякорения

Системы пространственного заякорения, предназначенные непосредственно для удержания плавучего объекта, характеризуются большим количеством (как правило, от 8 до 12) якорных линий, практически равномерно распределенных вокруг удерживаемого объекта. Эти системы заякорения широко применяются для удержания полупогружных установок, а также сооружений других типов (как мобильных, так и при долговременном удержании) и относительно реже для плавучих сооружений для добычи, хранения и отгрузки продуктов нефтедобычи (FPSO и FSO). Эти системы хорошо обеспечивают удержание плавучего объекта вне зависимости от направления действия внешних сил, а веерное расположение якорных связей позволяет производить всевозможные подводные работы непосредственно под удерживаемым сооружением.

Системы пространственного заякорения разделяются на системы, в которых используются:

- длинные провисающие якорные связи;

- укороченные (не туго натянутые) якорные связи;

- вертикальные туго натянутые якорные связи (платформы с такими связями принято обозначать аббревиатурой TLP).

В системах пространственного заякорения с длинными провисающими якорными связями (см. рисунок 4.1) используются якорные связи такой длины, при которой на заглубленный в морском грунте якорь передаётся только горизонтально направленное усилие.

Рисунок 4.1 - Система пространственного заякорения с длинными провисающими якорными связями

Это наиболее эффективная и часто применяемая система заякорения, в которой восстанавливающее усилие в якорных связях от смещения удерживаемого объекта обеспечивается, главным образом, весом провисающей части якорной связи.

В этих системах заякорения в качестве якорных связей в зависимости глубины воды и требований к ограничению перемещения удерживаемых сооружений используются якорные цепи, стальные и реже синтетические канаты или их комбинации.

Закрепление якорных связей на морском дне осуществляется, в основном, с помощью широко известных в морской практике традиционных якорей, заглубляемых после протаскивания их по грунту (протаскиваемых якорей), или иногда с помощью свайных якорей.

К недостатку пространственной системы заякорения с длинными провисающими якорными связями может быть отнесена большая длина якорных линий (в несколько раз больше глубины моря в месте удержания плавучего сооружения) и значительная площадь морского дна, необходимая для расположения на ней всей системы заякорения.

Системы пространственного заякорения с использованием длинных провисающих якорных связей и традиционных протаскиваемых якорей широко используются на мобильных морских установках. Эти же системы при определенных условиях с успехом используются и как долговременные системы заякорения. Иногда в состав якорных линий долговременных систем пространственного заякорения с провисающими якорными связями включают утяжеляющие грузы или амортизирующие (поддерживающие) буи, с помощью которых в некоторых случаях стремятся получить более приемлемые удерживающие характеристики системы заякорения.

Системы пространственного заякорения с укороченными (не туго натянутыми) якорными связями (см. рисунок 4.2) являются вариантом использования провисающих якорных связей и применяют с целью уменьшения их длины.

Рисунок 4. 2 - Система пространственного заякорения с укороченными провисающими якорными связями

Восстанавливающее усилие в якорных связях этой системы заякорения от смещения удерживаемого объекта обеспечивается не только весом провисающей части якорной связи, но и её упругостью.

Закрепление нижних концов укороченных якорных связей на морском дне осуществляется под некоторым углом ко дну, в связи с чем закрепление таких якорных связей на морском дне должно осуществляться с помощью якорей (свайных, «засасываемых» и т.п.), способных воспринимать не только горизонтальные, но и некоторые, порой значительные вертикальные нагрузки. Применение традиционных протаскиваемых якорей в системе заякорения с укороченными якорными связями становится неэффективным, а во многих случаях и невозможным. В связи с этим системы заякорения с укороченными якорными связями используются как долговременные системы заякорения.

В системах пространственного заякорения с вертикальными туго натянутыми якорными связями (см. рисунок 4.3) удержание плавучего сооружения обеспечивается силой плавучести, действующей в вертикальном направлении на якорную связь и вызывающей горизонтальное восстанавливающее усилие при смещении сооружения (так называемый эффект обратного маятника).

Как показала практика, системы пространственного заякорения с вертикальными туго натянутыми якорными связями имеют весьма ограниченное применение, поскольку требуют для необходимого удержания плавающего объекта высокого уровня натяжения, а также размеров и прочности якорных связей. Закрепление якорных связей на морском дне должно осуществляться с помощью специальных донных оснований, устанавливаемых и закрепляемых в грунте и способных воспринимать большие вертикальные нагрузки от якорных связей. В связи с этим системы заякорения с вертикальными туго натянутыми якорными связями используются только как долговременные системы заякорения.

С целью улучшения эксплуатационных качеств и надежности удержания плавающего сооружения одновременно с использованием вертикальных туго натянутых якорных связей иногда применяют систему пространственного заякорения с длинными или укороченными провисающими якорными связями (см. рисунок 4.3). Однако применение такой комбинированной системы заякорения существенно увеличивает стоимость сооружения и усложняет морские операции по развертыванию (установке) системы заякорения.

Рисунок 4.3 - Система пространственного комбинированного заякорения с вертикальными туго натянутыми и укороченными провисающими якорными связями

При необходимости разгрузки якорных связей или для удержания необходимого курсового угла плавучие сооружения вместе с системой пространственного заякорения (как мобильных установок, так и для долговременного удержания) могут быть оснащены также и системой динамического позиционирования (DP).

Если оценивать целесообразность применения перечисленных выше систем для заякорения МВП, то речь следует вести о первых двух вариантах.

4.3.2 Системы заякорения с одноточечным причалом (заякорением)

Существует большое количество различных конструкций, использующих одноточечный плавучий причал, связанный коммуникациями с подводным (как правило, добычным) оборудованием, для периодической или долговременной швартовки (присоединения) к нему и последующего удержания плавучего объекта. При этом для удержания одноточечного причала в заданной точке применяются различные системы заякорения, в том числе, и аналогичные системам пространственного заякорения, описанным выше и применяемым для удержания самих плавучих объектов или сооружений.

Благодаря своим конструктивным особенностям (возможностью свободного вращения вокруг вертикальной оси) одноточечный причал вместе с системой заякорения обеспечивает удержание пришвартованного плавучего объекта с возможностью его «флюгирования», т.е. разворота по ветру, что особенно важно для удерживаемых плавучих объектов с судовыми обводами. В силу этого системы заякорения с одноточечным причалом нашли широкое применение как отгрузочные терминалы для челночных танкеров, осуществляющих регулярную перевозку нефтепродуктов от месторождений, а также для плавучих сооружений для хранения и отгрузки продуктов нефтедобычи (FSO), в качестве которых используются переоборудованные танкеры. При этом, как правило, для удержания (заякорения) одноточечных причалов применяются долговременные системы заякорения.

В морской практике применяются следующие системы заякорения с одноточечным причалом (заякорением):

- турельное заякорение;

- заякорение буя провисающими якорными связями;

- заякорение буя одной якорной связью.

Дата добавления: 2015-07-18