Континентальді шельфтің құрылымын түсіндір?

Құрлықта мұнай және газ қорының азаюы және энергетикалық кризистердің күшеюі теңіз түбінің қойнауында мұнай газ құрлыққа қарағанда 3 есе көп болатын мұнай газ ресурстарын кеңінен меңгеруді қажет етеді.

Әлем мұхитының 22% аумағын (жуықтап 80,6 млн.км²) құрлықтың сулы жері құрайды, және ол үш зонадан тұрады: шельф, құрлықты еңіс, қыр етегі. Теңіз және мұхит түбінің жалпы ауданында мұнай және газға жуықтан 75 млн.км² (21%) бай, оның ішінде шельфтен 19,3 млн.км², құрылықты еңісте 20,4 млн. км² және құрлықты қыр етегінде – 35 млн. км². Ең мүмкін болатын шельфті зона.

Шельф деп (ағылшын Shelf) құрлыққа жақын орналасып, онымен геологиялық құрылымы жалпы бірдей болатын, құрлықтың су асты түзу болатын жерін түсінеміз. Шельфтың сыртқы шекарасындағы тереңдігі 100-200 м құрайды, бірақ кейбір жерлерде 1500-2000 м дейін жетеді (Охотский өзенінің Оңтүстік – Курильский котловинасы). Шельфтің ені 1÷1700 км шегінде (Солтүстік Мұзды мұхит), орташа алғанда 65-70 км құрайды, ал жалпы ауданы 32 млн.км² немесе Әлем мұхитінің 11,3% бетін құрайды. Әлем мұхитының шельфінің негізгі ауданы (70%) 480м – ден аспайтын тереңдікте орналасады, ал теңіздің тереңдігі шельф құрлықты еңіске ауысқан аймағында 200 – ден 600м дейін болады.

Сурет 1- де континенталды шельфтің профилі көрсетілген. Жағалау сызығынан 2 кейін континенталды шельф 3 болады, оның шетінен 4 континенталды еңіс 5 басталады. Ол теңіздің түбіне дейін барады. Еңістің қыр етегінде 6 континенталды дөңіс 7 – ден аталатын шөгінді жыныстар түзілу аумағы болады. Оның еңкіштігі континенталды еңіске қарағанда кіші. Континенталды дөңістен кейін теңіздің тереңсулы жазық бөлігі 8 басталады.

Сурет 1 – Континенталь шельфтің профилі.

Барлық жер шары бойынша шельф қырының тереңдігі 120 м, ал континенталды шельфтің орташа еңісі 1 км – ге 1,5 – 2 м дейін болатынын көптеген зерттулер көрсетті.

Мамандардың болжауы бойынша шельфтің 60% ауданы мұнай мен газға бай екен.

50. Гравитациялық-свайлық тұрақты теңіз платформалары (ТТП)

Серпімді ТСП.

Әдетте ТСП-ны жобалау кезінде конструкцияның статикалық беріктігін 100 жылда бір рет қайталанатын ең үлкен жүктеменің әсеріне есептейді және қосымша динамикалық, циклдік жүктемелерге тексереді.

Серпімді мұнаралар деп горизонтал белбеулерінің арасында арақашықтығы бірдей болатын сырықтар арқылы құрастырылған жұқа болат ферманы айтады.

Серпімді мұнара класына Мексика ағанында пайдаланатын 305 м тереңдіктегі «Лена» ТСП-ны жатқызады. Оның конструкциясы төртбурышты қималы ферма болып келеді. Төртбұрыштың қабырғасы36,6*36,6 м, биіктігі 320 м, салмағы 21 мың.т. Ферманың жоғарғы жағында жоғарғы құрылысы орнатылып, диаметрі 1220 мм болатын 16 тіректерден тұрады. Мұнараның төменгі жағында осындай 12 тіректер болады. Мұнараның ортасында диаметрі 6,1 м, ұзындығы 36,6 м 12 понтондар орналасы, олар 9100т жүзбелікті қамтиды. Понтондар платформаны стабилизациялайды, фундаментке қысымды азайтып, платформаның және тартылулардың монтажын жеңілдетеді.

«Эксон» фирмасы «Лена» теңіз стационарлы платформаны пайдалану тәжірибесін қолданып, тереңсулы ТСП-ның алты жобасын зерттеді. Қоршаған ортадан келетін жүктемелер және гравитациялық куштер свайлар, тартылулар,понторндарға, конструкция инерттілігіне таратылады. Конструкцияның дұрыс шешімін, осы жүктемелерді аталған бөлшектерге таратып алуға болады.

Понтондар көлденең күштерді компенсациялап, платформаның беріктігін қамтиды, тартылуларға түсетін жүктемелерді азайтып немесе толығсмен алып тастайды.

Негіздің инерциясы тербелістердің периодын көбейтіп, амплитудасын азайтып, свайлармен тартылуларға динамикалық жүктемелерді сәйкес төмендетеді.

Сурет 22- Серпімді мұнаралардың конструкция элементтеріне жүктемелерді тарату сұлбасы.

Серпімді мұнаралардың жобаларының варианттарында айырмашылық, ол берілген тербеліс периодымен және толқынды жүктемелермен анықталатын тәсілдерінде.(сур.23).

Сурет 23- Серпімді мұнаралар сұбалары.

1-тартылулары бар мұнара; 2- жүзбелі мұнара; 3- қатаң негізі және тартылулары бар мұнара; 4-иілгіш мұнара; 5-иілгіш свайлы мұнара; 6-қатаң негізі бар иілгіш свайлы мұнара.

Иілгіш мұнара кәдімгі свайлы ферменді конструкция ретінде қарастырылады. Оның негізі бекітілген, ал ферманың қатаңдығы иілгіш сырықтың негізгі тербелуінің үлкен кезеңі жеткенде дейін азайған. Иілгіш сырықтың негізгі тербелістерінің периоды деп көлденең тербелістердің периодын түсінеміз, ал екіреттік тербелістің периоды деп- иілгіш тербелістердің периодын түсінеді.

Сурет 24-Платформа тіректеріне свайларды бекіту.

1-бағыттау төлкесіне пісірілген свай; 2- свай бағыттау төлкесінен еркін өтеді; 3-негізгі тіректе бағыттау төлкесінің бекіту тармағы; 4- төменгі ұзартылған бағыттау төлкесі.

Көлденең тербелістің периоды 25 с. Иілу тербелістердің ең үлкен периоды 7 с шамасында.

Биікткігі 372 м мұнара (сур. 25) қимасы төртбұрышты 58*44 м айнымалы қималы, төменгі жағынан 2012 мм, ал жоғарғы жағынан 1524 мм-ге дейін 20 тіректерден тұрады. Мұнара екі секциядан тұрады. Жоғарғы секция ұзындығы 155 м өлшемдері 14,6*80 м 10 понтондардан тұрады, ал төменгі и секция ұзындығы 217 м өлшемдері 14,6*20 м 6 понтондардан тұрады. Жоғары понтондар теңіз деңгейінен 30 м төиен орналасады. Олард переиоды 6 с мұнара тербелісін болдырмайды.

Диаметрі 2134 мм 26 перифириялық свайлар горизонтал жүктемелерді қабылдайды, және олар теңіз түбіне 50 м-ге терңдетіліп түсіріледі. Х осі бойынша мұнараның өзінің тербелісінің есепті периоды 65,2 с және Y осі бойынша -52,2 с ( бұл мән мүмкін болатын үлкен толқын периодынан бірнеше үлкен).

Ең үлкен штормалық жүктемеде толқын биіктігі 30 м-ге жетеді, толқын периоды 15 с, түпте ағыс жылдамдығы 1,2 ден 0,6 м/с. Жел мен ағыстың аз жылдамдығында мұнара вертикалдан 1,12⁰ – градусқа , ал үлкен толқуда – 2,52⁰ градусқа өзгереді.

Сур. 25- РВР платформа сұлбасы 1 — палуба массасы 30 мың. т; 2 —ості свайды+ 10 м белгіде бекіту; 3 — жоғарғы және төменгі секцияларды жалғау: 4 — балластты камералар; 5 — төменгі понтондар; 6 — жоғарғы понтондар; 7 — 26 периферийлік свайлар; 8 — жеті остік свайлар; 9 — 20 айнымалы қима тіректері.

Мұнара фундаментінің ең үлкен орын ауыстыруы 680мм. Осыны ескере отырып, мұнараны дайындау үшін аққыштық шегі 346 МПа болатты қолданады. Түп деңгейдегі свайларда ең үлкен кернеулер болады, сондықтан олар үшін аққыштығы 438 МПа болатты қабылдайды. Мұнара секциялары қондыру орнына тасымалданып, жатық күйінде жиналады.

Гравитациялы- свалы ТСП тек ғана конструкция салмағынан емес, сонымен қатар қосымша свайлар арқылы тіреуіш бөлігінің теңіз түбіне бекітілудің арқасында орнынан қозғалмайды. Осы түрдегі ТСП конструкциясы әртүрлі болады. (құрылымы бойынша және қолданылатын материалдар бойынша).

Тереңдігі 300м- ден жоғары гравитациялы-свайлы негіздер үшаяқ пішінді болады. Тіректі бөлігінің конструкциясы диаметрі үлкен орталық тізбектен және оны тірейтін көлбеу тіректерден тұрады№ тізбектер диаметрі үлкен тұтас металл цилиндірден немесе конструкциясы ферменді элементтерден тұрады. Мысалы, «Трипод тауэр платформ» жобасының конструкциясы диаметрі 15м орталық тізбектен және ол диаметрі 8м көлбеу тізбектермен ұсталады. ТСП конструкциясы төрт фундаментке қондырылады. «Хайлант» жобасында ортанғы тірек – фермасы үш көлбеу фермалармен бекітілген. Барлық фермалардың қимасы үшбұрышты. әрбір күшті элемент жеке блоктармен дайындалады. Орталық ферманың массасы 10 мың т., тіректердің-4,5-5 мың.т. Палубада массасы 24 мың т. технологиялық жабдықты және диаметрі 712 мм 16 бағыттауыш тізбектер қарастырылады. Негізгі конструкцияның салмағы 31 мың т, свайлар - 20 мың т, негізгі ортанғы фермадан тірекре негізіне дейін арақашықтық 110м.

Тіректер ортанғы фермаға теңіз деңгейінен 40 79м төмен бекітіледі.