Морски колекции - изследвания :: АНАЛИЗ НА ПРИЧИНИТЕ ЗА ГИБЕЛТА НА САМОПОВДИГАЩАТА СЕ СОНДА „КОЛСКАЯ”

АНАЛИЗ НА ПРИЧИНИТЕ ЗА ГИБЕЛТА НА
САМОПОВДИГАЩАТА СЕ СОНДА „КОЛСКАЯ” -
ЧАСТ 2
Кратко описание на проучвателните самоповдигащи се сонди

Самоповдигащата се сонда е офшорно инженерно съоръжение съставено от корпус, колони и повдигаща система. Тя може да се провлачва, да спуска колоните си на морското дъно и да издига корпуса си за осигуряване на стабилна работна палуба, и е способна да устои на натоварванията от природните сили. Типичната съвременна самоповдигаща се сонда може да работи в тежки условия (височина на вълната до 24 метра и скорост на вятъра до над 100 възла - 51 м/сек.) на морска дълбочина до 150 метра.
Тъй като самоповдигащите се сонди се поддържат от морското дъно, те се пре-натоварват с баласт, когато пристигат в точката на сондаж за да симулират максимално очакваните натоварвания в колоните. За да осигурят това, те се повдигат до пълен въздушен интервал (от морската повърхност до дъното на копуса на сондата). С издигането на колоните си над морското дъно, въпреки, че изпитват работни натоварвания, и тези на природните явления, сондите получават надеждна основа от поддържащото ги морско дъно. На Фиг. 1 е показана самоповдигащата се сонда Maersk Inspirer в сравнение с височината на добре известни обекти - Айфеловата кула, мостът Тауър в Лондон, самолет Боинг 737, лондонското виенско колело и източния пилон на моста през пролива Големия Белт в Дания.
Самоповдигащите се сонди станаха част от индустриалния офшорен изследователски флот за нефт и газ от 1950 г. Те бяха използвани за изследователски сондажи, сондиране с помощта на тендер, добиване, офшорни хотели за екипажи (Flotel) и работни платформи за ремонт и поддръжка. Както при всяка нова технология, самоповдигащите се сонди се използват до границата на техните експлоатационни и проектни ограничения. Това включва граничното натоварване на палубата в плаващо състояние, товароподемността им, когато са повдигнати над водата, граници на природните сили, ограничения по сондиране и ограничения на дъното (ограничения на фундамента). Причината за въвеждане на тези ограничения включва желанието за изследване на по-дълбоки райони, по-дълбоки природни резервоари, в по-тежки природни условия, в райони, където дъното като фундамент може да бъде предизвикателство или просто неподходящо. На сцената на разширяващите се възможности на самоповдигащите се сонди, индустрията, класификационните организации и държавите на флага бяха въвлечени в опит да регулират, кодифицират и унифицират критериите използвани за оценка на възможностите на самоповдигащите се сонди.
Без задълбочено познаване на произхода на тези усилия за регулиране и науката, на която се базират, средния офшорен специалист не ще има на практика полезни инструменти, когато трябва да оцени, разбере и избере подходяща самоповдигаща се сонда за изпълнение на дадена задача или програма. Подробното разбиране на самоповдигащите се сонди и техните „чуствителни моменти” предпазват или намаляват последствията от неочаквани инциденти.
Самоповдигащата се сонда има три главни компонента - корпус, колони (legs) със стъпала (footings, Spud Cans) и оборудване. На Фиг. 2 и Фиг. 3 са показани основните компоненти на типична самоповдигаща се сонда с 3 рамкови колони (Legs).
Корпусът на самоповдигащата се сонда е стоманена водонепроницаема конструкция, която поддържа или побира оборудването, системите и персонала, така че сондата да изпълнява своите задачи. Когато самоповдигащата се сонда е в плаващо положение, корпусът и осигурява плавателност и поддържа теглото на колоните, оборудването и променливите товари. Различните параметри на корпуса влияят на различните начини за есплоатация на сондата, както е описано по-долу.
Характерна подробност на самоповдигащата се сонда е разположението на сондажната стрела. Същата се монтира върху „П”-образна конзола (Cantilever), която може да се изнася до 12.6 метра зад борд. Страничнато преместване на конзолата е доста по-ограничино - от 3 до 3.5 метра. Преместването на конзолата в надлъжно и напречно направление позволява на сондата да извърши няколко сондажа в района на придвижване на конзолата, без да е необходимо преместването на сондата.
При завършване на сондажната програма в дадена позиция, сондата се спуска във водата по колоните си чрез рейките на всяка колона и пиньоните, които са вградени в гнездата на колоните. При достигане на корпуса до водната повърхност, сондата подава от носа си буксирната брага на влекача, който присъединява буксирната си проволка към брагата и се удържа на място.
След това, сондата изтегля колоните си от морското дъно и с помощта на рейките и пиньоните ги издига над морското дъно. При изтегляне на колоните на определена височина над морското дъно, влекачът започва буксировка на сондата.
По време на преход, самоповдигащата се сонда поддържа колоните си в горно положение и конзолата се прибира чрез приплъзване върху палубата на сондата - виж Фиг. 3.
Показаната конфигурация на провлачване на сондата се прилага на близки разстояния, не повече от 50-60 морски мили, което е известно под термина Interfield Towage, т.е. местна буксировка. Дължината на буксирната линия е не повече от 800 метра и скоростта на буксирния състав е 3 до 4.5 възла.
Преходът на сондата се извършва само при наличието на благоприятни метеорологични условия, определени от дългосрочна прогноза за следващите 72 часа. Преход при щормово или близко до щормовото време е недопустим защото сондите от този тип не са пригодени за преход на море през лошо време. Конкретните критерии за състоянието на времето по време на спускане, издигане и преход на сондата се определят от нейното ръководство по експлоатация и обикновено не превишават вятър повече от 5 бала и височина на вълната повече от 1.5 метра.
При по-голяма дължина и ширина на корпуса, сондата може да поеме повече променлив товар и оборудване, особено на вода, в плаващо положение, поради увеличената си плавателност.
Корпусът на сондата е напълно плоскодънен съд със сечение на водолинията или почти равностранен триъгълник или четириъгълник. В зависимост от това, сондата има съответно или три или четири вертикални колони. Танковете на сонда с три колони са показани на Фиг. 7:
Танковете на сондата са по цялата височина на борда, т.е. от палубата до дъното. Носовите танкове с триъгълна форма имат двойно предназначение - или за баласт или за солен разтвор.
Колоните за повдигане на сондата могат да бъдат или с триъгълна рамкова конструкция, или плътни цилиндри със сечение на кръг. Независимо от вида на колоните, в долната си част те завършват със стъпки. Тези стъпки могат да бъдат тип „вкопаваща се кутия” (Spud Can) за всяка колона. „Вкопаващите се кутии” са кухи и могат да поемат воден баласт за подобряване на устойчивостта на сондата по време на морски преход.
Триъгълните колони рамкова конструкция могат да се придвижват механично във вертикално направление. За тази цел те са оборудвани с вертикални зъбни рейки във всеки ъгъл на сечението си и механично задвижвани пиньони, които са вградени в корпуса за гнездата на колоните на сондата.
При сондите с независими колони, всяка колона завършва в долния си част с „вкопаваща кутия”, чиято конфигурация може да бъде като е показано на Фиг. 10. Броят на вкопаващите си кутии е равен на броя на колоните. Типично, вкопаващите се кутии са с форма на конус, с наклонени повърхности в горната и долната си част. Горната наклонена конична повърхност помага за падане на тинята, която може да се натрупа в горната част на вкопаващата кутия при проникване на колоната на по-голяма дълбочина. Долната наклонена конична повърхност осигурява проникване на колоната в морското дъно, дори и при по твърди грунтове. Вкопаващите кутии са проектирани обикновено да се наводняват сами при потапяне, въпреки че те могат да се изпомпват за инспектиране от вътрешната им страна.
Главните елементи на самоповдигаща се сонда с триъгълна рамкова конструкция на колоните са показани на Фиг. 8:
Самоповдигащите се сонди от този тип се наричат още сонди с независими колони, тъй като всяка колона може да се спуска на дадена дълбочина независимо от другите колони на сондата.
С пристигането си на местоположението, сондата приспуска колоните до морското дъно, докато те се зацепят в него. Вкопаващите кутии се баластират предварително и всяка от тях може да поеме до 400 тона течен баласт - Фиг. 9.
В допълнение, при издигане на сондата с помощта на рейките и пиньоните на колоните, сондата се пре-натоварва с воден баласт за осигуряване на потъването на колоните в морското дъно. Проникването на колоните в морското дъно може да бъде от няколко метра при твърди грунтове до 20, 30 или 40 метра при по-меки грунтове. След като сондата се зацепи надеждно за морското дъно, тя се издига с помощта на рейките на колоните и пиньоните в корпуса си на определена височина над морското ниво.
След като сондата се позиционира, тя трябва да се издигне на определена височина над морското ниво за да избегне ударите на морските вълни по дъното на корпуса си. Това става с помощта на приемане на воден баласт в корпуса на сондата и едновременното и издигане на колоните, в следствие на което, колоните потъват на определена дълбочина. При спускане на сондата на вода и особено при меки грунтове може да се срещнат затруднения с изтегляне на колоните, след като сондата е обратно в плаващо положение. За тази цел, във вкопаващите кутии се монтират водоструйници с морска вода - Jetting System. Те обливат и обмиват под силно налягане грунта около вкопаващите кутии като позволяват сравнително лесно изтегляне на колоните нагоре - Фиг. 10.
Важен момент при издигане на сондата е височината над морското ниво, над което се издига дъното и или т.н. въздушна междина или въздушна височина - Фиг. 11.
Очевидно, въздушната междина трябва да предпази сондата от евентуалният удар на гребена на висока морска вълна по дъното и защото това би имало катастрофални последици. Въздушната междина е сумата от максимално възможната височина на гребена на вълната плюс допълнителен вертикален запас. Класификационните общества Bureau Veritas (1987), Det Norske Veritas (1990), American Bureau of Shipping (1985) and Lloyd’s Register (1986) препоръчват допълнителния вертикален запас да е 10 % от сумата на максималната астрономическа приливна амплитуда, максималния щормови прилив и височината на гребена на максималната вълна. Височината на гребена на максималната вълна се отчита винаги от нивото на морската вода в момента.
Максимално възможната височина на вълната за сондажни самоповдигащи се платформи се приема височината на най-голямата вълна изпитана през последните 50 години, като се отчита също и сезона.
Въздушната междина може да достигне до 19 метра в открито море, но когато сондата е в защитени водни пространства въздушната междина може да бъде доста по-малка. При престой в пристанща и защитени заливи тя е не повече от 3 метра.

Забележка:
Всички чертежи са направени от автора за целта на тази публикация.

Капитан далечно плаване Орлин СТАНЧЕВ, MNI
Marine Superintendent
Aberdeen, UK
26 декември 2011 г.