Вероятностные характеристики экстремальных ледовых нагрузок на сооружения континентального шельфа

• Автор: Комарова, Ольга Алексеевна
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 183 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1. Методы определения экстремальных ледовых
нагрузок и надежность гидротехнических сооружений континентального шельфа
1.1. Морские ледостойкие платформы и их надежность
1.1.1. Конструкции морских ледостойких
платформ
1.1.2. Надежность морских ледостойких
платформ
1.2. Экстремальные ледовые нагрузки на морские ледостойкие платформы
1.2.1. Результаты экспериментальных исследований параметров торосов и нагрузок
1.2.2. Теоретические исследования
1.2.3. Вероятностное описание ледовой нагрузки
1.3. Выводы
2. Модели взаимодействия торосов с морскими ледостойкими платформами
2.1. Воздействие на вертикальные опоры
2.2. Воздействие на конические опоры
2.3. Учет пространственной работы киля тороса
2.4. Исследование детерминированной модели
2.5. Выводы
3. Имитационная модель воздействия дрейфующих торосов на морские ледостойкие платформы
3.1. Постановка задачи

3.2. Описание имитационной модели
3.3. Алгоритм и программа реализации задачи
3.4. Исследование имитационной модели
3.4.1. Требования к исходным данным
3.4.2. Анализ результатов численного моделирования
3.5. Выводы
4. Численное моделирование экстремальных ледовых нагрузок на платформу “Моликпак” для условий шельфа о. Сахалин
4.1. Исходные данные
4.2. Анализ результатов расчетов
4.3. Выводы
Заключение
Список использованных источников
Приложения
Приложение 1. Программа имитационного моделирования на ЭВМ воздействия торосов на МЛП
Приложение 2. Моделирование параметров торосов
Приложение 3. Распределения экстремальных значений случайных величин

ВВЕДЕНИЕ
Истощение запасов нефти и газа на суше привело к необходимости их поиска и разработки на шельфе морей и океанов.
Континентальный шельф России обладает значительными ресурсами нефти и газа. Общий нефтегазоносный потенциал российского шельфа превышает 100 млрд. т, 85% ресурсов принадлежит недрам арктических морей и 14% - дальневосточных. Освоение российского шельфа не имеет аналогов и представляет собой сложнейшую научно-техническую и инженерную проблему, связанную, прежде всего, с освоением нефтегазовых ресурсов шельфа ледовитых морей.
Мировая морская нефтегазовая промышленность имеет значительный опыт по освоению шельфовой зоны морей в условиях с умеренным климатом. Однако она еще не располагает отработанной технологией и необходимыми техническими средствами для организации в широких масштабах разведочных и эксплуатационных работ в арктических морях.
Освоение нефтегазовых ресурсов шельфа северных и дальневосточных морей в значительной степени осложняется наличием ледяного покрова. Ледовые условия в конкретных физико-географических районах определяют способ эксплуатации месторождений и, как следствие, технические решения конструкций нефтегазопромысловых объектов.
Для восприятия значительных по величине ледовых нагрузок разработаны принципиально новые виды специальных инженерных сооружений - морские ледостойкие платформы (МЛП).
Обеспечение экономичности и эксплуатационной надежности МЛП зависит главным образом от степени изученности и правильного учета ледового режима акваторий, а также достоверности определения величин ледовых нагрузок, возникающих при воздействии движущихся ледяных полей на опоры сооружений. Обоснованное определение расчетных значений ледовой нагрузки существенно влияет на стоимость МЛП. Например, стоимость морской ледостойкой платформы “Моликпак”, которая в 1998 г. возведена на шельфе о. Сахалин для освоения Пильтун-Астохского месторождения, оценивается в 800 млн. долларов США, а обустройство всего месторождения - в несколько миллиардов долларов.

Получение данных о строении нижней поверхности ледяного по-, крова требует больших затрат. Информация о топографии верхней части торосистого льда является более доступной. Для этого используется лазерное профилирование с самолетов, ледоколов, при помощи судовых РЛС, стереофотосъемок, выполняемых с поверхности льда, аэрофотосъемок с самолетов. Результатам определения высоты паруса и анализ теоретических распределений высоты надводной части торосов посвящены работы [20,21,63,86,98,114,107,138,148,176]. В результате анализа материалов, полученных при помощи этих методов, было установлено, что средняя высота гряд торосов, образующихся на однолетних льдах , лежит в пределах от 1.6 до 1.9 м, а на многолетних от 2.0 до 2.5 [3,107,148].
Высота торосов связана с географическим положением иссле-' дуемого региона, однако средние величины будут, очевидно, близки к указанным пределам. Для характеристики средней величины высоты торосов в районах с многолетними и однолетними льдами, получены кривые распределения вероятностей измеренных высот торосов [22,75,98].
Значительный практический интерес представляют результаты исследования толщины консолидированной части дрейфующих торосов. Для этих целей применялось как механическое, так и термическое бурение. Для моря Бофорта эта величина ниже уровня воды изменяется от 2,4 до 5,0 м [75,84,157]. Для Охотского моря толщина консолидированной части тороса может достигать четырех толщин льда, из которого образовался торос [63,142]. Для других регионов верхний предел размера консолидированной части может быть меньше. Результаты изучения величины консолидированной части в районах Чукотского моря и моря Бофорта приведены в [145].
Для изучения строения торосов Охотского моря сотрудниками института “СахалинНИПИморнефть” в течение ряда лет проводились исследования торосистых образований при помощи термобурения [3,62,64,147]. При этом важное значение уделялось изучению пористости торосов.
Высокая стоимость полевых работ и необходимость получения достоверных результатов потребовали стандартизировать методику исследования торосистых образований и технологию проведения опытов [2,95].
В настоящее время существует несколько моделей формы и геометрии торосов, наиболее важные из которых рассмотрены ниже.