Даны сведения о континентальном шельфе, запасах полезных ископаемых на шельфе, обустройстве морских промыслов при добыче нефти и газа, указаны основные типы гидротехнических сооружений и их классификация. Сформулированы основные расчётные положения, нагрузки и воздействия на гидротехнических сооружения, подробно рассмотрено проектирование и конструирование сооружений гравитационного тира, на свайном основании, из грунта и комбинированного типа, подвижных, плавучих, для добычи, хранения и транспорта нефти и газа. Изложены основные принципы защиты Мирового океана от загрязнения при развитии и эксплуатации морских месторождений. Предназначен для студентов, обучающихся по специальности «Гидротехническое строительство».

Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Гидротехническое строительство» направления подготовки дипломированных специалистов «Строительство». Рецензенты: Доктор технических наук, проф. кафедры гидросооружений Московского государственного университета природообустройства Каганов Г.М. / Доктор технических наук, проф., заведующий кафедрой портов Московской государственной академии водного транспорта Костюков В.Д.

Предисловие
Введение

Глава 1. Континентальный шельф. Запасы полезных ископаемых на шельфе
1.1. Основные характеристики континентального шельфа
1.2. Минеральные ресурсы мирового океана

Глава 2. Морской промысел. Гидротехнические сооружения, применяемые при добыче подводных полезных ископаемых
2.1. Основные схемы освоения морских месторождений
2.2. Надводная схема обустройства морского месторождения
2.3. Подводная и комбинированная схема обустройства морских месторождений
2.4. Основные типы гидротехнических сооружений континентального шельфа и их классификация

Глава 3. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения континентального шельфа
3.1. Основные расчетные положения
3.2. Волновые нагрузки, общие представления
3.3. Определение волновых нагрузок на обтекаемые преграды и сквозные сооружения
3.4. Волновые нагрузки при нерегулярном волнении
3.5. Волновые нагрузки на преграды больших поперечных размеров
3.6. Ветровая нагрузка
3.7. Ледовые нагрузки
3.8. Нагрузка от судов
3.9. Сейсмические нагрузки
3.10. Монтажные нагрузки

Глава 4. Гравитационные сооружения
4.1. Общие сведения о гравитационных сооружениях
4.2. Железобетонные платформы
4.3. Гравитационные металлические и композитные платформы
4.4. Платформы маятникового типа

Глава 5. Сооружения на свайном основании
5.1. История применения и основные тенденции в развитии сооружений на свайном основании
5.2. Расчет и конструирование сооружений сквозного типа
5.3. Расчеты свайных фундаментов
5.4. Эстакады морских промыслов
5.5. Проектирование морских эстакад

Глава 6. Земляные сооружения
6.1. История применения и классификация земляных сооружений
6.2. Искусственные острова

Глава 7. Сооружения для хранения и транспорта нефти и газа на морских месторождениях
7.1. Стационарные хранилища, опирающиеся на дно
7.2. Плавучие нефтехранилища
7.3. Подводные трубопроводы

Глава 8. Передвижные сооружения. Одноточечные причалы. Защита гидротехнических сооружений континентального шельфа от коррозии
8.1. Плавучие платформы
8.2. Передвижные буровые установки
8.3. Плавучие причалы одноточечного типа
8.4. Защита гидротехнических сооружений континентального шельфа от коррозии

Глава 9. Защита мирового океана от загрязнений при развитии и эксплуатации морских месторождений
9.1. Предотвращение загрязнений морской среды при разведке и эксплуатации подводных месторождений
9.2. Борьба с нефтяными загрязнениями

Заключение
Литература

Предисловие

Необходимость в издании настоящего учебника «Сооружения континентального шельфа» обусловлена тем, что изданный в 1986 году одноименный учебник, во-первых, несколько устарел и не включает достижения последних лет в области проектирования и строительства гидротехнических сооружений континентального шельфа и, во-вторых, из-за небольшого тиража практически стал библиографической редкостью и недоступен для студентов.

Кроме того, курс «Сооружения континентального шельфа» стал частью общей дисциплины: «Гидротехнические сооружения водных путей, портов и сооружений континентального шельфа», в связи с чем в программу курса были внесены изменения, что также отразилось на содержании учебника.

Второе, переработанное и дополненное издание учебника «Сооружения континентального шельфа» учитывает изменения, произошедшие в динамически развивающейся отрасли освоения шельфа, представляющей для России особый интерес, так как разведка и освоение морских месторождений нефти и газа, особенно в районах с тяжелыми ледовыми явлениями, стали важнейшей задачей на ближайшую перспективу.

При написании учебника использованы материалы научных командировок авторов в США и Великобританию.

Книга состоит из введения, девяти глав, заключения и библиографии.

Во введении рассмотрены тенденции в развитии морской добычи полезных ископаемых, освещается комплекс вопросов, связанных с этой проблемой, главным образом относящихся к гидротехническим сооружениям на континентальном шельфе, применяемым при разведке и освоении морских месторождений. Дается краткая история развития морских промыслов в СССР, России и за рубежом.

В главе 1 «Континентальный шельф. Запасы полезных ископаемых на шельфе» отмечены причины, определяющие высокие темпы развития морской добычи полезных ископаемых. Приводятся основные характеристики континентального шельфа, дается его определение. Рассмотрено распределение запасов полезных ископаемых на шельфе Мирового океана и России, дается классификация полезных ископаемых.

В главе 2 «Морской промысел. Гидротехнические сооружения, применяемые при добыче подводных полезных ископаемых» приводятся краткие сведения об основных схемах разработки надводных, подводных и комбинированных месторождений. Приводятся классификация и описание основных факторов, определяющих выбор рациональных схем на различных этапах разведки и эксплуатации морского месторождения. На основе анализа отечественных и зарубежных материалов дается классификация гидротехнических сооружений на шельфе. Приведены конструктивные схемы основных типов сооружений как передвижных, так и стационарных. Рассматриваются основные факторы влияющие на выбор типа конструкции сооружений.

В главе 3 «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения континентального шельфа» отмечается отличительная особенность гидротехнических сооружений на шельфе, заключающаяся в том, что они строятся и эксплуатируются в условиях незащищенной акватории. Рассмотрены и классифицированы виды нагрузок и их основные расчетные сочетания в зависимости от основных характерных этапов строительства и эксплуатации сооружений. Выделены технологические нагрузки и нагрузки, обусловленные естественными факторами. Особое внимание уделено определению волновых, ледовых и ветровых нагрузок, нагрузок от судов и течений, сейсмических и технологических воздействий. Приводится анализ отечественных и зарубежных норм проектирования.

Глава 4 «Гравитационные сооружения» посвящена основным вопросам расчета и конструирования сооружений гравитационного типа из металла, железобетона и смешанного типа. Рассмотрены глубоководные платформы и сооружения на мелководье. Отмечается неразрывная связь между конструкцией сооружения и выбранным способом производства работ.

В главе 5 «Сооружения на свайном основании» рассмотрены конструкции морских платформ различного технологического назначения как глубоководных, так и для небольших и средних глубин. Приведена эволюция конструкций сквозного типа в связи с развитием технологии строительства и увеличением глубин на месте их установки. Рассматриваются конструкции эстакад и приэстакадных площадок в зависимости от глубины и способа строительства. Приводятся основные требования к конструкциям опор и пролетных строений эстакад, освещаются вопросы, связанные с выбором типа эстакад и приэстакадных площадок. Даны основные рекомендации по расчету сооружений и расчету их свайных оснований.

В главе 6 «Земляные сооружения» рассмотрены типы конструкций и области применения сооружений из грунта и других материалов в виде искусственных островов и дамб, освещены основные вопросы их проектирования.

Глава 7 «Сооружения для хранения и транспорта нефти и газа на морских месторождениях» посвящена вопросам, связанным со сбором, хранением и транспортировкой нефти и газа. Приведены основные способы хранения: подводный и надводный; рассмотрены некоторые вопросы расчета таких сооружений. Даются сведения об основных проблемах, связанных со строительством подводных трубопроводов, и их месте в составе промысла.

В главе 8 «Передвижные сооружения. Одноточечные причалы. Защита гидротехнических сооружений континентального шельфа от коррозии» рассмотрены вопросы, посвященные использованию передвижных сооружений, подобных полупогруженным и самоподъемным буровым установкам в качестве стационарных платформ при обустройстве морских месторождений, приведены конструкции одноточечных причалов, подробно освещены методы защиты сооружений на шельфе от коррозии.

В главе 9 «Защита мирового океана от загрязнений при развитии и эксплуатации морских месторождений» рассмотрены основные источники загрязнения Мирового океана и дается их классификация. Приведены методы борьбы с загрязнением океана и отмечены особенности конструктивных решений гидротехнических сооружений на шельфе в связи с недопущением загрязнения окружающей среды.

Приведенный в книге список литературы включает в себя работы, отражающие современный уровень развития основных вопросов, связанных с проектированием и строительством гидротехнических сооружений, применяемых при разведке и эксплуатации морских месторождений нефти и газа. Следует отметить, однако, что большой поток информации по этому вопросу как отечественной, так и зарубежной, делает совершенно необходимой регулярную самостоятельную работу студентов.

Главы 1 и 9 написаны проф. Правдивцем Ю.П., главы 2-8 – проф. Носковым Б.Д.

Введение

Освоение богатств Мирового океана является одной из важнейших задач современности. Интерес к этой большой и сложной проблеме обуславливается целым рядом причин, из которых к основным следует отнести:

1) высокие темпы увеличения населения земного шара, и, в связи с этим, резкое увеличение потребности в пищевых, промышленных, топливных и энергетических ресурсах, необходимых для расширения производства;
2) неравномерность размещения минеральных и топливно-энергетических ресурсов на суше и связанный с этим дефицит их в отдельных странах;
3) практически полное открытие и освоение легкодоступных месторождений полезных ископаемых на суше;
4) более низкая себестоимость ряда полезных ископаемых и других видов продукции из морских источников по сравнению с источниками, расположенными на суше. Например, разработка прибрежноморских россыпей проводится без дорогостоящих вскрышных работ; глубины бурения морских нефтяных и газовых скважин обычно меньше, чем на месторождениях, расположенных на суше; меньше затраты на транспортировку добытого продукта;
5) современный уровень развития науки и техники, позволяющий ставить и решать исключительно сложные технические задачи, связанные с проблемами освоения Мирового океана.

Многие районы Мирового океана в пределах от прибрежной полосы и до больших глубин обладают значительными запасами разнообразных полезных ископаемых.

Среди подводных минеральных ресурсов нефть и газ занимают исключительно важное значение. Общая площадь осадочных бассейнов, с которыми связываются месторождения нефти и газа в пределах континентального шельфа, составляет около 20 млн. км², однако по прогнозам некоторых специалистов она может достичь 60-80 млн. км².

Сравнительно детально разведана лишь небольшая часть этой площади. Так, глубокое бурение проводится лишь на площади, несколько превышающей 1 млн. км², предположительно, до 2010 года эта цифра достигнет 4 млн. км².

Оценка достоверных и перспективных запасов морской нефти и газа постоянно растет. Прогнозы геологов утверждают, что запасы углеводородов в осадочных толщах морей и океанов составляют 60-70% от общемировых и что на морских месторождениях может быть обнаружено 550 млрд. т. нефти и 260 трлн. м³ газа. Это позволяет предположить, что объем добычи при современном уровне техники может составлять примерно 230 млрд. т. нефти и 200 трлн. м³ газа. Разумеется, эти цифры достаточно приблизительны, что объясняется недостаточной изученностью шельфа. 

На шельфе мирового океана в настоящее время известно более 900 нефтяных и газовых месторождений; добыча углеводородов ведется на 350 из них. Для морских нефтепромыслов характерны высокие темпы роста объемов добычи. Если в 1960 г. на их долю приходилось 8% от общемировой добычи, то к 2010 году доля нефти, добытой на подводных месторождениях, превысит 30% от общего объема добычи.

История морской добычи нефти насчитывает более 150 лет. Еще в 1824 году в районе Баку нефть добывали из колодцев, сооруженных на расстоянии нескольких десятков метров от берега. В 1870 году нефтяные вышки были установлены в Японии на искусственно намытом острове. В конце XIX века в США на калифорнийском берегу были пробурены первые наклонные скважины, уходящие в море на 200 м. В 30-е годы XX столетия было начато морское бурение у берегов Апшеронского полуострова, где в 1935 году была пробурена первая глубокая морская скважина. Начиная с 1945 года морская добыча нефти стали широко развиваться на акватории Каспийского моря и на шельфе ряда зарубежных стран.

Вопросам, связанным с добычей полезных ископаемых, главным образом нефти и газа, на подводных месторождениях континентального шельфа, посвящена данная работа.