ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ГОСТР

57148-

2016

(ИСО 19901-1:2015)

Нефтяная и газовая промышленность

СООРУЖЕНИЯ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВЫЕ

МОРСКИЕ

Проектирование и эксплуатация с учетом гидрометеорологических условий

(ISO 19901-1:2015, Petroleum and natural gas industries — Specific requirements for offshore structures — Part 1: Metocean design and operating considerations,

MOD)

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2016

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Филиалом ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ВолгоградНИПИморнефть» в городе Волгограде на основе официального перевода на русский язык англоязычной версии указанного в пункте 4 стандарта, который выполнен ФГУП «Стандартинформ»

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 23 «Нефтяная и газовая промышленность»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 октября 2016 г. Ns 1372-ст

4    Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 19901-1:2015 «Нефтяная и газовая промышленность. Специальные требования к морским сооружениям. Часть 1. Проектирование и эксплуатация с учетом гидрометеорологических условий» (ISO 19901-1:2015 «Petroleum and natural gas industries — Specific requirements for offshore structures — Part 1: Metocean design and operating considerations», MOD) путем внесения технических отклонений, объяснение которых приведено во введении к настоящему стандарту.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

Сведения о соответствии ссылочных национальных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДБ

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правипа применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

©Стандартинформ. 2016

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

3.38    функция спектральной плотности (spectral density function), функция плотности энергии

(energy density function), спектр (spectrum): Мера изменения параметра, зависящего от времени, на единичной полосе частот и единичном направленном секторе.

Примечания

1    Спектр — сокращенный вариант полного и официального названия функции спектральной плотности или функции плотности энергии

2    Функция спектральной плотности представляет собой изменение (средний квадрат) определенного параметра. зависящего от времени, в каждой полосе частот и направленном секторе Следовательно, спектр, как правило, записывают с двумя аргументами один для параметра частоты и один для параметра разброса

3    В настоящем стандарте понятие спектра применяют к волнам, ветровой турбулентности и нагрузочным эффектам (откликам), вызванным волнами или ветровой турбулентностью

3.39    характерная высота волны (significant wave height): Статистическая мера высоты волн при определенном состоянии моря.

Примечание — Характерная высота волны изначально определялась как среднее от 1/3 наибольших значений волн нулевого пересечения при каком-либо состоянии моря В большинстве систем сбора гидрометеорологических данных характерная высота волны сегодня принимается равной    (где    т₀    —    спектральный

момент нулевого порядка, (см 3.28)) или 4л, где о — стандартное отклонение временных рядов отметки уровня поверхности воды за время проведения измерений, как правило, продолжительностью примерно 30 мин

3.40    цунами (tsunami): Длиннопериодные волны, вызванные быстрым вертикальным движением морского дна.

Примечание — Вертикальное движение морского дна часто связано со сбросовым разрывом во время землетрясений или с грязевыми оползнями морского дна

3.41    шквал (squall): Сильное ветровое воздействие, характеризующееся внезапным началом, продолжительностью порядка нескольких минут и последующим внезапным уменьшением скорости.

Примечания

1    Шквал часто сопровождается изменением направления ветра, падением температуры воздуха и интенсивными осадками

2    При шквале скорость ветра как правило превышает 8 м/с и длится более 2 мин (что отличает его от порыва ветра).

3.42    штормовой нагон (storm surge): Изменение уровня моря (как положительное, так и отрицательное) вследствие метеорологического (а не приливного) воздействия.

3.43    эксплуатационные условия (operating conditions): Наиболее жесткая комбинация условий окружающей среды, при которой допускается эксплуатация сооружения.

Примечание — Эксплуатационные условия определяются для операций, оказывающих значительное воздействие на сооружение Эксплуатационные условия, как правило, представляют собой компромисс: они достаточно жесткие, чтобы операции осуществлялись в целом без сверхнормативного простоя, и одновременно не настолько жесткие, чтобы оказывать чрезмерное воздействие на конструкцию

3.44    экстремальное значение (extreme value): Расчетное значение параметра, используемое при проверках по основному предельному состоянию, когда предполагается, что глобальное поведение конструкции остается в пределах диапазона упругих деформаций.

Примечание — Экстремальные ситуации имеют вероятность наступления порядка 10^-2 в год

4 Обозначения

В настоящем стандарте использованы следующие обозначения:

А    —    параметр спектра    Пирсона-Московица;

В    —    параметр спектра    Пирсона-Московица:

с    — скорость волны (фазовая скорость волны);

0(0)    —    функция направленного распространения волны:

О(со.О)    — общая форма функции направленного распространения волны;

d    —    глубина воды;

6

ГОСТ P 57148—2016

F_COf_i(t Ру. Р£ — функция когерентности межау колебаниями турбулентности Ру(х₁, у,, г,) и при

Р₂<^х2- У2' ^г2>:

f

9

н

^нь "n

"s

/„<*>

к

s

S(f), S(o>) S(f.O), S(w.O)

V

Sjs

^SPM

^SOH

s_Sw(0. S» T

To

T*

T.

T_x

'p

7-z

^Ti

^cO

Ч.Г

«w

W_w(z.l)

—    коэффициент нормализации (масштабирования) для спектра JONSVWP;

—    коэффициент нормализации (масштабирования) для спектра зыби;

—    коэффициент удлинения;

—    частота в циклах за секунду;

—    ускорение свободного падения;

—    высота отдельной волны;

—    высота разрушающейся волны;

—    максимальная высота отдельной волны с периодом повторяемости N лет;

—    высота характерной волны;

—    интенсивность турбулентности ветров в z метров над средним уровнем моря;

—    волновое число = 2 х/>.;

—    г>-й спектральный момент (относительно f или w). В частности. т₀ — спектральный момент нулевого порядка, равен о²;

—    функция спектральной плотности, функция плотности энергии;

—    частотный слектр волны;

—    направленный спектр волны;

—    общая формулировка спектра для некоего состояния моря;

—    спектр JONSWAP для какого-либо состояния моря;

—    спектр Пирсона-Московица для какого-либо состояния моря;

—    спектр Оки-Хаббла для общего состояния моря, представляющий собой комбинацию двух состояний моря с общей формулой;

—    спектр зыби;

—    период волны; также период в общем смысле;

—    стандартный начальный интервал осреднения скорости ветра, равный одному часу;

—    кажущийся период периодической волны (относительно наблюдателя в наземной системе координат).

—    период встречи периодической волны (относительно наблюдателя в системе координат. которая движется относительно земли и волны; система, как правило, зафиксирована на движущемся судне);

—    истинный период периодической волны (в системе координат, которая неподвижна относительно волны, т. е. без учета течения);

—    пиковый или модальный период спектра;

—    средний период нулевого пересечения отметки уровня поверхности воды при каком-либо состоянии моря;

—    средний период отметки уровня поверхности воды при определенном состоянии моря, определяемый спектральными моментами нулевого и первого порядка;

—    время;

—    скорость свободного установившегося течения;

—    скорость поверхностного течения при г - 0;

—    начальная скорость ветра. 1/_гв( = 10 м/с;

—    скорость течения на глубине z (z < 0);

—    скорость ветра, изменяемая в пространстве и времени, на высоте z над средним уровнем моря и в момент времени /;

7

ГОСТ P 57148—2016

UJZ)

4rihW

4rT«

4v0

u_w(z.t)

*4n-Mnt

x.y.z

z

^Zx

У

1

0

0

°c

).

о

°a-°6

o_c^

0)

0),

«a

⁰⁾e

“i

^b)m

w.

—    средняя скорость ветра на отметке z над средним уровнем моря, усредненная для конкретного периода времени:

—    установившаяся скорость ветра за один час на высоте г над средним уровнем моря;

—    средняя скорость ветра на высоте г над средним уровнем моря, осредненная для периода времени Т <1 ч;

—    установившаяся скорость ветра за один час на высоте 10 м над средним уровнем моря (стандартная начальная скорость для стабильных ветров):

—    колебания скорости ветра на высоте z вокруг значения C/_W(z) и в том же направлении. что и осредненный ветер;

—    компонента скорости потока, совпадающая с направлением распространения волны;

—    координаты в правосторонней системе ортогональных координат с плоскостью ху на уровне спокойной воды (для волн и течения) или на среднем уровне моря (для ветров) и положительной осью z, направленной вверх;

—    вертикальная координата, направленная вверх от уровня спокойной воды (для волн и течений) или от среднего уровня моря (для ветров);

—    начальная высота для ветров выше среднего уровня моря. z_r = 10 м;

—    продолженная вертикальная координата для волн и течений (измеряется по направлению вверх от уровня спокойной воды);

—    параметр формы коэффициента пиковатости в спектре JONSWAP:

—    отметка уровня поверхности воды как функция времени и расположения;

—    угол направления волны;

—    среднее направление волны:

—    направление скорости течения с учетом направления распространения волны;

—    длина волны;

—    стандартное отклонение отметки уровня поверхности воды при каком-либо состоянии моря;

—    параметры коэффициента пиковатости в спектре JONSWAP;

—    параметр, определяющий ширину симметричного спектра зыби (равен среднеквадратичному отклонению функции Гаусса);

—    коэффициент направленного распределения;

—    частота волны; также, угловая частота в целом (радиан в секунду м= 2л1),

—    средняя частота волны в спектре волны (w, = 2х!Т_у)\

—    кажущаяся частота волны;

—    частота встречи волны;

—    истинная частота волны;

—    частота формы колебаний на пике спектра (о>_т = 2л 7_т = 2л/Гр);

—    средняя частота нулевого пересечения отметки уровня поверхности воды К = 2тОТ_г).

5 Сокращения

В настоящем стандарте использованы следующие сокращения: ВЛТУ — временные локальные технические условия;

МНГС — морское нефтегазопромысловое сооружение;

НАО — наинизший астрономический отлив;

НАП — наивысший астрономический прилив;

СТУ — специальные технические условия;

СУМ — средний уровень моря

8

ГОСТ P 57148—2016

6 Определение гидрометеорологических параметров

6.1    Общая часть

Собственник платформы несет ответственность за выбор соответствующих условий окружающей среды, применяемых в конкретных расчетных или эксплуатационных ситуациях. Данный выбор должен учитывать требования действующих нормативных документов.

Общие требования касательно гидрометеорологических условий представлены в ГОСТ Р 54483.

Должны быть определены следующие гидрометеорологические параметры:

а)    экстремальные и аномальные гидрометеорологические параметры, необходимые для возникновения экстремальных и аномальных воздействий и нагрузочных эффектов. Данные параметры применяют при определении расчетных ситуаций и выполнении проверок по основному и особому (чрезвычайному) предельным состояниям:

б)    долгосрочное распределение гидрометеорологических параметров в форме суммарных, условных или предельных статистических данных. Данные параметры используют при:

-    определении расчетных ситуаций и при выполнении проверки по предельному состоянию усталости;

-    при проведении оценок пригодности к эксплуатации в течение определенного периода времени, для сооружения или для отдельных единиц оборудования;

в)    нормальные условия окружающей среды, необходимые для:

-    проведения проверок по предельному состоянию пригодности к нормальной эксплуатации;

-    оценки воздействий и нагрузочных эффектов с целью определения безопасного периода времени выполнения операций;

-    планирования строительно-монтажных работ (изготовления, транспортировки или установки) или эксплуатации (например, бурения, добычи, отгрузки, проведения подводных работ).

В зависимости от географического региона и вида морских работ для конкретных расчетных ситуаций или операций могут понадобиться данные о других условиях окружающей среды.

6.2    Экспертная интерпретация гидрометеорологических данных

Достоверные оценки природных явлений с низкой вероятностью возникновения могут быть получены с учетом нескольких различных подходов, включая анализ всех значений данных, максимальных годовых и месячных значений и событий, с превышением пиковых значений. При использовании каждого подхода подразумеваются различные допущения об используемых данных, применяемых статистических процедурах, а также интерпретации результатов.

Выбор соответствующих расчетных параметров также зависит от формы сооружения, например, для стационарных и плавучих сооружений применяются различные расчетные параметры

Ввиду сложности и специфики проектирования МНГС, в целях обеспечения процессов проектирования и эксплуатации расчетными гидрометеорологическими параметрами необходимо разрабатывать отчет, содержащий результаты комплексного изучения гидрометеорологических условий территории (района, площадки, участка, трассы) строительства и прогноз возможных изменений этих условий в результате взаимодействия с проектируемым объектом с целью получения необходимых и достаточных материалов для принятия обоснованных проектных решений. Примером такого отчета могут служить ВЛТУ. Перечень основных гидрометеорологических параметров, включаемых в ВЛТУ, представлен в приложении ДА.

6.3    Выбор соответствующих параметров для определения расчетных воздействий или

нагрузочных эффектов

При проектировании сооружений на акваториях, на которых не образуется ледовый покров, волновые условия, как правило, являются определяющими среди воздействий окружающей среды и связанными с ними нагрузочными эффектами.

Волновые режимы для конкретных расчетных ситуаций могут уточняться, исходя из нижеследующих критериев:

а) долгосрочные статистические распределения океанографических параметров, описывающих режим волнения в рассматриваемом регионе на протяжении многих лет. Там, где имеются достоверные данные, статистические распределения могут отражать вероятность совпадения гидрологических

9

характеристик. Также распределения могут быть безусловными распределениями для отдельных параметров. Для данных долгосрочных распределений необходимо выработать соответствующие гидрологические расчетные характеристики, соотносимые с определенной расчетной ситуацией;

б)    краткосрочные распределения одного или нескольких расчетных состояний волнения моря, в сочетании с одним или более расчетными течениями. Расчетное состояние волнения моря описывается спектром волнения, а также характерной высотой волны, характерной частотой или периодом и средним направлением волны. Там, где это необходимо, спектр волны может быть дополнен функцией направленного распределения (см. 9.7). Расчетное течение определяется поверхностной скоростью течения и профилем скорости течения по глубине воды, включая его направление (см. 10);

в)    одна или несколько индивидуальных расчетных волн, в сочетании с одним или более расчетным течением. Расчетная волна определяется высотой и периодом, а также соответствующей теорией вопнения, исходя из которой рассчитывается кинематика волн, а также соответствующее направление (см. 9). Расчетное течение определяется поверхностной скоростью течения и профипем его скорости по глубине воды, включая его направление (см. 10).

Указанные выше гидрологические характеристики следует дополнять метеорологическими условиями (включая ветер), соответствующими определенной расчетной ситуации.

Выбор наиболее подходящих критериев а), б) или в) зависит от имеющихся данных о рассматриваемом регионе, типе рассматриваемых сооружений, расчетных случаях и предельного состояния, по которому осуществляется проверка. Абсопютно обосновано, что выбор происходит в зависимости от разпичных типов сооружений, расчетных ситуаций и предепьных состояний.

Если течение является основным параметром в наборе расчетных воздействий на сооружение, то необходимо учитывать высоту волны, соответствующую данной скорости течения. Там, где расчетные воздействия окружающей среды не определяются волновыми режимами или течениями (а. например, ветрами или землетрясениями), необходимо особенно учитывать выбор соответствующих гидрометеорологических параметров в сочетании с этими иными воздействиями.

6.4    Гидрометеорологические данные

Необходимо создать базу гидрометеорологических данных на участке установки сооружения, содержащую следующую информацию;

-    высоту, период и направпение волн значительной высоты;

-    распределение скоростей и направлений течения по глубине;

-    направление и скорость ветра;

• айсберги, морской плавучий лед. скопления снега и льда;

-    уровни моря;

-    другие гидрометеорологические параметры (температура воды и воздуха, соленость воды и т.д.).

Эта база гидрометеорологических данных может представлять собой набор значений, полученных в ходе наблюдений в предшествующие годы или на основе численного моделирования. Если используют численное моделирование, полученные результаты должны быть верифицированы на основании данных наблюдений с ближайшего участка, где такие натурные измерения проводились. Если подобных натурных измерений не проводилось, численная модель может быть верифицирована на основании натурных измерений, проведенных на аналогичном участке со схожими гидрометеорологическими условиями.

Если имеются результаты натурных измерений или ретроспективные оценки с другого участка, то эти данные допускается использовать при условии, что на этих двух участках схожие условия (глубина моря, границы зоны разгона, общий климат).

6.5    Виды штормов в регионе

Общая информация о различных видах штормов, которые могут воздействовать на сооружения, должна быть использована для дополнения имеющихся данных.

При определении соответствующих условий окружающей среды важно различать различные виды штормов до начала выполнения анализа экстремальных значений. Более того, возможно, потребуется установить эксплуатационные ограничения для конкретной платформы по определенным видам штормов и сезонам.

6.6    Направленность

В некоторых районах характерные направления шторма и особенности рельефа могут быть причиной ограничения высоты волны в области разгона волны в нескольких направлениях, при этом

10

ГОСТ P 57148—2016

направления приливных или обычных течений могут быть преобладающими. При проектировании в данных ситуациях допускается применять различные подходы с использованием данных о различных магнитудах волн, ветров и течений. При этом общая надежность сооружения должна сохраняться при применении таких заниженных условий окружающей среды.

Следует принимать во внимание возможные допуски на точность установки сооружения, допускающие определенные отклонения сооружения от положения, предусмотренного в проектной документации. Такие отклонения могут быть следствием как допусков на установку стационарных сооружений, так и движения плавучих сооружений В регионах, для которых нет достоверных данных о направлениях воздействий, направления ветра, волн и течений могут быть приняты как совпадающие при определении экстремальных и аномальных воздействий и нагрузочных эффектов.

Для некоторых видов сооружений, в особенности для плавучих сооружений, нагрузочные эффекты могут быть выше при несовпадении направления волн, течений и ветра. В подобных случаях особое внимание необходимо уделить выбору наиболее возможных направлений или комбинации направлений.

6.7    Экстраполяция данных на редкие условия

Для проектирования необходимы гидрометеорологические параметры с низкой вероятностью возникновения или вероятностью повторения, например, с периодом повторяемости 100. 1000 или 10000 лет. Так как данные за такие долгие периоды отсутствуют, необходимо экстраполировать имеющиеся данные. Существуют различные методы экстраполяции, хотя ни один из них не является совершенным.

Как правило, чем больше длина массива данных, тем более точной будет экстраполяция В относительно однородных зонах ретроспективный анализ может быть использован для увеличения продолжительности исходного ряда с целью определения экстремальных значений периода повторяемости на конкретном участке. Тем не менее, даже при большей продолжительности наблюдений точность оценки параметров, имеющих низкую вероятность возникновения, в значительной степени зависит от метода экстраполяции.

6.8    Гидрометеорологические параметры для оценки усталости

Предельное состояние по критерию усталости может быть определяющим при проектировании отдельных компонентов стационарных и плавучих сооружений.

Усталость — это накопленные повреждения, вызванные многократными изменяющимися во времени нагрузками. Преобладающей причиной данных нагрузок являются воздействия окружающей среды. в особенности ледовые и волновые. Для некоторых элементов или типов сооружений могут быть критичными циклические нагрузки, вызванные вихревыми потоками в течениях или ветрах с установившейся скоростью.

Оценка сооружения по предельному состоянию усталости требует описания всех условий окружающей среды, которые воздействуют на сооружение на этапах его строительства, транспортировки и эксплуатации. Оценка условий окружающей среды достигается на основе анализа долгосрочного распределения одного или нескольких гидрометеорологических параметров.

Гидрометеорологические параметры, учитываемые при оценке усталости, зависят от типа и месторасположения рассматриваемого сооружения. Распределения соответствующих параметров определяют на основе имеющейся базы гидрометеорологических данных с учетом требований к рассматриваемому сооружению представлены в А 6 8 (приложение А).

6.9    Гидрометеорологические параметры для краткосрочных операций

Работы по транспортированию, установке, обслуживанию и демонтажу сооружения проводят согласно графику с учетом метеоусловий. Эксплуатация МНГС включает в себя регулярные виды деятельности. которые также находятся в зависимости от метеоусловий. Некоторые изданных видов деятельности являются чувствительными к сильным штормам, в то время как другие — к течениям, зыби, высоте и периодам волнения, направлениям или комбинациям направлений волнения.

В качестве примеров подобных краткосрочных операций, чувствительных к метеоусловиям, можно привести следующие:

а)    транспортирование сооружения, особенно в случае использования длинных буксирных тросов;

б)    установка стационарных стальных сооружений, включая:

1) подъем, спуск, позиционирование и установка на грунтовое основание:

11

ГОСТ P 57148—2016

Содержание

1    Область применения..................................................................1

2    Нормативные ссылки..................................................................2

3    Термины и определения...............................................................2

4    Обозначения.........................................................................6

5    Сокращения.........................................................................8

6    Определение гидрометеорологических параметров........................................9

6.1    Общая часть.....................................................................9

6.2    Экспертная интерпретация гидрометеорологических данных.............................9

6.3    Выбор соответствующих параметров для определения расчетных воздействий

или нагрузочных эффектов.............................................................9

6.4    Гидрометеорологические данные...................................................10

6.5    Виды штормов в регионе..........................................................10

6.6    Направленность.................................................................10

6.7    Экстраполяция данных на редкие условия...........................................11

6.8    Гидрометеорологические параметры для оценки усталости.............................11

6.9    Гидрометеорологические параметры для краткосрочных операций.......................11

6.10    Мониторинг гидрометеорологических параметров.....................................12

7    Глубина воды, приливы и штормовые нагоны.............................................13

7.1    Общие сведения.................................................................13

7.2    Приливы.......................................................................14

7.3    Штормовой нагон................................................................14

8    Ветер..............................................................................14

8.1    Общие сведения.................................................................14

8.2    Ветровые воздействия и нагрузочные эффекты.......................................15

8.3    Профиль скорости ветра и осредненная скорость ветра................................15

8.4    Спектры ветра...................................................................15

9    Волны.............................................................................16

9.1    Общие сведения.................................................................16

9.2    Волновые воздействия и нагрузочные эффекты.......................................17

9.3    Периоды волн (истинный, кажущийся, встречи).......................................17

9.4    Кинематика двумерной волны......................................................17

9.5    Максимальная высота отдельной волны для длительных периодов повторяемости..........18

9.6    Спектры волнения...............................................................18

9.7    Функция направленного распространения волны и коэффициент распространения..........18

9.8    Отметка гребня волны............................................................18

9.9    Специальные требования к определению воздействий от волнения......................19

10    Течения...........................................................................19

10.1    Общие сведения...............................................................19

10.2    Скорости течения..............................................................19

10.3    Профиль течения..............................................................20

10.4    Растяжение профиля течения....................................................20

10.5    Течения и препятствия..........................................................20

10.6    Специальные требования к определению воздействий от течений и размывов...........20

ГОСТ P 57148—2016

11    Морской лед.......................................................................21

11.1    Общие сведения...............................................................21

11.2    Типы льда.....................................................................21

11.3    Морфология льда..............................................................21

11.4    Дрейф льда...................................................................22

11.5    Свойства льда.................................................................22

11.6    Специальные требования к определению воздействий от льда.........................22

11.7    Управление ледовой обстановкой.................................................22

12    Иные факторы внешней среды........................................................22

12.1    Морское обрастание............................................................22

12.2    Цунами.......................................................................23

12.3    Сейши........................................................................23

12.4    Снег и обледенение.............................................................23

12.5    Прочие гидрометеорологические условия...........................................23

Приложение А (справочное) Дополнительная информация и указания.........................24

Приложение Б (справочное) Сведения о частотных спектрах волн.............................52

Приложение В (справочное) Региональная информация.....................................59

Приложение ДА (рекомендуемое) Перечень основных гидрометеорологических параметров.

включаемых в ВЛТУ....................................................144

Приложение ДБ (справочное) Сведения о соответствии ссыпочных национальных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных

в примененном международном стандарте.................................149

Библиография.......................................................................150

IV

ГОСТ P 57148—2016

Введение

Темпы освоения углеводородных ресурсов шельфа Российской Федерации предопределили необходимость создания серии нормативных документов, в полной мере обеспечивающих процесс проектирования обьектов обустройства морских месторождений нефти и газа.

В Российской Федерации начата активная разработка национальных стандартов в области морской нефтегазодобычи, которая в соответствии с принципами национальной стандартизации основывается на применении международных стандартов, а также учитывает многолетний накопленный отечественный опыт проектирования, строительства и эксплуатации морских нефтегазопромысловых сооружений.

Целью разработки настоящего стандарта является обеспечение безопасности при осуществлении работ по освоению морских месторождений, расположенных на шельфе морей (в том числе замерзающих) Российской Федерации путем повышения надежности эксплуатации морских нефтегазопромысловых сооружений, а также повышения качества их проектирования и эксплуатации за счет учета гидрометеорологических условий района эксплуатации.

Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 19901-1:2015 «Нефтяная и газовая промышленность. Специальные требования к морским сооружениям. Часть 1. Проектирование и эксплуатация с учетом гидрометеорологических условий» (ISO 19901-1:2015 «Petroleum and natural gas industries. Specific requirements for offshore structures. Part 1: Metocean design and operating considerations») и разработан в развитие требований нормативных положений основополагающего ГОСТ Р 54483-2011 (ИСО 19900:2002) «Нефтяная и газовая промышленность. Платформы морские для нефтегазодобычи. Общие требования». Положения, учитывающие особенности национальной стандартизации и специфику национальной практики в области проектирования и строительства морских нефтегазопромысловых сооружений, приведены в дополнительных структурных элементах 6.10. 9.9. 10.6. разделе 11 и дополнительном приложении ДА. Эти дополнительные положения заключены в рамки из тонких линий. Подраздел 6.10 добавлен в соответствии с требованиями подразделов 4.26, 6.26 и 6.30 СП 58.13330.2012 «Гидротехнические сооружения. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 33-01-2003» в части контроля и прогнозирования показателей природных воздействий, а также мониторинга состояния окружающей природной среды. Подразделы 9 9 и 10.6 включены в целях максимального учета при проектировании, сложных геометрических форм и специфики архитектурно-конструктивного типа морских нефтегазопромысловых сооружений, в части экспериментального определения величин воздействий от льда. волн, течений и размывов на основе модельных испытаний. Раздел 11 добавлен в связи с необходимостью учета при проектировании природно-климатических особенностей расположения континентального шельфа Российской Федерации связанных с суровыми ледовыми условиями. Дополнительное приложение ДА включено в соответствии с требованиями подпункта 5.10.1.10 основополагающего ГОСТ Р 54483-2011 «Нефтяная и газовая промышленность. Платформы морские для нефтегазодобычи. Общие требования» в части необходимости разработки временных локально-технических условий по гидрометеорологическим характеристикам площадки установки сооружения, необходимым для принятия проектных решений.

В целях улучшения понимания пользователями некоторых положений и терминологических статей настоящего стандарта, а также для учета требований российских нормативных документов и отечественной специфики проектирования и строительства морских нефтегазопромысловых сооружений в текст внесены изменения и дополнения, выделенные полужирным курсивом.

В настоящий стандарт не включено большинство нормативных ссылок ввиду отсутствия принятых гармонизированных национальных стандартов.

V

ГОСТ P 57148—2016 (ИСО 19901-1:2015)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Нефтяная и газовая промышленность СООРУЖЕНИЯ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВЫЕ МОРСКИЕ Проектирование и эксплуатация с учетом гидрометеорологических условий

Petroleum and natural gas industry Offshore oil and gas field structures Design and operation under metocean

conditions

Дата введения — 2017—06—01

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие требования для определения и использования параметров гидрометеорологических условий площадки установки при проектировании, строительстве и эксплуатации морских нефтегазопромысловых сооружений (МНГС), устанавливаемых на континентальном шельфе морей (в том числе замерзающих) Российской Федерации.

Требования делятся на две группы:

а)    касающиеся определения условий внешней среды в целом, вместе с гидрометеорологическими параметрами, необходимыми для их описания;

б)    касающиеся определения и использования гидрометеорологических параметров при проектировании, строительстве и эксплуатации МНГС.

Описываемые условия внешней среды и гидрометеорологические параметры включают:

-    экстремальные значения гидрометеорологических параметров с установленным периодом повторяемости, значительно превышающим расчетный срок службы сооружения;

-    аномальные значения гидрометеорологических параметров с установленным периодом повторяемости. значительно превышающим расчетный срок службы сооружения;

-    нормальные условия внешней среды, которые прогнозируются как наиболее частые во время всего расчетного срока службы сооружения;

-    долгосрочные распределения гидрометеорологических параметров в форме суммарных, условных. граничных или обобщенных статистических данных гидрометеорологических параметров.

Гидрометеорологические параметры следует учитывать при:

-    определении воздействий и нагрузочных эффектов при проектировании новых сооружений;

-    определении воздействий и нагрузочных эффектов при оценке существующих сооружений;

-    оценке условий площадки установки плавучих буровых установок;

-    определении ограничивающих условий внешней среды, окон погоды, воздействий и нагрузочных эффектов для строительно-монтажных и демонтажных работ в море (т.е. изготовлении, транспортировании. установке на точке строительства или выводе из эксплуатации и демонтажа сооружения);

-    эксплуатации сооружения.

Для большинства шельфовых акваторий районов установки морских нефтегазопромысловых сооружений доступно небольшое количество числовых данных о гидрометеорологических условиях в прошлом. В соответствующих случаях сбор полных данных начат лишь недавно, например, при разведке залежей углеводородных ресурсов. Несмотря на, как правило, небольшую продолжительность сбора данных, во время проектирования морских сооружений необходимо оценивать экстремальные и аномальные условия окружающей среды (используется индивидуальная или суммарная вероятность порядка 1 * 10"¹/год и 1 * 10^-3— 1 * 1(Н/год соответственно).

Издание официальное

ГОСТ P 57148—2016

При постройке МНГС под техническим наблюдением Российского морского регистра судоходства (РМРС) следует выполнять требования Правил РМРС [1], [2J, [3] в части общих принципов проектирования конструкций с учетом внешних условий района эксплуатации, включая гидрометеорологическую обстановку.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ Р 54483-2011 Нефтяная и газовая промышленность. Платформы морские для нефтегазодобычи. Общие требования

ГОСТ Р 55311 Нефтяная и газовая промышленность. Сооружения нефтегазопромысловые морские. Термины и определения

СП 11-114 Инженерные изыскания на континентальном шельфе для строительства морских нефтегазопромысловых сооружений

СП 58.13330 Гидротехнические сооружения. Основные положения

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов (сводов правил) в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год Сведения о действии свода правил можно проверить в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия) Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку

3    Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 55311, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    аномальное значение (abnormal value): Расчетное значение параметра высокой интенсивности. используемое при проверках по особому (чрезвычайному) предельному состоянию.

Примечание — Аномальные ситуации имеют вероятность наступления порядка от 10^-3до 10^-4 в год При проверке по предельному состоянию некоторые или все коэффициенты надежности устанавливаются равными 1,0

3.2    глубина воды (water depth): Вертикальное расстояние между поверхностью морского дна и уровнем спокойной воды.

Примечания

1    Поскольку существуют несколько вариантов уровня спокойной воды (см 3 35). может быть также и несколько значений глубины воды Как правило, расчетная глубина воды определяется относительно уровня наиниз-шего астрономического отлива или среднего уровня моря

2    Глубина воды, используемая для расчета кинематики волны, как правило изменяется от максимальной глубины воды при наивысшем астрономическом приливе плюс положительный штормовой нагон до минимальной глубины воды при наинизшем астрономическом отливе минус отрицательный штормовой нагон

3.3    диаграмма разброса данных (scatter diagram): Суммарная вероятность двух или более гидрометеорологических параметров.

Примечание — Диаграмма разброса данных чаще всего используется с параметрами волн в контексте оценки гидрометеорологических условий (см А 5.8). Диаграмма разброса волновых данных рассматривается как вероятность совпадения волны значимой высоты H_s и характерного периода Т_г или Т_р

3.4    долгосрочное распределение (long-term distribution): Распределение вероятности параметра в течение длительного времени. ¹

ГОСТ P 57148—2016

Примечание — Временная шкала превышает продолжительность состояния моря, когда статистические данные принимаются как постоянные (см 3 6) Следовательно, временная шкала сравнима с продолжительностью сезона или расчетным сроком службы сооружения

Пример — Долгосрочные распределения:

-    высота значимой волны;

•    высоты значимых волн в период с мая по сентябрь;

•    высота отдельной волны;

-    спорости течения (для оценки вибрации морского райзера, вызванной вихревым потоком);

-    диаграммы разброса данных с общим распределением высот значимых волн и периода волны (для анализа усталости) или конкретного нагрузочного эффекта.

3.5    зыбь (swell): Состояние моря, при котором ветровые волны пришли на рассматриваемую акваторию из района своего зарождения, а не возникли непосредственно на площадке установки сооружения.

3.6    краткосрочное распределение (short-term distribution): Распределение вероятности параметра за короткий интервал времени, в течение которого условия принимаются статистически постоянными.

Примечание — Выбранный интервал чаще всего является продолжительностью определенного состояния моря

3.7    крутизна волны (wave steepness): Характеристика отдельных волн, определяемая как высота волны, поделенная на длину волны.

Примечание — Для периодических волн понятие имеет прямое вычисление в виде НО. Для случайных волн определение используют вместе с параметрами характерная высота волны Н, и длина волны которая соответствует периоду лика Т. волнового спектра при больших глубинах Соответственно, характерную крутизну волны определяют как Н_ьО^ = HJ[(g/2x)T_p2], которая, как правило, варьируется от 1/16 до 1/20 для сильного волнения моря

3.8    метеоретроспективный прогноз (hindcasting): Метод моделирования исторических (гидрометеорологических) данных для региона путем числового моделирования.

3.9    морское дно (seabed): Полупространство грунтового основания, расположенное ниже поверхности морского дна. на которое устанавливается сооружение.

3.10    морское обрастание (marine growth): Живые организмы, прикрепившиеся к морскому сооружению.

3.11    муссон (monsoon): Ветер, который в течение нескольких месяцев дует примерно в одном направлении.

3.12    наиболее вероятный максимум (most probable maximum): Значение максимума переменной с наивысшей вероятностью возникновения.

Примечание — Наиболее вероятный максимум — значение, для которого функция плотности вероятности максимумов переменных имеет наивысшее значение Также называется режим статистического распределения

3.13    нуль глубин (chart datum): Уровень условной поверхности, н которой приводят измеренные глубины при камеральной обработке материалов.

Примечание — На морях с приливами менее 50 см за данный уровень принимается средний многолетний уровень моря, на морях с приливами 50 см и более — наинизший теоретический уровень моря

3.14    остаточное течение (residual current): Часть течения, которая не опредепяется ни одной из гармонических постоянных приливно-отливного течения.

Примечание — Остаточные течения вызываются различными физическими механизмами и имеют широкий диапазон естественных частот и интенсивности в различных регионах

3.15    период пика спектра (spectral peak period): Период максимума плотности энергии в спектре.

Примечание — На практике часто в спектре присутствуют несколько пиков

3.16    период повторяемости (return period): Средний период времени между возникновениями события или случаями превышения какого-либо значения.

Примечание — Как правило, для природных явлений, используется период повторяемости, измеряемый в годах Период повторяемости в годах равен величине, обратной годовой вероятности превышения события

3

3.17    поверхность морского дна (sea floor): Поверхность контакта толщи воды и грунтового основания.

3.18    полярный минимум (polar low): Депрессия, возникающая в попярном воздухе, часто вблизи границы между льдом и морем.

3.19    порыв ветра (gust): Кратковременное увеличение и падение скорости ветра, длящееся менее одной минуты.

3.20    предельное распределение (marginal distribution), предельная вероятность (marginal probability): Статистическое распределение (вероятность) наступления переменной А, полученное путем объединения всех значений других параметров в. С и т.д.

Примечание — Предельная вероятность А для всех значений В. С и тд записывается как Я(Д) Применимо к гидрометеорологическим параметрам, а также к воздействиям и нагрузочным эффектам

Пример — При рассмотрении волнового режима А может означать отметку отдельного гребня для всех периодов нулевого пересечения В и всех высот значимых волн С на конкретном участке.

3.21    расчетная волна (design wave): Детерминистская волна, используемая для проектирования морских сооружений.

Примечания

1    Расчетная волна — это инженерная абстрактная модель Чаще всего это периодическая волна с подходящими характеристиками (высотой И, периодом Т. крутизной, отметкой гребня). Выбор расчетной волны зависит от:

-    целей проектирования.

-    внешних природных условий.

-    геометрии сооружения:

-    типа рассматриваемых воздействий или нагрузочных эффектов

2    Как правило, расчетная волна применима только к расчетным ситуациям, когда нагрузочные эффекты квазистатически связаны с ассоциированными воздействиями волн на сооружение

3.22    расчетная отметка гребня (design crest elevation): Экстремальная отметка гребня, измеренная относительно уровня спокойной воды.

Примечание — Расчетная отметка гребня используется в сочетании с информацией об астрономическом приливе, штормовых нагонах, осадке МНГС, оседании коллектора и неопределенности глубины воды и получается в результате анализа экстремальных значений Из-за упрощенного характера моделей, используемых для оценки кинематики расчетной волны, величина расчетной отметки гребня может отличаться (как правило, немного превышать) от величины отметки гребня волны, используемой для расчетов воздействий на сооружение

3.23    сейша (seiche): Колебание уровня воды в акватории, имеющее собственный период.

3    24 скорость ветра при порывах (gust wind speed): Максимальное значение скорости ветра при порыве, усредненное за короткий (от 3 до 60 с) указанный период для более длительного указанного периода (от 1 мин до 1 ч).

Примечания

1    Для целей проектирования указанный период зависит от размеров и периода собственных колебаний проектируемого сооружения (или его части) таким образом, что сооружение проектируют для наиболее суровых условий. так небольшая часть сооружения проектируют для более короткого периода порыва ветра (и, следовательно, более высокой скорости порывистого ветра), чем более крупное сооружение (или его часть).

2    На практике для целей проектирования значения скорости порывистого ветра для различных периодов (3 с. 5 с, 15 с. 60 с) получают из анализа спектра ветра

3.25 состояние моря (sea state): Морские условия в период времени, когда его статистические показатепи остаются примерно постоянными.

Примечание — С точки зрения статистики состояние моря не меняется существенным образом за этот период времени Период времени, когда это условие выполняется, обычно принимается равным трем часам, хотя это зависит от конкретных погодных условий в определенный момент времени

3    26 спектр ветра (wind spectrum): Мера изменения параметра, связанного с колебаниями скорости ветра на единичной полосе частот.

Примечания

1    Спектр ветра является выражением динамических свойств ветра (турбулентности). Термин отражает колебания приблизительно в том же направлении, что и определенная средняя скорость ветра, как правило, скорость установившегося ветра за 1 ч Соответственно, в настоящем стандарте с понятием спектра ветра не связано возможное изменение направления

2    Поскольку скорость установившегося ветра изменяется с высотой, спектр ветра зависит от высоты

4

ГОСТ P 57148—2016

3.27    спектр волнения (wave spectrum): Мера количества энергии, связанной с флуктуацией отметки поверхности моря, на единичной полосе частот и единичном направленном секторе.

Примечания

1    Частотный спектр волнения (интегрированный по всем направлениям) часто описывают с использованием некоторых параметрических форм, таких как спектр волнения Пирсона-Московица или JONSWAP

2    Область под спектром волнения — спектральный момент нулевого порядка который является мерой общего количества энергии состояния моря m_Q используют в современных определениях характерной высоты волны.

3.28    спектральный момент (spectral moment), л-й спектральный момент (n*^h spectral moment):

Интеграл по частоте функции спектральной плотности, умноженный на л-й порядок частоты, выраженный либо в герцах как m^(0 = J₀ fⁿS(f)df. либо в угловой частоте (рад/с) как ггц((о) =    о>ⁿS(<o)c/cD.

Примечание — Поскольку о> = 2nf отношение между двумя выражениями момента выглядит следующим образом т_п(<») = (2xf m_n(f)

3.29    средний период нулевого пересечения (mean zero-crossing period): Средний период нулевого пересечения волн (снизу вверх и сверху вниз) при каком-либо состоянии моря

Примечание — На практике средний период нулевого пересечения часто рассчитывают от спектральных моментов нулевого и второго порядка волнового спектра как Т_г * Т₂ * ^m₀(f)/n>2(f) = 2x^m₀(m)/m₂(m).

3.30    средний уровень моря (mean sea level): Среднеарифметическое всех значений уровня моря, измеряемого в течение длительного периода.

Примечание — В некоторых регионах могут наблюдаться сезонные изменения среднего уровня моря Средний уровень моря может измениться через длительные периоды времени

3.31    средняя скорость ветра (mean wind speed): Скорость ветра, осредненная за определенный период времени.

Примечание — Средняя скорость ветра зависит от высоты над средним уровнем моря и периода осреднения Стандартная начальная отметка высоты составляет 10 м. стандартный интервал времени усреднения — 1 ч См также термины «установившаяся скорость ветра» (см 3 37) и «скорость ветра при порывах» (см 3 24)

3.32    тропический циклон (tropical cyclone): Закрытая атмосферная или океаническая циркуляция вокруг зоны низкого давления, которая зарождается в тропических широтах над океанами.

3.33    наивысший теоретический уровень прилива (возможный по астрономическим причинам) (highest astronomical tide): Уровень полного прилива, когда все факторы, вызывающие прилив, совпадают по фазе.

3.34    наивысший теоретический уровень отлива (возможный по астрономическим причинам) (lowest astronomical tide): Уровень отлива, когда все факторы, вызывающие отлив, совпадают по фазе.

3.35    уровень спокойной воды (still water level): Абстрактный уровень воды, который, как правило. используют для расчета кинематики волн для оценки глобальных воздействий, а также отметки гребня волны для оценки минимальной отметки высоты нижней палубы МНГС.

Примечание — Уровень тихой воды — это инженерная абстракция, рассчитываемая путем сложения величин приливов, штормовых нагонов и глубины воды, при этом изменения уровня, вызванные волнением, не учитывают (см рисунок 1). Уровень спокойной воды может иметь отметку выше или ниже среднего уровня моря

3.36    условное распределение (conditional distribution), условная вероятность (conditional probability): Статистическое распределение (вероятность) наступления переменной А, при условии, что иные переменные В. С и тд. имеют некие присвоенные им значения.

Примечание — Условная вероятность реализации А при В. С и тд записывают как Р(А|8.С. ..). Данное положение применимо к гидрометеорологическим параметрам, а также к воздействиям и нагрузочным эффектам

Пример — При рассмотрении параметров волн А может означать отметку отдельного гребня, В глубину воды, а С значительную высоту волны и т.д.

3.37    установившаяся скорость ветра (sustained wind speed): Осредненная по времени скорость ветра с продолжительностью осреднения не менее 10 мин.

5

1