سکوهای بزرگ

سازه های فراساحل

 

سکوهای بزرگ سازه های اصلی صنعت فراساحل می باشند که تجهیزات و وسائل مورد نیاز استخراج و تولید نفت و گاز طبیعی را در دریاها فراهم می کنند. در مراحل اول جک آپ یا بعبارت دیگر دکل های شناور برای حفر چاه های اکتشافی بکار می روند، و در صورت موفقیت آمیز بودن عملیات حفاری سکوی دائمی تولید در همان محل نصب خواهد شد.

.ابتدا چاه اکتشافی حفر می شود تا مشخص گردد که آیا نفت یا گاز در منطقه مورد نظر وجود دارد. در درمناطق کم عمق که عمق آب ۳۵ تا ۷۰ متر می باشد از جک آپ استاندارد در بستر دریا استفاده می شود.

تجهیزات تولید پس از اتخاذ تصمیم در مورد حفر چاه تولید در محل سایت مستقر می گردد.سکو ممکن است یک عدد یا چند عدد، یا بصورت مجموعه ای از سکوهای تولید باشد.تجهیزات تولید با توجه به سایت، محل و عمق آب می توانند بصورت سکوهای شناور یا مستقر در بستر دریا باشند. سکوهای نفت عموما” در آب های کم عمق فلات قاره قرار دارند.

با اینحال با افزایش تقاضا برای نفت و گاز و وجود روزافزون مخازن در آب های عمیق تر تجهیزات و لوازم باید یا مستقیما” در عمق دریا یا بر روی شناورها مستقر شوند. بعنوان مثال  دربخش هلندی دریای شمال یک سکو دارای ۱۲ تا ۱۴ و در بیشتر مواقع دارای ۳۰ تا ۴۰ عدد لوازم سرچاهی (wellhead)می باشد.

حفاری های عمودی این امکان را می دهند تا در عمق های متفاوت و در اعماق آب تا فواصل ۵ تا ۸ کیلومتر از سکو به مخازن نفت دست یافت. بسیاری از سکوها از طریق ماهواره کنترل می شوند اینگونه سکوها با استفاده از لوله و نیروی برق با یکدیگر در ارتباط می باشند.

سکوهای فراساحل دربخش دانمارکی دریای شمال عمدتا” سکوهای متوسط با چهار پایه فولادی می باشند که بعدا” در طول عمر میدان نفتی به سکوهای کوچک و اقتصادی تک پایه ای که در کنار آن ها ساخته می شوند متصل خواهند شد.به اینگونه تأسیسات اصطلاحا” سکوهای استار گفته می شود. این سکو ها با طراحی ساده و انعطاف پذیری که دارند به سادگی برای استفاده های مختلف نظیر لوازم سرچاهی، مشعل و محل سکونت کارکنان قابلیت تغییر کاربری را دارند.

امروزه شرکت های مرسک اویل و دونگ انرژی (Maersk Oil and DONG Energy) چندین سازه با یک برجک نصب نموده که فاقد نیروی انسانی می باشند این سازه ها از طریق ماهواره کنترل می شوند.سکوهای بدون نیروی انسانی ارزانترتمام می شوند ،هزینه عملیاتی این نوع سکو ها کمتراست و خطر کمتری دارند.مزیت دیگر سکوهای بدون نیروی انسانی با یک برجک اینستکه می توان از آن ها در جاهای دیگر نیز استفاده کرد و آن ها را در حاشیه میادین کوچک که با افت سریع تولید مواجه شده اند نصب نمود.

ترکیب چاه های افقی و سکوهای تک برجکی هزینه های تولید را در میادین نفت و گاز دانمارک تا حد قابل ملاحظه ای کاهش داده است.

بطورکلی از سازه های فراساحل برای مقاصد گوناگون می توان استفاده کرد:

• اکتشاف نفت و گاز

• فرایند تولید

• لوازم مورد نیاز محل سکونت

• پل ها و راه های ارتباطی

• بارگیری و تخلیه تجهیزات

در مبحث مربوط به سکوهای فولادی باتوجه به نوع استفاده و عمق آبی که عملیات در آن انجام می شود انواع مختلفی از سازه ها بکار می روند

توسعه میادین نفت و گاز فراساحل نقش مهمی در کل تولید نفت درسرتاسر جهان داشته است. افزایش قیمت نفت در سال های ۱۹۷۰ و از سال ۲۰۰۵ توسعه این میادین را در جهت دستیابی به خود کفائی ترغیب نموده است. طراحی سازه های مورد استفاده در فراساحل برای اکتشاف نفت و گاز از آن زمان تا کنون بسیار پیشرفت کرده است. این طراحی ها با استانداردهای ملی و بین المللی تطابق یافته تا اطمینان حاصل شود تمام سکوها در برابر امواج و بادها مقاوم بوده و در سطح بالائی از ایمنی قرار دارند. سکوها در بیشتر مواقع با توجه به میزان فرسایش به گونه ای طراحی می شوند که ۲۵ تا ۳۰ سال دوام داشته باشند و در برابر ضربات کشتی ها و برخورد اجسام مقاوم باشند. سرانجام برای کسب اطمینان از ایمنی و دوام سازه های موجود از بازرسی های پیشرفته، سیستم های بازبینی و تجزیه و تحلیل های پیشرفته استفاده می شود.

همگام با اکتشاف هرچه بیشتر ذخائر نفت و گاز در آب های عمیق تر طراحی تکنولوژی مورد نیاز برای ساخت سازه هائی در عمق بیشتر اقیانوس ها نیز در حال تکامل می باشد.

سازه های فراساحلی در سرتاسر دنیا برای کاربردهای مختلف و انواع عمق ها و شرائط مختلف آب و هوائی مورد استفاده قرار می گیرند.

عوامل متعددی در طراحی و تجزیه و تحلیل سکوهای فراساحلی باید مورد توجه قرار گیرند. برخی از مهمترین این عوامل در مورد فشارهای وارده به سکو عبارتند از:

• بارهای مربوط به شرائط آب و هوائی (فشارامواج و بادها)

• بارهای مربوط به حمل و نقل وجابجائی

سازه های فراساحلی بمنظور اطمینان از حداکثر ایمنی ازنظر فرسایش های دینامیکی ومرور زمان با درنظرگرفتن  اطلاعات موجود از وضعیت آب و هوائی و امواج طی ۵۰ تا ۱۰۰ سال گذشته طراحی می شوند

قراردادن یک سازه سنگین وزن در بستر دریا مستلزم بررسی ویژه گی های خاک و تعیین وضعیت آن از نظرمیزان مقاومت خاک یا شدت نیروی جاذبه می باشد.

۲ -انواع سکو:

سکوهای بزرگ فراساحلی نفت و گاز از جمله بزرگترین سازهای متحرکی هستند که در جهان بدست بشر ساخته شده اند. این سکوها انواع بسیار مختلفی دارند:

 ۲- ۱ سکوهای ساکن

شکلی از سکوهای معمولی با اجزاء مختلفی است:

اغلب سکوها از جمله سکوهای دانمارکی از فولاد ساخته شده و با پایه هائی که به بستر دریا فرو رفته در قعر آب محکم شده اند.

تعداد بسیار کمی از سکوها با سیمان ساخته شده و با استفاده از نیروی جاذبه در بستر دریا مستقر شده اند. سکوهای سیری و ساوت آرنا(Siri and South Arena) در بخش دانمارکی دریای شمال و بسیاری از سکوهای نروژی نمونه هائی از سکوهای مستقر با استفاده از نیروی جاذبه می باشند.

۲- ۲  سکوهای جکتی

سکوهای معمولی دانمارکی از نوع جکتی با ۴ تا ۸ پایه می باشند این جکت ها با پایه هائی محکم شده اند که تا حدود ۵۰ متر در بستر دریا فرو رفته اند.

 ۲-۳ سکوهای استار

سکوی ماهواره ای کنترل از راه دور و بدون نیروی انسانی دانمارک نمونه بسیار خوبی از ابداعات فن آوری این کشور در فراساحل می باشد.از سکوی های استار (Slim Tripod Adapted for Rigs)  به نحو گسترده ای در بخش دانمارکی دریای شمال استفاده می شود. در ادامه تلاش برای کاهش تمام هزینه ها و به حداقل رساندن هزینه های تولید نفت و گاز، بویژه برای میادین کم بازده، گزینه های متعددی در دریای شمال در پیش گرفته شده است. خصوصا” شرکت مرسک اویل در زمینه این فن آوری پیشتاز بوده و در صحنه بین المللی از جانب اغلب اپراتورها درسرتاسر دنیا برسمیت شناخته شده است.شرکت دونگ انرژی نیزدر این زمینه فعال بوده است.این شرکت دارای یک سکوی سه پایه ماهواره ای سبک وزن با حداقل تآسیسات می باشد.

 این سکو طوری طراحی شده که بدون نیروی انسانی کار می کند و با استفاده از علائم رادیوئی از راه دور و از سکوی اصلی خاموش می شود. بنابراین از هزینه کمتر و ایمنی بیشتری برخوردار است.

تآسیسات این سکوی بخصوص سه پایه ای که در بخش دانمارکی دریای شمال قرار دارد بسیار اقتصادی ساخته شده .این تأسیسات را می توان برای حفاری چاه ها روی یک دکل حفاری متوسط نیز نصب نمود.دسترسی به بارج های مجهز به جراثقال بندرت امکانپذیر می باشد؛ بنابراین نصب این تأسیسات روی دکل حفاری می تواند از نظر اقتصادی جایگزین بسیارمناسبی باشد.

 ۲- ۴ برج های انطباقی

برج های انطباقی از یک برج باریک و قابل انعطاف تشکیل شده اند. تجهیزات حفاری و عملیات تولید روی عرشه این سکوها قرار می گیرد. از این برج ها برای ایجاد توازن بین نیروهای جانبی و مستقیم استفاده می شود. کاربرد آن ها در اعماق ۱۲۰ تا ۵۰۰ متری است.

۲- ۵ سکوهای نیمه شناور

ویژگی این سکوها داشتن پایه هائی با قدرت رانشی کافی است که می تواند سازه را بصورت شناور و ثابت نگهدارد. دکل های نیمه شناور را می توان با آبگیری یا تخلیه آب در محفظه رانشی از محلی به محل دیگر تغییر مکان داد. این سکوها عموما” در حین عملیات حفاری با لنگرهای زنجیری در مکان خود نگهداشته می شوند.البته آن ها را به روش موقعیت دینامیک هم می توان در جای خود ثابت نمود. از سکوهای نیمه شناور برای محل هائی با عمق ۱۸۰ تا ۱۸۰۰ متر استفاده می شود.

 ۲- ۶ سکوهای پایه کششی

سکوهای پایه کششی دارای دکل های شناور هستند.این سکوها به گونه ای در بستر دریا مهار شده اند که هرگونه حرکت عمودی سازه ها را خنثی می کنند.اینگونه سکوها در آب های با عمق تا ۲ کیلومتربکار می روند. نوع معمولی این سکوها برای چهار پایه طراحی شده و مانند سکوهای نیمه شناور بنظر می رسند. از سکوهای پایه کششی کوچک می توان برای نصب تأسیسات آب و برق، آنتن های ماهواره یا در مراحل اولیه نصب سکوهای بزرگتر جهت استفاده در آب های عمیق استفاده نمود.

۷-۲ سکوهای تک پایه

سکوهای تک پایه نیز مانند سکوهای پایه کششی دارای مهار(mooring) در بستر دریا می باشند. سکوهای پایه کششی دارای لنگر عمودی هستند اما در سکوهای تک پایه بیشتر از لنگرهای معمولی استفاده می شود.اینگونه سکوها در سه نوع طراحی شده اند: نوع معمولی که بشکل استوانه می باشد، نوع خرپا که که در وسط دارای یک خرپا می باشد و قسمت فوقانی را به قسمت شناور در آب (بنام مخزن سخت) متصل می کند. قسمت شناور در آب دارای مخزنی است که بکمک آن تعادل سکو در آب حفظ می شود، و نوع تک محفظه ای که از چند استوانه عمودی تشکیل شده است.سکوی های تک پایه در مقایسه با سکوهای پایه کششی برای ساخت مخازن کوچک یا متوسط اقتصادی تر می باشند.

۸-۲ سکوهای جک آپ

همانطورکه از نام این شناورهاپیداست می توان آن ها را با استفاده از پایه هایشان که در آب است و تا قعر دریا پائین فرستاد و بصورت جک از سطح آب بالا آورد.از این سکوها بیشتر در آب های نسبتا” کم عمق برای اکتشاف نفت بکار می روند.

سیستم های شناور تولید

سیستم های شناور تولید کشتی های بزرگی هستند که اغلب مجهز به تآسیسات فرآورش می باشند و قادرند برای مدتی کوتا یا بلند در محلی لنگر بیاندازند. انواع مختلف اینگونه شناورها عبارتند از: FPSO (سیستم تولید شناور،ذخیره سازی، وتخلیه)، FSO (سیستم ذخیره و تخلیه شناور) و FSU (واحد ذخیره شناور) وجه مشخصه FPSO که بشکل کشتی می باشد لنگر انداختن و سیستم انتقال مایعات در آنست.این کشتی می تواند با لنگر انداختن در سطح آب ثابت بماند و موقعیت خود را حفظ کند.مایعات استخراج شده از چاه در قعر دریا از طریق لوله های قابل انعطاف به تآسیسات تولید مستقر در کشتی که در اثر امواج دریا دائما” درحال نوسان می باشند منتقل می شود.سیستم انتقال مایعات باید بتواند خود را با این نوسانات وفق دهد.

تأسیسات فرآورش از چند واحد و مجموعه ای از خطوط لوله تشکیل شده وبرای آنکه بتواند در برابر تکان ها دوام بیاورد در عرشه کشتی قرارداده شده است.

 سیستم تولید در بستردریا

از آنجائیکه هر روز فاصله بین چاه ها و تأسیسات تولید بیشتر می شود لذا اهمیت سیستم های مستقر در بستر دریا نیز رو به افزایش است .

فن آوری تکمیل چاه در بستر دریا طی چهاردهه گذشته پیشرفت کرده است. این فن آوری از زمانیکه یک تئوری ساده مهندسی آزمایش نشده بود به بهبود تولید، و به پیشرفت ابزارها و تکنیک های میدانی که مورد قبول صنایع نفت و دولت های کشورهای تولید کننده نفت می باشد کمک کرده است.از زمانیکه این سیستم برای اولین بار چهار دهه قبل نصب گردید تاکنون بیش از ۱۰۰۰ چاه در سرتاسر دنیا در بستر دریاها تکمیل شده است. هنوز دوسوم این چاه ها فعال می باشند.

 این فن آوری در منطقه دریای شمال که به مرحله بلوغ رسیده به پیشرفت های جدیدی نائل آمده است. سه تآسیسات تولید نفت در بخش دانمارکی دریای شمال در حال فعالیت می باشد.اولین تآسیسات در سال ۱۹۹۳در میدان نفتی رگنار(Regnar) توسط مرسک اویل راه اندازی شد.رگنار یک میدان نفتی کوچک است که انتظار می رود کل تولید نفت آن به ۵۲۵۰۰۰ مترمکعب برسد. بهمین دلیل نصب یک سکوی نفتی معمولی درآن عملی نیست بهمین علت تصمیم گرفته شد تولید ازطریق لوازم سرچاهی (wellhead) در بستر دریا انجام شود. لوازم سرچاهی در عمق ۴۵ متری از سطح آب نصب و با ۱۳ کیلومتر لوله به سکوی دان فا وصل شده است.شرکت دون انرژی علاوه بر رگنار دو عدد لوازم سرچاهی را در میدان استین سگمنت۱(Stine Segment1) راه اندازی کرده است.

تأسیسات بستر دریا علاوه بر لوازم سرچاهی شامل فن آوری های دیگری هم می شود.ارائه کنندگان این خدمات هر روز سفارش بیشتری برای این فن آوری دریافت می کنند زیرا اپراتورها روز به روز لوازم سرچاهی و سیستم های تولید بیشتری را دربستر دریا نصب می کنند.