استخراج نفت باسکوی شناور

استفاده از سکوهای ثابت که معمولا در نقاط کم عمق دریا نصب می شوند، سالهاست رایج بوده و در زمینه طراحی ، ساخت و نصب آنها، برای عملیات نفتی در منطقه خلیج فارس کشور ما نیز در سالهای اخیر پیشرفت های قابل توجهی حاصل شده است.

کد خبر: ۱۳۱۸۸۰

با افزایش جمعیت و نیاز روزافزون بشر به انرژی ، توجه به نوع دیگری از سکوها که به صورت نیمه شناور عمل می کنند برای عملیات نفتی در آب عمیق جلب شده است. کشف منابع جدید نفتی در نقاط عمیق دریای خزر، لزوم استفاده از این نوع سکوها در کشور ما را نیز باعث شده است.
سکوی نوع ستاره دریایی (SeaStar Platform) جدیدترین نسل سکوهای تطبیقی با پایه کششی (TLP) است. این سکو با وجود ساختار ساده ، کارایی زیاد دارد و از این رو درچند سال اخیر بشدت مورد توجه شرکتهای نفتی قرار گرفته است.
دکتر محمدجواد کتابداری با گرایش هیدرودینامیک دریا، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی کشتی سازی و صنایع دریایی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و حمید عالمی ، کارشناس ارشد این رشته از حدود 4 سال پیش فعالیت های تحقیقاتی خود را روی طرح مدل سازی ریاضی ، عددی و فیزیکی سکوهای پایه کششی ستاره دریایی متمرکز کردند که حاصل آن طراحی اولیه سازه ای این سکوی شناور حفاری نفت است. در این ارتباط با آنها گفتگویی انجام شده که در زیر خلاصه ای از آن آمده است:

دلیل این که سکوی شناور ستاره دریایی بهتر پاسخ داده است چیست؛
سکوی نفتی ستاره دریایی ، ساختاری متقارن و بسیار ساده دارد. تعداد کم المان ها در این سکو که از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است و پاسخ دینامیکی مناسب آن به نیروهای محیطی در شرایط مختلف ، پیچیده نبودن و سادگی مراحل مختلف ساخت ، تغییر میزان Payload در هر زمان لازم ، چه در حین ساخت و چه پس از ساخت و نصب در دریا، تغییر مکانهای اندک در درجات آزادی heave/roll و pitch، بازده بالای بدنه اصلی در مقایسه با سکوهای مشابه از قبیل سکوی نیمه شناور، سکوی اسپار و سکوی پایه کششی مربعی ، زمان کمتر لازم برای ساخت و نصب ، سادگی مراحل اجرا و نیاز نداشتن به کشتی های بالابر در مراحل مختلف نصب ، شرکتهای معتبر نفتی دنیا را بر آن داشته تا در زمینه ساخت این گونه سکوهای نفتی برای حفاری در آبهای نسبتا عمیق و عمیق سرمایه گذاری کنند.

ابعاد این شناور به چه اندازه است؛
به طور متوسط برای عمق های تا 1000 متر، طول استوانه اصلی حدود 50 انتخاب می شود که تقریبا 40 متر آن زیر سطح آب قرار می گیرد. قطر این استوانه حدود 20 متر است. برای چنین استوانه ای طول پانتون ها هر کدام 23 متر و عرض و ارتفاعشان به ترتیب 6 و 8 متر انتخاب می شود. مقدار تقریبی فولادی که در این سکو به کار می رود 6000 تن است که در مقایسه با سکوهای شناور دیگر مثل سکوی نیمه شناور که تعداد عناصرش خیلی زیاد است ، کمتر است. در واقع این یکی از مزیت های این نوع سکوهاست که باتوجه به قیمت بالای فولاد، مقرون به صرفه است.

مدل ساخته شده را در چه محلی تست کردید؛
زمانی که خواستیم مدل تست را انجام دهیم با خیلی ها مشورت کردیم و افراد صاحب نظر می گفتند که امکان تست مدل سکوی آب عمیق در ایران نیست ، چون در ایران فلوم مناسب آن را نداریم. ما هم یک برآورد اولیه کردیم که اگر بخواهیم با مقیاس یک صد و پنجاهم ، ستاره دریایی را در ایران مدل کنیم ، یک فلوم به عمق 3.5 تا 4 متر نیاز داریم. بهترین شرایط را برای ما فلوم موجود در مرکز جهاد آبخیزداری داشت که امکان تولید امواج نامنظم به کمک طیف را فراهم می کرد؛ اما مشکل کمی عمق فلوم موجود کماکان وجود داشت.

طرح و ساخت سکوی نفتی در دنیا و ایران

سکوی شناور حفاری نفت از نوع پایه کششی ستاره دریایی به وسیله شرکت امریکایی آتلانتیا طراحی و ساخته و از سال 1998 تاکنون در 4 نقطه فراساحلی نصب شده است. آخرین آن سال 2003 در خلیج مکزیک بوده است. این سکوها روی آب شناور هستند و حرکات آنها به کمک کابلهای تحت کشش که به بستر دریا متصل هستند، کنترل می شوند. ما کارمان را روی این نوع خاص از سکوها که جدیدترین نسل سکوهای پایه کششی است از 4 سال پیش در قالب یک طرح کارشناسی شروع کردیم که با انجام یک طرح کارشناسی ارشد ادامه یافت. همزمان دانشجویان دیگر این دانشکده مدل عددی انواع سکوهایی را که در دنیا استفاده می شد، ازجمله سکوی نیمه شناور(semi submersible) و پایه کششی (TLP) را کار کردند. نتایج تحقیق نشان داد سکوی ستاره دریایی رفتار مناسب تری نسبت به انواع دیگر دارد و از نظر قیمت هم مناسب تر است ؛ البته یادآوری می کنم که اولین سکوی شناور ایران که مراحل نهایی اش را طی می کند، از نوع نیمه شناور است و به وسیله یک مشاور نروژی طراحی شد و شرکت صدرا اجرای آن را به عهده دارد. مطالعات ما نشان داد که گرچه سکوی نیمه شناور یک سکوی مناسب و شناخته شده در دنیاست ، اما بهترین نوع برای شرایط ایران نیست ؛ بنابراین مطالعات نظری روی سکوی پیشنهادی آتلانتیا ادامه یافت. در نهایت موفق به ساخت مدل آزمایشگاهی و انجام تستهای لازم روی آن شدیم. برآوردهای اولیه نشان داد که این سکو بسیار ارزان تر از سکوی نیمه شناور برای شرایط کشور ماست. ساختش راحت تر است و عملکردش هم در دریای خزر با توجه به امواجی که داریم ، بهتر است

کار کردن در عمق کم ، بخش بسیار سختی از کار بود که آقای عالمی بخوبی از پس آن برآمد و یک سکوی آب عمیق را در آب کم عمق مدل کرد و پاسخهای دینامیکی قابل قبولی از آن گرفت. این کار برای اولین بار در ایران انجام شده است و در واقع راهی برای انجام مدل تستهای فیزیکی از سکوهای دیگر آب عمیق در ایران را پیش روی ما گذاشت.

غیر از مشکلات ساخت مدل فیزیکی و تست کردن آن در فلوم کم عمق چه مشکلات دیگری سر راه این طرح وجود داشت؛
تهیه و اجرای مدل عددی این سکو هم کار راحتی نبود، چون قدرت و حافظه رایانه های موجود برای اجرای برنامه پاسخگو نبودند. گاهی اوقات اجرای یک گام از برنامه ، 2 تا 3 هفته طول می کشید. به همین دلیل از تعدادی رایانه به صورت سری استفاده شد تا زمان انجام محاسبات به چند روز تقلیل یابد.

آیا طول عمری هم برای این سکوها پیش بینی می شود؛
معمولا طول عمر طراحی این سکوها به حجم مخزن نفتی در زیر بستر دریا بستگی دارد که قرار است استخراج از آن انجام بگیرد. سکوهای ثابت به دلیل خوردگی و مسائل استهلاک حدود سی چهل سال کار می کنند و معمولا حجم مخازن نفتی هم بیشتر از این نیست ، اما سکوهای شناور با توجه به این که می توانند به نقاط دیگر منتقل و مجدد نصب و استفاده شوند، در صورت تعمیر و نگهداری مناسب می توانند عمر بیشتری داشته باشند.

چقدر پشتیبانی لازم است تا این طرح عملی بشود؛
استخراج منابع نفت در آبهای عمیق ایران هنوز شروع نشده است. اولین سکوی شناور ما که از سوی مشاوران خارجی طراحی شده و مراحل ساخت را پشت سر می گذارد، هزینه هنگفتی را در برداشته است. اگر بتوانیم مسوولان را متقاعد کنیم سکویی که ما روی آن کار کردیم ، هزینه های کمتری دارد و ساخت آن هم ساده تر است ، امید زیادی به عملی شدن طرح وجود دارد؛ بنابراین امیدواریم این طرح را به سمت صنعتی شدن و اجرایی شدن پیش ببریم و طراحی و ساخت اولین سکوی شناور پایه کششی ایران را خودمان انجام دهیم که می تواند باعث میلیون ها دلار صرفه جویی اقتصادی در زمینه حفاری و اکتشاف نفت در آبهای عمیق دریای خزر بشود.