انواع سکو (صنعت فراساحل)

[Isengard]

سکوی خودبالابر
این سکوها برای حفاری درآبهای کم عمق استفاده می شوند و معمولاً به شکل مثلثی و سه پایه هستند.پایه ها در سه گوشه مثلث قرار می گیرند و بوسیله ماشین آلات هیدرولیکی یا الکتریکی بالا و پایین می روند. این سکوها معمولاً با به کار گیری بارجهای بزرگ یا به صورت شناور به منطقه عملیاتی حمل می شوند. وقتی پایه‌های سکو بالا می‌باشند،بدنه اصلی سکو در داخل آب قرار داشته و به صورت شناور می‌باشد. وقتی پایه‌ها پایین آورده می‌شوند پس از تماس با کف دریا بدنه اصلی مثلثی را بالاتر از سطح آب می‌آورند و سکو برروی سه پایه خود مستقر می‌شود و کار حفاری را شروع می‌کند. برای میدان‌های نفتی موقتی و کوچک سکوهای خودبالابر برای استخراج نفت نیز استفاده می‌شوند.پس از اتمام کار ، این سکوها به منطقه دیگری حمل می‌شوند.ایران یک نمونه از این سکوها را ساخته است.

[Isengard]

سکوی پایه کششی (tlp)
این سکوها همانند سکوهای نیمه مغروق بر روی آب شناور هستند. با این تفاوت که برای تثبیت موقعیت آن از چندین رشته کابل تحت کشش استفاده می‌شود.
تحت کشش بودن شناور به خوبی باعث تثبیت موقعیت سکو می‌شود و حرکات عمودی و غلتش به خوبی مهار می‌گردد و البته باعث نیاز به 15 تا 25 درصد شناوری اضافی برای غلبه بر نیروی کشش می‌شود.این سکوها برای حفاری در آب‌های عمیق بین 120 تا 1500 متر بکار می‌روند. این سکو برای اولین بار در سال 1984 ساخته و نصب شد.

[Isengard]

سکوی بتنی
سکوهــای نفـــتی بـرای اولیــن بار در سال 1973 در دریــای شـــمال سـاخته و نصــب شدند. ابتـــدا وقــتی مخـــازن نفتی خالی هسـتند ، ســکو بر روی آب شـــناور مــی‌ماند.
استوانه‌های متعدد زیر سکو که بر روی کف دریا نشسته‌اند نیز بتونی بوده و مخازن ذخیره نفت هستند.این سکوها برای آب‌های کم عمق استفاده می‌شوند و دارای مزایا و معایب زیر هستند:

مزایا:
• کاربرد در شرایط بسیار بد جوی و دریاهای طوفانی
• ذخیره سازی نفت در داخل پایه‌های سکو
• ساخت کل سکو (پایه و عرشه) در ساحل و عدم نیاز به نصب جداگانه پایه و عرشه در دریا
• حذف فرآیند شمع کوبی برای ثابت کردن پایه به کف دریا(بدلیل وزن زیاد سکو که براحتی بر کف دریا مستقر می‌شود.)
• خوردگی اندک سکو بدلیل جنس بتونی آن


معایب:
• هزینه بیشتر نسبت به سکوهای فولادی
• بکارگیری فولاد زیاد داخل بتون
• نشست و فرورفتن درکف دریا
• دشواری از بین بردن سکو پس از بهره برداری
• امکان نشت نفت از درزهای مخازن بتونی


سکوهای نفتی برای اولین بار در سال 1973 در دریای شمال ساخته و نصب شدند. ابتدا وقتی مخازن نفتی خالی هستند،سکو بر روی آب شناور می‌ماند. برای قرارگیری سکو در کف دریا،مخازن آن را پر از آب می‌کنند،سکو سنگین شده و برکف دریا می‌نشیند.

[Isengard]

سکوی شناور متصل به بویه استخراج
نوع دیگر سکو،سکوی شناور متصل به بویه (حجم استوانه‌ای تو خالی) یا مهار نقطه‌ای برای اعماق تا 170 متر است. شناور این نوع سکوها معمولاً شبیه نفتکش‌های بزرگ است و برای ذخیره سازی و عملیات اولیه لازم فضای کافی در آن وجود دارد.بعد از تصفیه اولیه،نفت به نفتکش دیگری که به نفتکش استخراج متصل می‌شود انتقال می‌یابد و به نقاط مورد نظر حمل می‌شود. راه حل دیگری نیز وجود دارد که می‌توان سکوی استخراج را حذف نمود و تأسیسات لازم را در بویه بزرگتری تعبیه کرد. در این حالت نفت مستقیماً از سکو به نفتکش حمل کننده منتقل می‌شود. در طرح نمایش داده شده در زیر ، اتصال لازم بین نفتکش استخراج و رایزر بوسیله یک المان قوی بنام یوک (Yoke) تأمین می‌شود.

[Isengard]

سکوی برج مهار شده
نوع دیگر از سکوها برج‌های مهار شده هستند که برج آن باریک و خرپا مانند است و دکف دریا داخل حوضچه‌ای کوچک قرارداده می‌شود.
برای حفط تعادل برج و نگه داشتن آن به حالت قائم از مهارهای متعدد کابلی یا زنجیری استفاده می‌شود که برای اطمینان در انتهای آن شمع یا وزنه‌های سنگین قرار می‌گیرند. سیستم مهاربندی به نحوی طراحی می‌شود که امکان جداشدن برج از کف دریا در شرایط خیلی بد آب و هوایی وجود داشته باشد. این امر به کاهش نیروهای وارد بر برج کمک می‌نماید. برج‌های مهار شده تقریباً تمام مزیت‌های سکوهای ثابت فولادی را دارد، ولی در مقایسه با یک سکوی ثابت معادل به هزینه کمتری نیاز دارند. یکی از اولین برجهای مهارشده در خلیج مکزیک نصب گردید. این برج‌ دارای وزن فولادی معادل 24100 تن و قسمت فوقانی 19640 تن است و عمق دریا در محل فوق 305 متر بوده است. سیستم مهار برج فوق بوسیله بیست کابل فولادی و لنگرهایی به وزن 179 تن تأمین شده است.

[Isengard]

سکوی نیمه مغروق
درگذشته حفاری درآب‌های تا عمق 18 متر ازروی شناورهای متشکل از یک یا چند پانتون (حجم‌های مکعبی شکل بزرگ) که عرشه را با ستون‌هایی نگه می‌داشتند انجام می‌گرفت.چنین سکوهایی تا منطقه عملیاتی به صورت شناور انتقال یافته و سپس باوارد کردن آب به داخل پانتون سکو بر کف دریا قرار می‌گرفت و حفاری آغاز می‌شد. درطول زمان شناوری چنین سکوهایی مشاهده می‌شد که این نوع سازه‌ها درپاسخ به تحریک امواج دریا حرکت کمی را به نمایش می‌گذارند. بعدها،این خصوصیت در طراحی سکوهای نیمه مغروق به کار گرفته می‌شد. البته امروزه در این سکوها درهنگام حفاری در آب‌های عمیق بازهم سکو به صورت شناور باقی می‌ماند و تنها از مهارهایی جهت مگه داشتن سکو در موقعیت مورد نظر استفده می‌شود.

تصویر زیر یک سکوی نیمه مغروق امروزی است که دارای دو پانتون تأمین کننده‌ی شناوری سکو است و هشت ستون عمودی،پانتون‌ها را به عرشه متصل می‌نماید. سکوی فوق را می‌توان بوسیله مهارهای کابلی یا زنجیری در موقعیت مورد نظر مهار نمود. عرشه سکو دارای یک سوراخ بزرگ به نام «مون پول» درمرکز است که فعالیت‌های لازم جهت حفاری از طریق آن انجام می‌پذیرد. اکثر نیمه مغروق‌ها دارای فضاهای مسکونی نیز هستند تا کارکنان سکو بتوانند برای مدت زمانی نسبتاً طولانی به روی سکو باقی بمانند. همچنین باند هلی کوپتر، موتورها،جرثقیل‌ها و بسیاری دیگر از تجهیزات جزء ملزومات چنین سکوهایی است.
حفاری کف دریا از طریق یک لوله عمودی به نام « رایزر » که مساحت زیر مون پول را به دهانه چاه متصل می‌کند انجام می‌گیرد. لوله حفاری که در انتهای آن مته حفاری قرار گرفته است ازدرون رایزر عبور می‌کند وکار حفاری را انجام می‌دهد. سیال روغن‌کاری آن همان گل حفاری می‌باشد که ازدرون رایزر عبور می‌کند و حین حفاری با فشلرزیاد به پایین پمپ می‌شود و ازفضای موجود بین لوله حفاری و رایزر به بالا برمی‌گردد. فشارگل حفاری برای گرداندن مخروط سر مته است و خود لوله حفاری هم با سرعتی تا 250دور بردقیقه دوران می‌کند. گل حفاری چندین وظیفه دارد:مته را روغن‌کاری می‌کند،باعث گردش مخروط سرمته می‌شود،مواد را به سطح آب هدایت می‌کند و نهایتاً فشار هیدرواستاتیکی کافی برای مقاومت دربرابر فشار بالای احتمالی نفت یا گاز را مهیا می‌سازد.

حرکت عمودی کم ولی مهم سکو که ناشی از امواج دریا می‌باشد بوسیله یک اتصال لغزشی نصب شده در انتهای برج حفاری دفع می‌شود. یک عامل کششی هم نیروی رو به بالای لازم به روی رایزر را ایجاد می‌کند تا این سازه بلند همیشه در کشش باقی بماند و از کمانش آن جلوگیری گردد.همچنین سیستم مهاربندی باید دقت لازم جهت نگهداری سکو درموقعیتی با خطای حداکثر7٪ عمق آب نسبت به موقعیت تعیین شده را دارا باشد تا حفاری امکان پذیر گردد. حداکثر عمق آب و شرایط آب وهوایی که حفاری بوسیله سکوهای نیمه مغروق امکان پذیر است،تابعی ازسیستم مهاربندی و مقدار لوله حفاری و رایزر قابل حمل بوسیله سکو و قابلیت تحمل حرکت عمودی بوسیله تجهیزات حفاری است. برای عمق‌های بیشتر از450 متر ،موقعیت سکو به صورت دینامیکی تثبیت و کنترل می‌شود. تثبیت دینامیکی موقعیت (dps) دارای پیشرانه‌های کوچک (تراستر) متعددی است که به سرعت تغییر جهت داده یا روشن وخاموش می‌شوند. برایند جهت نیروی ایجاد شده دراین تراسترها به گونه‌ای است که خلاف جهت نیروی امواج و نیروهای خارجی باشد و سکو را درموقعیت اولیه حفظ نماید.

تثبیت موقعیت دینامیکی در بسیاری از کشتی‌های حفاری بکارگرفته شده است. این سیستم‌ها دارای تجهیزاتی جهت مشخص نمودن موقعیت لحظه‌ای شناور هستند که فاصله افقی نسبت به دهانه چاه را به عنوان سیگنال خطا تعیین می‌نماید واین سیگنال خطا وارد یک مدار کنترل می‌شود و نهایتاً رانش دهنده‌ها پاسخ مناسب را برای کاهش سیگنال خطا انجام می‌دهند. این روند در تمام مدت حفاری ادامه می‌یابد تاشناور تا حد ممکن در بالای محور قائم گذرنده ازدهانه چاه قرار گیرد.شکل زیر نمایش دهنده جانمایی پیشرانه‌ها در زیر سکو است.
از نظر تئوری عمق زیاد آب محدودیتی برای کار سکوی فوق نیست ولی در عمل طول رایزرهای قابل حمل بوسیله سکو یک محدودیت به وجود می‌آورد و همچنین احتمال کمانش و تأثیر حرکت عمودی به روی رایزر بسیار مهم خواهد بود. در هر حال بایستی اتصال رایزر به سکوهای شناور مجهز به سیستم تثبیت موقعیت دینامیکی در شرایط خیلی بد دریا قطع گردد و بعد از آرام شدن مجدد دریا اتصال فوق را برقرار نمود.

مشخصات سکوی ایران-البرز از قرار زیر است:

طول: 6/97 متر
عرض: 8/78 متر
ارتفاع: 5/36 متر
ارتفاع از سردکل: 5/61 متر