پایگاه اطلاعات و فناوری فراساحل ایران

فرآیند پیش راه اندازی و راه اندازی خطوط لوله انتقال زیردریایی

صنایع نفت و گاز بعنوان مهمترین و ارزشمندترین صنایع در دنیا و با توجه به نیاز روز افزون جوامع بشری به منابع انرژی، استفاده از مخازن نفت وگاز فراساحلی شتاب فزآینده‌ای یافته است، که این مهم نیاز به احداث و پیش راه‌اندازی و راه‌اندازی خطوط لوله دریایی، جهت انتقال گاز یا نفت از سکوی به سکوی دیگر و یا از سکو به خشکی را می طلبد. مراحل پیش راه‌اندازی، هایدروتست و راه‌اندازی خطوط لوله دریایی، آشنایی با تجهیزات و ابزارهای کاربردی این عملیات همچون؛ مراحل مختلف پیگ‌رانی(توپک‌رانی) و آماده سازی خطوط لوله جهت انتقال گاز از سکوهای گازی و نفتی به خشکی از مطالبی است که در این مقاله بررسی خواهد شد.

پس از اتمام عملیات لوله‌گذاری در بستر دریا، توسط قطعات لوله‌ با اتصال فلنجی به سکوهای نفت یا گاز. متصل می‌شوند. عضو اتصال کنندۀ خطوط لوله زیردریایی به سکوها اسپول نامیده می‌شود. اسپول‌ها بین انتهای خط لوله در بستر دریا و انتهای رایزر سکوی نفت یا گاز نصب می‌گردنند. ضمناً کاربرد اسپول صرفاً جهت اتصال خط لوله به سکو نبوده و به طور کلی بابت اتصال دو خط لوله موجود در بستر دریا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

از آنجائیکه عملیات لوله گذاری و نصب اسپول‌ها جزء مراحل تکمیلی نصب خط لوله و قبل از عملیات پیش راه‌اندازی می‌باشد، لذا فرآیند تکمیلی نصب خط لوله بسیار جامع‌تر بوده و خود به تنهائی مستلزم صرف زمان بیشتری به جهت تحقیق و تفحص جداگانه‌ای می‌باشد. از اینرو در ادامه سعی شده صرفاً عملیات پیش راه‌اندازی و راه‌اندازی خطوط لوله انتقال زیر‌دریایی که مرحله پایانی از روند آماده‌سازی خطوط لوله است، مد نظر قرار بگیرد.

خطوط لوله در پروژه‌های گازی پارس جنوبی برای هر فاز شامل دو خط مجزا از هم می‌باشند، یک خط لوله ۳۲اینچ جهت انتقال گاز و میعانات همراه و خطی دیگر به قطر۴٫۵ اینچ جهت انتقال مِگ MEG به تاسیسات سرچاهی.

۱.عملیات پیش راه‌اندازی (Flooding, Cleaning and Gauging FCG)

مجموعه اقداماتی که به منظور تکمیل و آماده‌سازی خط لوله زیردریایی جهت اتصال به رایزر سکو می‌بایست پس از اتمام اصلاح دهانه‌های آزاد صورت پذیرد را اصلاحاً پیش راه‌اندازیPre-commissioning می‌نامند. عملیات پیش راه‌اندازی قبل از نصب اسپول‌های انتهایی خطوط لوله انجام می‌شود. با نصب شیرهای یک‌طرفه بر روی هد انتهای خط لوله (Lay Down Head)می‌توان از این هد بعنوان Pig Receiver استفاده نمود و شامل فعالیت‌های ذیل می‌باشد:

۵.آبزنی درون خط لوله Flooding
۵.پاکسازی و تمیزکاری داخل خط لوله Cleaning
۵.اندازه‌گیری و گیج زدن داخل خط لولهGauging

بی‌شک یکی از مهمترین و اساسی‌ترین پیش‌نیازهای نصب خط لوله به رایزر سکو (نصب اسپولSpool Installation) اجرای فعالیت Flooding لوله‌هایی که قرار است جهت حمل سیال بکار گرفته شوند، می‌باشد. پس از اینکه یک خط لوله جدید نصب می‌شود لازم است که از عدم وجود کوچکترین گرفتگی و یا ضرب دیدگی در طول نصب و همچنین خط لوله عاری از هوا و کلیه مواد اضافی و خرده‌های زائد فلزی ناشی از عملیات احداث لوله، جوشکاری و غیره باشد. از اینرو آبزنی، تمیزسازی توام با اندازه‌گیری درون خطوط انتقال به منظور افزایش راندمان و کاهش خوردگی حائز اهمیت می‌باشد برای اجرای هایدروتست و داشتن نتایج دقیق‌تر از آزمایش هیدرواستاتیکی می‌بایست بطور کامل از خروج هوا داخل خط (ممانعت از فشرده شدن هوا در نواحی پستی و بلندهای مسیر خط لوله Air Trapping) و تخلیه نخاله‌ها و براده‌هایی که در طول مسیر قرار دارند اطمینان حاصل نمود.

جهت دستیابی به این هدف از آب دریا تصفیه شده توسط فیلتری با اندازه چشمه ۵۰ میکرون و به همراه مواد شیمیایی ضدخوردگی و فسفری رنگ(Chemical & Seadye) جهت توپک‌رانی استفاده می‌شود. مقدار دُز مصرفیChemical و Seadye بین ۴۰۰PPM تا ۱۰۰۰ PPM متغیر بوده و به عوامل مختلفی بستگی دارد. با توجه به قطر داخلی لوله و طول خط لوله احداثی و همچنین با در نظر امکانات در دسترس همچون آب (دریا- شیرین) و یا در خشکی-که امکان دسترسی به آب دریا را ندارند از هوای فشرده کمپرسورها- می‌توان جهت پیگرانی ‌داخل خط لوله (Pigs) با نوع Bi-Directional که دارای دیسک‌های (Sealing Disc) جهت آب‌بند نمودن دو محیط جلوی و پشت پیگ که مانع از ورود آب یا هوا به فضاء جلوی پیگ می‌گردنند.

پس ازنصب هدهای موقت (Temporary Pigs Launcher, Receiver) و اتمام عملیات اجرائی خط، تزریق آب به درون خط لوله حجمی معادل ۵۰۰ متر از طول شروع می‌شود و سپس با توپک پرکننده Pig Bi-Directional با فشار پمپ تزریق، ترکیب آب دریا قیلتر شده و مواد شیمیایی تا حجمی معادل ۵۰۰ متر ازخط از پر نموده بطوریکه دبی آب خروجی پمپ به مقداری باشد که توپک با سرعت ۰٫۵ متر تا ۱متر ئر ثانیه قادر به حرکت باشد.

لازم به ذکر است که دمای آب درزمان آبگیری نباید از ۲درجه سانتیگراد کمترباشد. آب تزریق شده جلوی پیگ باعث حرکت راحتتر پیگ و جلوگیرى از سوختگی و سایش دیسک‌های لاستیکی نصب شده روی پیگ Sealing Disc می‌گردد.جهت پاکسازی کردن داخل لوله ازهرگونه ناخالصی و مواد زائد جامانده در زمان اجرای، نسبت به ارسال پیگ تمیزکننده (Cleaning pig)اقدام خواهدشد. سرعت حرکت پیگ نبایدکمتراز ۰٫۵ و بیشتر از ۱ متر برثانیه باشد.

پس از قراردادن پیگ Bi-Directional و پیگرانی به طول ۵۰۰ متر خط لوله نوبت به جازدن و راندن پیگ تمیزکننده و تزریق آب حداقل به طول ۵۰۰ متر از خط لوله، زمان ارسال پیگ اندازه‌گیری فرا می‌رسد.
توپک تمییز کننده مگنت‌دار

توپک تمییزکننده مگنت‌دار

بدین منظور پیگ‌های اندازه گیر و قطر سنج در حین پر کردن با آب در طول خط لوله رانده می‌شوند. پیگ اندازه Gauging pig(caliper) پس از پاکسازی درونی خط و درجهت مطمئن شدن ازیکنواخت بودن قطرداخلی وعاری بودن ازهرگونه DEFECT ارسال پیگ انجام می‌شود، صحت یا عدم صحت عملیات این مرحله از مقدار تخریب لبه‌های صفحه اندازه و طبق مشخصات تعیین می‌گردد. پیگ اندازه گیر، معمولاً یک صفحه آلومینیومی ساده است و اغلب دو عدد و طی دو نوبت (قبل و بعد از نصب اسپول و رایزر) از این نوع پیگ به داخل خط لوله فرستاده می‌شود. طبق DNV OS-F.101 قطر صفحه اندازه‌گیر باید ۹۷% قطر داخلی اسمی لوله باشد، ولی صفحات با قطر کوچکتر برای تشخیص نفوذ ریشه جوش و ناهم‌ترازی به خصوص برای لوله‌های با قطر کم مناسب می‌باشد.
توپک تمیزکنندهپیگ اندازه گیرینمونه‌ای از پیگ اندازه‌گیر

در ذیل نمونه‌ای شماتیک از یک سری Train پیگرانی در عملیات پیش راه‌اندازی (FCG) در خط لوله ۳۲ اینج نمایش می‌دهد.

نمونه‌ای شماتیک از یک سری Train۱.تست هیدروستاتیکی (Hydro Test):

پس از تکمیل خط لوله واتصال آن به رایزر سکو (توسط اسپول) می‌توان از عملیات پیش‌ راه‌اندازی گذر و وارد مرحل بعد با عنوان هایدروتست شد، قبل از آن باید هدهای موقتTemporary Pigs Launcher, Receive از هر دو سمت خط لوله (سکو-خشکی) باز شود و به جای آنها فلنج کور کننده (Blind Flange) به توسط پیج مهره نصب گردد. لازم به ذکر است می‌توان بجای جوش دادن فلنج و Blind flange از سرپوش فولادی (Cap Plate) مقاوم استفاده نمود که مستقیماً به سر خط لوله Butt Weld خواهد شد.

آخرین کار برای اطمینان از درستی احداث خط، تست هیدرواستاتیک می‌باشد. برای این کار لازم است که خط لوله با آب پر شود معمولاً آب دریا برای این کار مورد استفاده قرار می‌گیرد. از نقطه نظر خوردگی بهتر است که از آب بدون هوا استفاده شود، اما آب بدون هوا برای مقادیر مورد نیاز در خطوط انتقال قطور و دراز عملی نیست. آب دریا از میان یک تصفیه کننده آب شامل فیلتر کردن برای جلوگیری از خوردگی داخلی خط لوله به داخل آن پمپ می‌شود.

تست هیدرواستاتیک شامل تست استحکام و تست نشتی می‌باشد و به این صورت انجام می‌شود که آب را با فشار زیاد تا فشار آزمایش مشخصی درون لوله می‌رانند و برای مدت معلومی درون لوله نگه می‌دارند. این زمان برای تثبیت تغییرات دما می‌باشد. زمان تست نباید کمتر از ۲۴ ساعت بعد از تثبیت دما باشد. در طول این زمان فشار به دقت بررسی می‌شود و هر گونه افت فشار که نتوان آن را به تغییرات فشار اتمسفر، سطح آب یا دمای آب دریا نسبت داد، علامت یک نشتی است که باید محل آن مشخص شود. برای آسان کردن تشخیص نشتی می‌توان آب تست که همان آب دریاست را با Seadye و یا یک ردیاب هیدروکربنی مخلوط کرد.

هیدرواستاتیک)تست با آب( تستی است برا ی ارزیابی استحکام و کیفیت جوش و متریال ساخت و اتصالات فلنجی در فشاری بالاتر از فشار طراحی(Design Pressure) که این مقدار طبق استاندارد ASME B31.3، ۱٫۵ برابر فشار طراحی می‌باشد. بعد از کسب اطمینان از عدم وجود هوا و مقاومت و کاهش یکنواختی فشار و حرارت کنترل می‌گردد و مدت زمان دوره یکنواختی بستگى به اختلاف آب در داخل خط و دمای محیط دارد. پس از انجام تست، آب موجود باید کاملاً از خط لوله برای خارج کردن هوا و آب‌زدایی بعد از انجام تست Batching/Displacement PIG خارج شود.

۲.تخلیه آب وخشک کردن درون خط لوله De-watering and Drying

پس از تائیدآزمایشات هیدروتست ،اجرای جوشکاری نقاط TIE INدرجهت دوختن و یکپارچه کردن خط لوله انجام خواهدشد. بعد از انجام تست‌های غیر مخرب جوشکاری NDT بر‌روی سرجوش‌های Tie-in نسبت به تخلیه آب درون لوله اقدام می‌گردد، چنانچه خط برای مدت طولانی مورد بهره‌برداری قرار نگیرد باید با تزریق گازنیتروژن و یا دیگر گازهای بی‌اثر با فشار یک کیلوگرم بر سانتی متر مربع تا زمان بهره‌برداری حفاظت و نگهداری می‌گردد. روش‌های‌زیر جهت خشک کردن استفاده می‌شود؛

۲.خشک‌کردن به روش خلاء Vacuum Drying
۲.مبادله متانول با گلایکول
۲. خشک کردن با هوای گرم
۲.خشک کردن با تزریق هوای خشک
۲.توسط نیتروژن و با استفاده ازFoam Pig

آب‌زدایی و خشک‌کردن به خصوص در خطوط لوله گاز اهمیت دارد،چرا که هرگونه آب باقیمانده ممکن است با گاز واکنش داده، هیدرات‌ها را تشکیل دهد که منجر به ایجاد مانع در برابر جریان و صدمه به شیرها خواهد شد.. وجود آب همچنین هرگونه ناخالصی سولفید هیدروژن و دی‌اکسید کربن را بسیار خورنده می‌کند. فوم پیگ‌های کاربردی در عملیات خشک کردن خظ لوله در تصویر ذیل به نمایش درآمده است.

فوم پیگ

خشک‌کردن به روش خلاء Vacuum Drying

‌خطوط لوله‌ای که از آب تخلیه می‌شوند اما هنوز رطوبت‌بر دیواره داخلی آنها باقی است، در خطر خوردگی هستند. لذا یکی از مراحل مهم پیش راه‌اندازی خطوط لوله انتقال، خشک کردن دیواره داخلی آنها و حصول اطمینان از فقدان رطوبت است. بدین منظور علاوه بر رانش توپک اسفنجی نیاز به دمیدن هوای خشک به منظور جذب رطوبت دیواره خط لوله است.

هوای خشک با نقطه شبنم بسیار پایین توسط خشک کن های هوا تولید می‌شود و با یا بدون توپک اسفنجی در خط لوله تزریق می‌گردد. نقطه شبنم هدف که قرار است رطوبت خط لوله تا آن مقدار کاهش یابد مدام در انتهای دیگر خط لوله اندازه گیری می‌گردد. اجرای عملیات خشک کردن خطوط لوله از جمله دشوارترین مراحل پیش راه‌اندازی است.

جدیدترین و آخرین متدد خشک کردن خطوط لوله نفت و گاز و پتروشیمی روش وکیوم کردن است. در این روش با تجهیزات پیشرفته وکیوم پمپ‌ها می‌توان حجم داخل لوله‌ها را به فشار کمتر از یک میلی بار و به کمتر از Dew Point= -35 ولی دی او پوینت منفی ۲۰ برای همه خطوط کافی است.

۱.اکسیژن‌زدایی با تزریق نیتروژن

جهت جلوگیری از هر نوع خوردگی داخلی بین قطعات قبل از راه‌اندازی و شروع به کار خط لوله معمول است که خط لوله را با یک گاز ضدخوردگی مانند نیتروژن با درجه خلوص بیش از ۹۵% (۹۵% درصد نیتروژن و ۵% درصد گازهای اتمسفری) پر می‌کنند. گر چه نیتروژن با ۵ درصد هوای اتمسفری را نمی‌توان ضدخوردگی به‌حساب آورد.اگر درون لوله آب وجود داشته باشد، چرا که مقدار اکسیژن موجود برای ایجاد خوردگی شدید در مدت زمان طولانی به اندازه کافی زیاد هست و اگر باکترهای هوازی یا غیر هوازی نیز در لوله وجود داشته باشد، تمایل به ایجاد حفره بیشتر خواهد بود. البته اگر لوله‌ها کاملاً تمیز و خشک شده باشند نیازی پر کردن به خط لوله با نیتروژن یا گازهای ضدخوردگی دیگر نیست.

اکسیژن زدائی به عملیاتی اطلاق می‌گردد که جهت تخلیه یا آزاد کردن هوا و اکسیژن موجود در سیستم و خطوط لوله‌ قبل از راه‌اندازی انجام می‌گردد.

برای جلوگیری از مخلوط شدن گاز قابل اشتعال و هوای درون لوله‌ها لازم است که هوا و اکسیژن موجود در سیستم بخوبی تخلیه گردد. حتی الامکان جهت خارج سازی هوای درون سیستم از گاز های خنثی مانند نیتروژن استفاده می‌گردد. با تزریق گاز خنثی و جایگزین نمودن آن بجای اکسیژن، درون سیستم از تماس مواد هیدروکربوری با اکسیژن جلوگیری می‌گردد.

 

تجهیزات دریایی

 کالا و خدمات خود را در آفشور مارکت عرضه کنید و بازار خود را گسترش دهید!

ممکن است شما دوست داشته باشید

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.