سکوی نفتی اسپار؛ شاهکار مهندسی فراساحلی

سکوی نفتی اسپار چیست؟

در میان انواع گوناگونی از سکوهای فراساحلی که در طول چند دهه گذشته برای بهره­ برداری از میادین فراساحلی طراحی و ساخته شده­ اند، می توان سکوی نفتی Spar را بزرگترین شاهکار مهندسی، در صنعت فراساحل توصیف نمود. این سکوها که در حال حاضر نقش مهمی در توسعه میادین آب­های عمیق خلیج مکزیک دارند، علاوه بر اینکه رکورددار فعالیت در عمیق­ترین عمق آبی هستند که تاکنون شرکت های نفتی بدان دست یافته­اند، سهم قابل توجهی از پیشرفت­های این صنعت در آینده را نیز به خود اختصاص خواهند داد؛ زیرا با تکمیل و توسعه تکنولوژی­های به کار رفته شده در این سکوها، آنها از هم اکنون به کلید بهره­برداری از میادین واقع شده در آب­های فوق عمیقی تبدیل شده­اند که هر ساله شاهد بزرگترین طوفان­ها و بدترین شرایط آب و هوایی کره زمین  می­باشند ولی علی رغم فعالیت در چنین مناطقی، آنها بدون هیچ مشکلی قادر به تداوم فعالیت­های برنامه­ریزی شده می­باشند.

سکوی نفتی اسپار چیست و چگونه کار می­کند؟

سکوی نفتی SPAR یا Single Point Anchor Reservoir سکوهای عظیم ستونی شکل هستند که از استوانه بزرگ تشکیل شده­اند و در سطح عرشه خود به طور معمول یک سکوی ثابت و تجهیزات عملیات حفاری را پشتیبانی می­نمایند. از این سکوی نفتی که قسمت عمده تاسیسات آنها همانند یک کوه یخی در زیر سطح آب قرار دارد و نوعا توسط طوقه های مارپیچ برای افزایش ثبات احاطه شده­اند، به منظور حفاری و استخراج در آب­های عمیق استفاده می­شود. یکی از نکات قابل توجه در طراحی این سکوها این است که آبخور عمیق سکوی اسپار سبب می­شود که سکو حتی در صورت فعالیت در بدترین شرایط آب و هوایی کمتر تحت تاثیر باد، موج و جریان­ها قرار گیرد که همین ویژگی فعالیت برای عرشه فوقانی و تجهیزات حفاری موجود بر روی آن را تسهیل می­نماید. این در حالی است که بدنه استوانه­ای شکل بسته این سکوها، همچون حفاظتی برای رایزرها و تجهیزات عمل کرده و سکوهای شناور ستونی را به صورت گزینه­ای ایده آل برای توسعه و بهره­برداری از میادین واقع در آب­های عمیق تبدیل می­نماید. این در حالی است که  بر خلاف سکوهای انطباقی (Compliant towers) که پایه آنها به بستر دریا متصل می باشد، بدنه استوانه ای شکل سکوهای اسپار تا بستر دریا امتداد نمی­یابد، بلکه بوسیله کابل­های تحت کشش به بستر دریا متصل می­گردند. در واقع باید گفت یک سکوی اسپار همانند یک سکو (Tension Leg Platform)TLP (سکوی نفتی با مهار کششی) به کف دریا مهار می­شود ولی با این تفاوت که در سکوهای TLP کابل­های مهار به صورت کاملا عمودی به بستر دریا متصل شده­اند اما اسپارها به شیوه معمولی در بستر دریا مهار می­شوند. این در حالی است که سکوهای SPAR از سکوهای با پایه و مهار کششی (TLP) باثبات­تر هستند؛ زیرا دارای یک وزنه تعادل بزرگ در پایین سازه خود هستند. جالب است بدانید بر خلاف سکوهای TLP که در آنها استفاده از کابل­های فولادی برای حفظ تعادل سازه بسیار ضروری است، در این سکوها برای حفظ تعادل و عمود ماندن سکو نیازی به کابل­های فولادی نیست؛ زیرا در طراحی منحصر به فرد سکوی نفتی SPAR به دلیل پایین بودن مرکز شناور، کرانیگاه در پایین مرکز تعادل شناوری قرار دارد. به همین علت حتی اگر این کابل­ها بریده هم شوند به دلیل شکل خاص طراحیسکوی نفتی، هیچ وقت امکان چپ شدن و بر هم خوردن تعادل آن وجود ندارد. در خصوص فرایند جابجایی و انتقال یک سکوی اسپار بعد از ساخت آن نیز باید گفت که به علت طول زیاد در مقابل عرض کم، این سکوها را نمی­توان به صورت قائم جابجا کرد. به همین علت، اسپارها را به صورت افقی از نقطه­ای به نقطه دیگر جابجا می­کنند. لذا عرشه بالایی و تجهیزات حفاری و استخراج را از مجموعه اسپار جدا کرده و بعد از نصب آن در محل مناسب بر روی اسپار سوار می­کنند.

آشنایی با انواع سکوهای اسپار

سکوهای اسپار هر چند امروزه به نامی آشنا برای شرکت­های فعال در آب­های عمیق تبدیل شده­اند ولی جالب است بدانید که تمامی سکوهای ساخته شده از نوع اسپار، در خلیج مکزیک مشغول به فعالیت می­باشند و تنها یک مدل از این سکوی نفتی در بیرون از خلیج مکزیک به نام Kikeh Spar در آبی به عمق ۴۲۰۰ فوت (۱۲۸۰ متر) در کشور مالزی مشغول به فعالیت می­باشد. این در حالی است که تا به حال سه مدل مختلف از این سکوها طراحی و ساخته شده است که در ادامه به آن می­پردازیم:

اسپار کلاسیک یا سنتی

سکوی نفتی اسپار کلاسیک (classic spar) که از آن بعنوان conventional one -piece cylindrical hull نیز نام برده     می­شود متشکل از یک استوانه بزرگ و تجهیزات حفاری و تولید در قسمت فوقانی آن می­باشد. لازم به ذکر که در انتهای استوانه بزرگ و عظیم الجثه سکوی اسپار کلاسیک تجهیزات بالاست سکو گنجانده شده است.

سکوی نفتی اسپار خرپا

سکوی نفتی اسپار خرپا یا Truss Spar که نسل دوم این نوع از سکوها محسوب می­شود از سال ۲۰۰۲ به بعد مورد استفاده قرار گرفته­اند. در این مدل از سکوی اسپار طول بدنه استوانه کاهش و همچنین از یک خرپا در ترکیب بدنه استفاده شده است. این خرپا به طور معمول شامل ورقه های افقی است که به کاهش حرکت عمودی کمک می­کند. این نوآوری بدون اینکه تاثیری بر ثبات و پایداری سکو داشته باشد به دلیل کاهش چشمگیر میزان فولاد مصرفی، علاوه بر کاهش سایز سکوی نفتی، صرفه جویی چشمگیری نیز در هزینه و زمان ساخت سکو بدنبال دارد. جالب است بدانید که بیشترین تعداد سکوهای اسپار دنیا از این نوع هستند.

سکوی اسپار سلولی

جدیدترین نوع از سکوی نفتی اسپار، که از سال ۲۰۰۴ و بعنوان نسل سوم سکوهای اسپار مورد استفاده قرار گرفته است، نوع سلولی یا Cell Spar است که یک نسخه کوچک و دوباره طراحی شده از نوع سنتی یا کلاسیک آن می­باشد. در این مدل ۶ استوانه کوچکتر در اطراف هفتمین استوانه که در مرکز و بزرگتر می­باشد، قرار گرفته­اند. این استوانه­ها که شبیه به چند سوسیس هات­داگ غول پیکر هستند از طریق تولید انبوه به گونه­ای ساده­تر و مقرون به صرفه­تر تولید می­شوند. لازم به ذکر است که تنها یک مدل سکوی اسپار از نوع سلولی به نام Red Hawk در دنیا تولید شده است.

همانطور که گفته شد سکوهای اسپار رکورددار فعالیت و بهره­برداری در عمیق­ترین آب­های جهان هستند و معمولا هر چند سال یکبار با ساخت یک سکوی اسپار جدید و فعالیت در یک میدان عمیق­تر، این سکوها رکوردهای جدیدی از خود بجای می­گذارند.

برای مثال زمانی که اولینسکوی نفتی اسپار دنیا به نام “نپتون” توسط شرکت Kerr-McGee در سال ۱۹۹۶ ساخته شد و در عمق ۱۹۳۰ فوتی (۵۹۰ متری) آب­های خلیج مکزیک نصب گردید کسی فکر نمی­کرد تا مدت­ها این رکورد شکسته شود اما با ساخت سکوی نفتی برج شیطان (Devil Tower) در اواخر سال ۲۰۰۳ میلادی و خرید این سکو توسط شرکت ایتالیایی انی، سکوی مذکور با فعالیت در آبی به عمق ۱۷۱۰ متر در خلیج مکزیک تا سال ۲۰۱۰ میلادی رکورددار فعالیت در عمیق­ترین عمق آب بود. اما این رکورد هم چند سال بیشتر دوام نیاورد و شرکت رویال داچ شل با نصب سکوی ۵۵ هزار تنی پردیدو (Perdido) که با هزینه­ای بالغ بر ۳ میلیارد دلار ساخته شد، این رکورد را تغییر داده و در حال حاضر سکوی نفتی مذکور با فعالیت در آب­هایی به عمق ۲۴۳۸ متر رکورددار فعالیت در عمیق­ترین عمق آبی است که تاکنون یک شرکت نفتی بدان دست یافته است. این در حالی است که با کاهش اکتشاف میادین نفت و گاز در خشکی و تلاش شرکت­ها برای انجام اکتشافات در آب­های عمیق­تر قطعا در آینده نزدیک رکورد سکوی نفتی پردیدو نیز توسط یک سکوی جدید شکسته خواهد شد.