مقدمه

به منظور حفاری و استخراج نفت و گاز از دریاهای عمیق باید از ایده هایی فراتر از سیستم های مناسب بـرای آبهـای کم عمق استفاده نمود. تاکنون چندین نوع سازه مناسب برای استخراج از دریاهای عمیـق طراحـی شـده و در نقـاط مختلف دنیا استفاده می شود. بررسی انواع سکوهای مناسب برای استخراج نفت و گاز از آبهای عمیق با توجه به آمـار

انجمن مهندسی دریایی ایران
Archvie of SID
مجموعه مقالات هفتمین همایش صنایع دریایی

این نوع سازه ها و نگرشهای تکنولوژیکی انجام شـده اسـت ۱]و.[۲ بـا افـزایش عمـق معمـولاً هزینـه طـرح افـزایش می یابد. به منظور اقتصادی شدن طرح سازه و افزایش کارایی سازه در زمان بهره برداری باید به روشهای بهینه سازی و کنترل ارتعاش سازه پرداخته شود. در این مقاله مروری بر ایده های موجود به منظور بهینه سازی هندسـه و رفتـار این نوع سازه ها با تمرکز بر کاربرد آنها در سکوی پایه کششی انجام شده است.

-۲ سکوی پایه کششی TLP

این نوع سازه به منظور کاهش ارتعاشات قائم در آبهای عمیق توسعه یافته و سکو توسط تاندوهایی به کف دریـا مهـار می گردد. نمای این نوع سازه و اجزای آن در شکل (۱) نشان داده شده است. کلیه سکوهای پایه کششی که تـاکنون اجرا شده و یا در حال ساخت می باشند، در شکل (۲) آورده شده است.

شکل :۱ سکوی پایه کششی

شکل :۲ کل سکوهای پایه کششی موجود در جهان

انجمن مهندسی دریایی ایران
Archvie of SID
مجموعه مقالات هفتمین همایش صنایع دریایی

-۳ نگرش های مختلف بهینه سازی و کنترل ارتعاشات

تقسیم بندی نسبتاً کاملی از نگرش های مختلفی که می تواند در مورد بهینه سازی TLP مورد توجـه قـرار گیـرد در شکل (۳) ارائه شده است ۳]و.[۴ در زمینه بهینه سازی فرم بدنه برای سکوهای نیمه مغروق، نگارنده اول مرجـع [۵]

کارهای مطالعاتی قابل توجهی انجام داده است. در اشکال (۴) و (۵) این فرایند بهینه سازی نشـان داده شـده اسـت.

همچنین مساله بهینه سازی ابعاد المانها با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک مورد مطالعه قرار گرفته است ۳] و .[۴

General Shape of Elements

Shape Optimization

Surge TMD

Heave TMD

Pitch TMD

Down Time Acceleration Deformation

Down Time Acceleration Deformation

Active Force AMD

Hull TMD

Tether TMD TLD

Fatigue Based

Response Base

Fatigue Based

Response Base

Triangular Plan

Sea star

Inclined Tethers

Structural Periods

Sensitivity Analysis

Active Control

Passive Control

Hull Construction

Foundation

Installation

Maintenance

Elements Dimension Optimization

Optimum Pretension

Global Configuration

Dynamic Properties

Control

Constructional Points

شکل :(۳) تقسیم بندی نگرش های مختلف در بهینه سازی TLP

انجمن مهندسی دریایی ایران
Archvie of SID
مجموعه مقالات هفتمین همایش صنایع دریایی

شکل :(۴) فرایند بهینه سازی فرم بدنه سکوی نیمه مغروق

شکل :(۵) بهینه سازی بدنه سکوی نیمه مغروق

SeaStar TLP
انجمن مهندسی دریایی ایران Archvie of SID
مجموعه مقالات هفتمین همایش صنایع دریایی

-۴ هندسه بهینه برایTLP

مطالعات انجام شده نشان می دهد که استفاده از سـکوی مثلثـی باعـث صـرفه جـویی در مصـالح مـی گـردد .[۶]

نمونه ای از این هندسه در شکل (۶) ملاحظه می گردد. همچنین اگر بدنه این نوع سازه به صورت تک ستونی شـبیه

اسپار ساخته شود، آنگاه سازه به نام بوده که دارای سه بازو برای نصب تاندونها می باشد. این نوع سازه

مزایای اسپار و TLP را توأماً دارد. شکل (۷) نشان دهنده این نوع سازه و اجزای گوناگون آن مـی باشـد. اجـزای ایـن سازه عبارتند از:

-۱ بدنه تک ستونی، -۲ پورچ تاندونها، -۳ تاندون، -۴ پی، -۵ عرشه، -۶ اتصـال بدنـه بـه عرشـه، -۷ پـورچ رایزر، -۸ لوله های اتصال رایزر، -۹ مونپول، -۱۰رایزرهای تولید

شکل(:(۶ نمایی از TLP مثلثی شکل(:(۷ نمایی از SeaStar TLP

به علت مهار قائم سازه میزان تغییر شکلهای heave ، roll و pitch کنترل شده و رفتار سازه را مطلـوب مـی نماید. مزایای آن عبارتند از:

انجمن مهندسی دریایی ایران
Archvie of SID
مجموعه مقالات هفتمین همایش صنایع دریایی

ƒ افزایش راحتی و ایمنی پرسنل

ƒ مسایل مربوط به تجهیزات drilling و فرآوری که نسبت به حرکت حساسیت دارند، تقلیل می یابد.

ƒ معیار طراحی محل تلاقی سازه فوقانی و رایزرها بسیار ساده می گردد.

ƒ ترکیب مزایای TLP و اسپار

امکان ایجاد سازه با ظرفیت مورد نظر به سادگی وجود داد. با انتخاب قطر مناسب برای ستون، عمق آبخـور و سایز پانتون به راحتی می توان به طرح مورد نظر دست یافت. به عنوان مثال برای یک قطر سـتون مشـخص می توان با افزایش عمق آبخور بدون ایجاد تغییر در جزئیات طراحی نسبت به افزایش ظرفیت سیستم اقـدام نمود. این سازه قابلیت ساخت برای ظرفیت های گوناگون و اعماق مختلـف را دارد. در شـکل (۸) تنـوع ایـن اندازه ها نشان داده شده است.

اولین سازه از این نوع دارای قطر ستون ۱۷/۷ متر و ظرفیت ۴۰۰۰ تا ۵۰۰۰ می باشد. ظرفیت سیستمSeaStar TLP

تقریبا ۱/۸ برابر وزن سازه می باشد در حالی که این مقدار برای اسـپار ۰/۶ وزن ان مـی باشـد. در نتیجـه سـیتمهای

SeaStar TLP نسبت به اسپار اقتصادی تر می باشند. در شکل (۹) رابطه بین ظرفیـت و وزن سـازه بـرای سـه نـوع

SeaStar TLP، TLP چهار ستونی و اسپار نشان داده شده است.

شکل(:(۸ تنوع اندازی سازه اصلی در Sea star TLP شکل :(۹) رابطه بین ظرفیت و وزن سازه

یک ایده جدید به صـورت ترکیـب خصوصـیات سـکوی اسـپار و TLP مـی باشـد. بـدین ترتیـب سـازه پایـه شـناور

(Buoyant Leg Structure, BLS) حاصل میگردد. این نوع سازه دارای محاسن هر دو نوع قبلـی میباشـد. همچنـین وضعیت رایزرها مناسب تر میگردد