تاريخچه لوله گذاري زير دريايی ایران و آینده پیش رو

انتقال سيالات از یک مکان به مکان ديگر با روشهای مختلف انجام میشود که یکی از راهها انتقال از طریق خط لوله میباشد.

فرآیند ساخت خطوط لوله شامل مهندسی، خرید، آماده سازی اولیه، جوشکاری، تست و نصب و راه اندازی میباشد که  با صرف هزینه های نسبتاً بالا انجام میشود.اگرچه پس از لوله گذاری، هزينه هاي اجرایی نسبت به راههای دیگر مانند انتقال توسط نفتکش ها بسیار کمتر میباشد.خطوط لوله با توجه به شرایط محیطی و سیال داخلی، عمر عملياتي بین 25 تا  40 سال دارد. خطوط لوله در دو بخش خشکی و دریا به کار گرفته میشوند که در این یادداشت، به خطوط لوله زیر دریایی و به طور خاص تاریخچه لوله گذاری دریایی ایران پرداخته میشود.

به عنوان مقدمه لازم است بدانیم که علیرغم وجود منابع هیروکربوری در اعماق زمین در میلیونها سال گذشته،  اولين تلاش جهت دستيابي به نفت در بستر دريا در کاليفرنيا حدود سال 1900 ميلادي به ثمر رسيد که چاه هاي نفت از روي اسکله اي متصل به ساحل و به فاصله 500 متر از ساحل حفر گرديد.پس از طی حدود نیم قرن،  اولین سکوی فولادی از نوع شابلونی با روش ساخت کنونی (یعنی ساخت در ساحل و پس از حمل نصب در محل) در سال 1947 در آبهای خلیج مکزیک ساخته شد که این سکو در 29 کیلومتری از ساحل و در عمق شش متری نصب گردید. سپس یک سکوی دیگر از این نوع در عمق پانزده  متری احداث شد و بدین ترتیب یک صنعت جدید متولد گردید . در طول دوره پیشرفت سکو سازی به موازات پیشرفت صنایع فولاد به مرور قطر شمع ها بزرگتر گردیده و از تعداد آنها کاسته شد و روشهای اجرایی بهبود یافت. بعد از اين واقعه شرکتهاي مختلفي کار طراحي و ساخت سکوهای فراساحلي را به جهت استخراج نفت از بستر دريا ادامه دادند. در ادامه روند توسعه صنعت فراساحل دنیا، نصب سکوی ثابت از سال 1955 در خلیج فارس متداول گردید و در سال 1964 اولین سکوی ثابت در آبهای ایران نصب گردید.

با توسعه جهاني فعاليتهاي اکتشاف نفت در درياها و اقيانوسها در دهه هاي 50 و 60 ميلادي در آبهاي عميقتر متخصصان به این فکر افتادند که "چگونه توليدات اين ثروتهاي عظيم تازه کشف شده به تجهیزات ساحلي منتقل خواهد شد؟". يکي از راههاي انتقال هیدروکربنها به ساحل، خطوط لوله خوابيده شده در بستر دريا (يا مدفون زير بستر دريا) است. علاوه بر اين خطوط اصلي (انتقال از سر چاه به ساحل)، میادین نفتی و گازی به تعدادي خط لوله میان ميداني که سکوهای اقماری را به سکوی اصلي متصل ميکند، نيازمند است.

تا سال 1969، ابزار استفاده شده براي خواباندن اين خطوط لوله بطور انحصاري شامل بارجهاي ته پهن که بوسيله لنگرها کنترل ميشدند بود. بعلاوه، تا آن زمان اکثر خط لوله ها در آبهاي نسبتاً سطحي و درياهاي آرام خوابانده ميشدند. در اوايل دهه 70 نياز براي خطوط لوله اي که بايد در آبهاي عميق و شرايط محيطي سخت خوابانده شوند ديده شد.

براي برآوردن اين احتياجات صنعت، ابزار لوله گذاري پيشرفته جديدي طراحي و ساخته شدکه همان استفاده از تنشنرها در بارجهای لوله گذار به منظور کنترل کامل لوله بر روی بارج و کمتر کردن طول استینگر بود.  

در اواسط دهه 1970 اولين شناورهاي لوله گذار نسل سوم وارد بازار شدند. اين بارجها با موفقيت خطوط اصلي با قطر بزرگ را تا عمق 600 متر خواباندند. با ادامه کار در اوايل دهه 90 روش J-Lay   در  مقابل روش S-Lay ابداع شد که قابليت نصب خطوط لوله در آبهاي عميق و فوق عميق را به ارمغان آورد. 

روشهای مختلف لوله گذاری دریایی 

از ابتداي شروع لوله گذاري در دهه 50 تاکنون روش هاي مختلفي براي نصب خطوط لوله در بستر دريا بکار گرفته شده است. در يک دسته بندي کلي ميتوان اين روش ها را به دودسته زير تقسيم کرد:

در اين روش خط لوله در کارگاهي در ساحل ساخته ميشود و سپس بوسيله يک يا جند شناور يدک کش به محل مورد نياز در دريا کشيده ميشود. اگر خط لوله خيلي بلند باشد آن را در قطعات متعددي ساخته و به محل حمل ميکنند و در آنجا به يکديگر متصل ميکنند. روش مذکور عموماً براي خطوط لوله کوتاه از نظر طول و براي هر عمقي به کار ميرود. ويژگي اين روش اين است که کليه عمليات ساخت خط لوله زيردريايي در ساحل انجام ميشود در حالي که در روش هاي ديگر بجز روش قرقره ای حداقل عمليات اتصال لوله ها براي تشکيل خط لوله در خود دريا صورت ميگيرد. اما روش کشيدن لوله مزيت بزرگي نسبت به روش قرقره اي دارد و آن اين است که براي لوله هاي با قطر بزرگ روش قرقره اي کاربرد ندارد. از ديگر مزيت هاي اين روش سرعت آن است. همچنين در اين روش ديگر نياز به تجهيزات بسيار گران بارج لوله گذار  نميباشد.

پارامترهاي اقتصادي اصلي براي فاز نصب در يک عمليات کشيدن لوله عبارت است از

1) اندازه و تعداد يدک کش هاي مورد نياز، 

2) تعداد و طول قطعات لوله، 

3) سرعت و حساسيت نسبت به آب و هوا در عمليات کشيدن لوله، 

4) روش نصب بشکه هاي شناوري و جداسازي آن ها از خط لوله، 

5) روش اتصال قطعات خط لوله به يکديگر 

6) روش هاي قرار دادن رشته هاي لوله بر کف دريا است.

اين روش به نوبه خود به سه روش کشيدن لوله در سطح دريا ، کشيدن لوله در مجاورت نزديک بستر دريا ، کشيدن روي بستر دريا تقسيم ميشود.

در اين روش همانطور که از نامش پيداست لوله توسط يک بارج (شناوري شبيه به کشتي که معمولاً توسط شناورهاي ديگر همچون يدک کش ها کشيده ميشود) به بستر دريا خوابانده ميشود. روش کار به اين شکل است که بارج لوله گذار بوسيله يک سيستم نگهداري ايستگاهي در سطح آب مستقر ميشود بطوريکه راستاي آن مطابق با راستاي مسير خط لوله است. اين در حالي است که يک سر خط لوله در بارج نگهداري شده و قسمتي از آن بطور معلق در آب شناور است تا به بستر دريا برسد. سپس با حرکت آهسته بارج به سمت جلو، لوله ها يک شاخه يک شاخه به انتهاي خط لوله جوش داده ميشوند و بارج به اندازه طول همان شاخه لوله به جلو حرکت ميکند(به غير از روش قرقره اي). اين رويه را رويه لوله گذاري معمولي مينامند. اين روش خود در طول زمان به سه روش عمده زير توسعه يافته است:

• لوله گذاري به روش S-lay

روش S-lay در واقع اولين روش بکار گرفته شده در صنعت لوله گذاري دريايي نوين است که ابتدا در خليج مکزيک استفاده شد. از آنجا که در اين روش شکل تقريبي دهانه خط لوله از بارج تا بستر دريا شبيه حرف S ميباشد، آن را S-lay ناميدند. اين روش يك تكنولوژي مشهور و مقرون به صرفه براي استفاده در لوله گذاري آبهاي سطحي تا عميق ميباشد. بطوري که خطوط لوله زير دريايي غالباً با اين روش نصب ميشوند و اكثر بارجهاي لوله گذار بر اساس روش S-lay ساخته ميشوند.

• لوله گذاري به روش J-lay

از زمان آغاز فعاليت هاي نفت و گاز در دريا روند اکتشاف و حفاري و سپس توليد در آب هاي عميق تر همواره بطور پيوسته ادامه داشته است. بطوري که روش هاي سنتي ديگر جوابگوي نيازهاي چنين عمقي نبود. روش S-lay نيز از اين قائده مستثني نبود. طرحهاي توسعه يافته هم اكنون پروژه هايي در آبهاي عميق تا 3500 متر و بيشتر دارند. با نگاه به اين رقابت در آب هاي بسيار عميق، صنعت فراساحلي براي کسب اطلاعات مورد نياز و توسعه ي تكنولوژي خط لوله فراخوانده شد تا يک تكنولوژي نصب جديد و قابل اطمينان در آب هاي بسيار عميق و بسترهاي ناهموار دريا براي بهبود بخشيدن به قدرت پيشگويي مهندسي رفتار تحت سرويس در تمام طول عمر طراحي و يافتن معيارهاي فني مناسب براي فائق آمدن بر خطرات محيطي، در آبهاي بسيار عميق ايجاد کند

با اين هدف روش J-lay به عنوان يك روش ديگر جهت نصب خط لوله در آب هاي بسيار عميق در ابتداي دهه ي 1990 توسعه يافت.

در اين روش همانطور كه از اسمش پيداست، در حين نصب خط لوله شكل حرف J را به خود مي گيرد. اين شكل بوسيله پايين بردن لوله در آب توسط يك شيب تقريباً عمودي به دست مي آيد. بنابراين انحناي موجود بر روي ناحيه خمش منفي که در روش S-lay براي رسيدن به شيب مورد نياز لوله در ابتداي دهانه ي معلق بوسيله ي استينگر تامين مي شد در اين روش به كلي حذف مي شود. شيب مذکور محدوديت عمده ي گسترش روش S-lay در آبهاي عميق را بيان مي كند.

• لوله گذاري به روش قرقره اي

، معمولاً در طراحي ميادين نفتي پيچيده در دريا علاوه بر خطوط اصلي که محصولات را به تاسيسات ساحل مي رساند، خطوط درون ميداني نيز وجود دارند. قطر خارجي خطوط لوله ي اصلي معمولاً بيش از 16 اينچ است در حالي که در خطوط جريان درون ميداني کمتر از 16 اينچ است. بنابراين با توجه به قطر خارجي کم خطوط لوله ي درون ميداني مي توانند انعطاف پذير باشند.اين روش ، براي خواباندن خطوط لوله با قطر کم و انعطاف پذير در اعماق کم و زياد بوجود آمد.

- کارگاه ساخت ساحلي : اين کارگاه يکي از اجزاي مهم و لاينفک روش قرقره اي است. در اين کارگاه که طول خيلي زيادي دارد، لوله ها که از قبل پوشش شده اند، به طول معيني تقريباً برابر طول کارگاه، به يکديگر متصل مي شوند و بازرسي مي گردند و تشکيل يک خط لوله  ممتد مي دهند. براي يک پروژه به تعداد لازم از اين لوله ها توليد شده و آماده ي بارگيري به بارج مي شوند

- حمل و ذخيره ي لوله روي قرقره: در اين مرحله ي لوله هاي ساخته شده به دور قرقره ي بزرگي روي بارج پيچيده مي شوند. در اين حين کرنش پلاستيک کنترل شده اي به لوله وارد مي شود. پس از بارگيري، بارج مي تواند به ميدان لوله گذاري حمل شود.

- لوله گذاري: وقتي بارج به محل رسيد، لوله را با حرکت به جلوي خود از روي قرقره باز کرده و در محل خود ميخواباندواين عمل رويه خاصي دارد که خارج از مبحث اين یادداشت ميباشد.روش قرقره اي در حال حاضر بطور گسترده اي براي خطوط با قطر کم استفاده مي شود. اين روش سرعت توليد خيلي خوبي را به ارمغان مي آورد. اما صرفه ي اقتصادي آن وابسته به ظرفيت بارگيري قرقره ها و نزديکي ميدان لوله گذاري به کارگاه توليدي لوله هاي آن در ساحل است.

سابقه صنعت فراساحلي در ايران به پيش از انقلاب اسلامي بر ميگردد. در آن سالها شرکتهاي خارجی (عموماً امريکايي) کار نصب سکوها و خطوط لوله زيردريايي را انجام ميدادند. پس از انقلاب و با شروع جنگ تحمیلی، صنعت فراساحلي متوقف شد و مجدداً پس از جنگ از سال 1376 آغاز گردید. از جمله اين فعاليتها ميتوان ترميم سکوهاي حوزه نفتي ابوذر، توسعه ميدان نفتي سلمان و ميدان گازي پارس جنوبي را نام برد. با شروع مجدد فعاليتهاي فراساحلي و با هدف داخلي سازي اين صنعت، نصب خطوط لوله زيردريايي نيز در حوزه فعاليت شرکتهاي داخلي قرار گرفت به طوري که شرکت تاسيسات دريايي ايران اولين کارخانه پوشش دهی لوله هاي دريايي را در سال 1377 و اولين بارج لوله گذار  لنگری خود (ابوذر 1200) که از یک نفتکش به شناور لوله گذار تغییر کاربری داده شد بود، در سال 1379 به بهره برداري رسانيد.با توجه به شرایط طبیعی منطقه خلیج فارس که عمق عملیاتی بین 6 تا 90 متر را دارا میباشد به استثنا خط لوله میان میدانی فاز یک پارس جنوبی به طول 5 کیلومتر که به روش کشش( Off-Bottom Tow) صورت گرفت، تا به امروز کلیه خطوط لوله دریایی کشور توسط بارجهای لوله گذار با روش J-Lay نصب گردیده اند.

 اولين خط لوله نصب شده توسط بارج ابوذر 1200، فاز يک پارس جنوبي به قطر 32 اینچ و  طول حدود 105 کيلومتر بود که در روزهای اولیه به دلیل عدم وجود تجربه کافی، به کندی پیش میرفت و به مرور عملیات لوله گذاری توسط این بارج سرعت گرفت.

 همزمان با نصب خط لوله فاز 1 پارس جنوبي، شرکت هیوندايي کره کار نصب خطوط لوله فازهاي 2 و 3 را انجام داد. و پس از آن خط لوله فازهاي 4 و 5 همين پروژه به طول حدود 200 کيلومتر توسط شرکت سايپم ايتاليايي به اتمام رسيد. شرکت آلسيس از کشور هلند خط لوله فازهاي 6 و 7 به طول 200 کيلومتر توسط بارج Solitaire را انجام داد و پس از ناموفق بودن عملیات لوله گذاری فاز 8 پارس جنوبی توسط بارج PLB-132 ، این خط لوله نیز توسط بارج Solitaire  نصب گردید. بارج لوله گذار مذکور بزرگترين بارج لوله گذار جهان میباشد که با استفاده از امکان Double Joint ، توانایی لوله گذاری 6 کيلومتر در روز را دارد.

 از کسب تجربه لوله گذاری فاز یک پارس جنوبی توسط بارج لنگری ابوذر 1200 و آشنایی مدیران وقت فراساحل کشور با امکانات لوله گذاری در دنیا، شرکت تاسیسات دریایی ایران در یک اقدام  بسیار خوب و زیربنایی، بارج با قابلیت سیستم تثبیت دینامیکی ( DP3)به نام C-Master  ( Ex-Jascon5) را خریداری نمود و لوله گذاری  خط لوله 30 اینچ سلمان –سیری و خطوط لوله میان میدانی را  آغازنمود و به دلیل کمی تجربه در اوائل پروژه،  شکستی در لوله اتفاق افتاد (Buckle) که سریعا" این مشکل برطرف گردید و کار لوله گذاری ادامه و خط لوله با موفقیت نصب گردید.در آن روزها اولین پروژه خارجی شرکت تاسیسات دریایی آغاز گردیده بود و بارج C-Master  پس از موفقیت در اجرای  پروژه سلمان به کشور هندوستان ، پروژه RSPPM عزیمت نمود و موفق شد 26 خط لوله میان فازی را به طول مجموع 163 کیلومتر و 52 رایزر به روش Stalk-On را نصب نماید و دو پروژه مذکور سر آغازی گشت بر رکوردهای دست نیافتنی لوله گذاری شناور C-Master. به طوریکه از آن تاریخ تا به امروز این شناور یکه تاز اجرای عملیات لوله گذاری فاز های پارس جنوبی و خطوط لوله شرکت فلات قاره گردید. خطوط لوله میان فازی پروژه سلمان، فازهای 9و10 – 12- 15و16-17و 18 پارس جنوبی، پروژه دریای سیاه-پروژه سیری –عسلویه به طول 290 کیلومتر به عنوان بلندترین خط لوله خلیج فارس- فازهای 19-20و21 – 22 پارس جنوبی و تعدادی از خطوط لوله شرکت نفت فلات قاره در میادین رشادت، فروزان ، هنگام و سروش  به طول مجموع بیش از 2000 کیلومتر از دیگر سوابق موفق لوله گذاری بارج مذکور لوله شمار میرود.البته بارجهای دیگری نیز قبل و بعد از شناور  سی مستر به ناوگان فراساحلی کشور اضافه شدند که سوابق لوله گذاری آنها به شرح ذیل میباشند:

- لوله گذاری خطوط  لوله اصلی و  میان میدانی سلمان

- لوله گذاری خطوط لوله میان میدانی پروژه RSPPM

- خط لوله میان فازی فاز یک پارس جنوبی که جایگزین خط لوله قبلی که با روش  Off-Bottom Tow نصب گردیده بود، شد.

- لوله گذاری فاز های 9و 10 پارس جنوبی 

- لوله گذاری فاز 12 پارس جنوبی

- لوله گذاری فاز های 15و16  پارس جنوبی

- لوله گذاری فاز های 17و18  پارس جنوبی

- لوله گذاری فاز 19 پارس جنوبی (اصلی و میان فازی)

- لوله گذاری فازهای 20و21 پارس جنوبی

- لوله گذاری فاز 22 پارس جنوبی

- لوله گذاری پروژه دریای سیاه

- لوله گذاری خطوط لوله میان میدانی پروژه رشادت

- لوله گذاری خطوط لوله میان میدانی پروژه فروزان

- لوله گذاری خطوط لوله میان میدانی پروژه سروش

- لوله گذاری خطوط لوله میان میدانی پروژه هنگام

- شورپولینگ خطوط لوله فاز 14 پارس جنوبی

- لوله گذاری خط لوله اصلی فاز یک پارس جنوبی

- لوله گذاری بخش ابتدایی فاز 12 پارس جنوبی که متاسفانه به دلیل شکست لوله این کار متوقف گردید و اصلاح خط لوله مذکور و ادامه لوله گذاری توسط بارج سی مستر انجام شد.

- لوله گذاری خط لوله اصلی پروژه فروزان

- خط لوله هنگام به طول 45 کیلومتر

- خط لوله اصلی رشادت به طول 104 کیلومتر

- خط لوله میان فاز فاز 18 به طول 10 کیلومتر

این بارج که حدود دو سال است به ناوگان فراساحلی کشور اضافه شده است دارای سیستم کامل لوله گذاری و جرثقیل 3000 تن میباشد که تا به امروز نتوانسته است لوله گذاری نماید و امید است در آینده نزدیک شاهد استفاده از این بارج در پروژه های لوله گذاری کشور و پس از آن پروژه های خارجی باشیم.

بارج لوله گذار Oceanic 5000 ( DP3)( سیست تثبیت دینامیکی)

این بارج یکی از بزرگترین بارجهای نصب سنگین و لوله گذاری دنیا با جرثقیل 5000 تن میباشد که علیرغم انجام پروژه های متعدد نصب سنگین در  پارس جنوبی ، هنوز در عملیات لوله گذاری استفاده نشده است و امید است این شناور نیز هر چه سریعتر اولین پروژه لوله گذاری را آغاز نماید.

این بارج کوچک نیز که همانند بارج PLB-132  ساخت ایران است  به دلیل کم بودن ظرفیت تنشنر برای لوله گذاری در اعماق پایین مناسب است و  توانسته چند خط لوله سایز پایین را در منطقه بهرگانسربرای شرکت نفت فلات قاره لوله گذاری نماید.

لذا عملکرد بارجهای لوله گذار کشور در طول 14 سال گذشته به شرح ذیل میباشد.

• بارج  C-Master: بیش از 2000 کیلومتر

• بارج ابوذر 1200 : بیش از 200 کیلومتر

• بارج PLB-132 : حدود 160 کیلومتر

• بارج PCLB 75   : حدود 20 کیلومتر

• بارج Oceanic 5000: 0 کیلومتر

• بارج  Seapad: 0 کیلومتر

• خطوط لوله فاز 14 پارس جنوبی

• خط لوله اصلی فاز 23 پارس جنوبی و خطوط لوله میان فازی 22-24 پارس جنوبی

• خطوط لوله  اصلی و میان فازی فاز 13 پارس جنوبی 

• خط لوله فاز 11 پارس جنوبی( پروژه هنوز آغاز نشده است)

• خط لوله  عمان ( پروژه در فاز مطالعاتی میباشد)

• خط لوله سیری-سلمان که میبایست جایگزین خط لوله قبلی گردد ( منتظر انتخاب پیمانکار)

• خطوط لوله میان میدانی شرکت نفت فلات قاره در میادین مختلف دریایی که به پیمانکاران واگذار گردیده اند.

• خطوط لوله پروژه های توسعه ای میادین نفتی و گازی کشور پس از لغو تحریمها

 

همانطور که ذکر گردید، از میان شش شناور لوله گذار کشور تنها شناور C-Master  فعال میباشد که کارفرمایان و سیاست گذاران صنعت فراساحل کشور میبایست پروژه ها را به گونه ای تقسیم نمایند که در سالهای آینده کلیه شناورها فعال گردند و با توجه به شرایط پیش روی اقتصادی کشور در دوران پسا تحریم شاهد حضور این شناورها در بازارهای بین المللی پس از کسب تجربه در  پروژه های داخلی باشیم.