انتخاب صفحه

مقدمه

سیستم سازه های فراساحل در سراسر جهان بواسطه وظیفه وعملکرد ویژه ای که دارند در اعماق مختلف آبهای فلات قاره کشورها در دریاها ، خلیجها و اقیانوسها ، بکارگرفته میشوند.استفاده از اینگونه سازه ها به دهه های 1920 و 1930 در دریاچه ها و خلیج مکزیک بازگشته و در حال حاضر بیش از 5500 سکوی فراساحل در انواع مختلف در 35 کشور جهان مورد استفاده قرار میگیرد که اکثر آنها در خلیج مکزیک آمریکا از فولاد ساخته شده و برای اکتشاف ، تولید و فرآوری محصولات و فراورده های نفت وگاز بکار برده میشوند.در طول زمانهای گذشته بسیاری از سکوهای قدیمی که در اثر گذر زمان فرسوده و یا در اثر پایین بودن سطح ایمنی و خطر پذیری و یا بروز طوفانها و زلزله تخریب شده بودند، نوسازی گردیده اند. با افزایش سطح دانش و تجربیات متناسب با آن ، ارتقای سطح استانداردها و تحقیقات ، سکوهای پیشرفته تر وایمنتر با استفاده از مصالح مقاوم تر و ملاحظات بهتر طراحی ، ساخت وبهره برداری ، نصب و مورد استفاده قرار میگیرند. اکثر این سکوها برای عمر مفید 25 تا 30 سال و عمر طراحی و خستگی 50 سال طرح و نصب گردیده اند . در آبهای فلات قاره ایران و خلیج فارس نیز از اینگونه سکوها در دهه های 40 و 50 شمسی به منظور استخراج و بهره برداری از میادین نفتی موجود بهره گرفته شده که حدود 20 درصد نفت خام ایران را تولید مینمایند . بعضی از این سکوها در زمان جنگ تحمیلی مورد حمله قرار گرفته اند که یا دچار صدمات اساسی و یا تخریب شده اند که بعدا مورد بازسازی و نوسازی قرار گرفته اند. لیکن اکثر سکوهای موجود به پایان عمر مفید خود نزذیک شده ویا آنرا پشت سر نهاده اند .

با افزایش روز افزون ارزش و بهای نفت وگاز و بهره برداری بیشتر از میادین نفتی و گازی لزوم ارزیابی و بررسی میزان پایداری و ایستایی ، سطح خطر پذیری و ایمنی و تحلیل اعتمادپذیری سیستم سکوهای موجود و مدیریت سازه ای آنها ، روز افزون میگردد.به منظور امکان ارزیابی صحیح و بررسی امکان تطویل عمر بهره برداری از سکوهای موجود در خلیج فارس میبایست با داشتن اطلاعات کافی از شرایط زمان طراحی ، ساخت ، حمل و انتقال ، نصب و بهره برداری و اتخاذ روش درست بررسی اصولی سیستم سازه و در نظر گرفتن شرایط کنونی آنها و درنهایت در صورت لزوم ، استفاده از روشهای نوین تعمیر ، ترمیم و بهسازی به نتیجه مطلوب دست یافت.برای نیل به این هدف به آشنایی با انواع سیستمهای سازه فراساحل ،استانداردهای طراحی ، نیروهای وارده بر سازه در قبل و بعد از نصب ، تغییرات نیروها و شرایط در زمان بهره برداری ، بروز رسانی اطلاعات و دادها که عموما از نتایج بازرسیها و تحقیقات نتیجه میگردند و روشهای بازرسی و ارزیابی ، نیاز خواهد بود که در ادامه این پایان نامه به بررسی روند و شرایط آنها پرداخته خواهد شد.

فهرست مطالب

چکیده  1

مقدمه  2

فصل اول:کلیات

1-3-روش کار وتحقیق

همانگونه که از موضوع تز بر می آید، موضوع کار و تحقیق بررسی تحلیل و ارزیابی احتمال تطویل عمر سیستم سازه بو ی ژه جکته ا و زیر سیستم سازه های فراساحل بر اساس روشهای استاندارد و مطالعات گذشته برای هرگونه ارزیابی تطویل عمر که عمد تا بر اساس تمرکز مطالعات و محاسب ات شرایط حدی ( بارگذاری ) و تحلیل خستگی انجام میپذیرد.بطور کلی میتوان گفت که استانداردها و روش های ارزیابی سازه های موجود را برای تطویل عمر آنها بر اساسموارد زیر:

-1 تحلیل خطی و کنترل عناصر و المانهای سازه با توجه به شرایط

-2 تحلیل غیر خطی ایستایی( مقاومت) سازه برای کنترل المانها

-3 قابلیت اعتماد سیستم سازه برای کنترل المانها در شرایط حدی و همچنین تحلیل خستگی مورد بررسی و برآورد قرار میدهند.

در تدوین این پایان نامه از یک روش تحلیل تطبیقی جهت بررسی روند ارزیابی سکوهای فراساحل استفاده گردیده است . این روش تحلیلی شامل ب ررسی استاندارده ا و تحقیقات و بررسی سیر توسعه ، تکامل و روند ارزیابی سکوهای فراساحل در آنها و تطابق شرایط محیطی خلیج فار س و سکوهای موجود با استانداردهای مذکورمیباشد.با توجه شرایط خاص حاکم بر بازار نفت و نوسانات جهانی قیمت و اقتصاد ، تحلیل نهایی هزینه فایده برعهده دستگاهها و شرکتهای ملی بهره برداری کننده قرار داده شده است تا با استفاده از نتایج بدست آمده از ارزیابیها در خصوص اعمال روشهای سبکسازی ، ترمیم ، بهسازی و یا نوسازی سکوها تصمیم گیری نمایند.

1-1-اهداف   5

1-2-پیشینه تحقیق    7

1-3-روش کار وتحقیق    8

چند نمونه سکوی خود بالابر با سیستم پایه مختلف

چند نمونه سکوی خود بالابر با سیستم پایه مختلف

فصل دوم:مبانی علمی طراحی سازه های فراساحل واکتشاف،تولید وطراحی سیستم سکو

2-3-1-سکوهای ثابت

سکوهای فراساحل ثابت که جکت آنها بر کف دریا مینشیند در محدوده عمقهای دریا تا 500 متر قابل نصب میباشند.جکت با استفاده از کوبیدن شمعهایی در انتهای خود ، به کف دریا ، مستحکم میگردد. سطح یا دکی که دستگاههای حفار و یا تاسیسات را نگهداری میکند با استفاده از جرثقیلهای شناور بر روی جکت تصب میگردند. در سواحل کالیفرنیا عامل تعیین کننده ابعاد سکوهای ثابت ، زلزله می باشد نه امواج ناشی از طوفان در دریا ، در آلاسکا فشارهای ناشی از یخ به ضخامت2/1 الی 8/1 متری وارده بر سکو به مراتب بحرانی تر از نیروهای ناشی از زلزله و امواج ناشی از طوفان می باشد .این نیروها به حدی زیاد است که سکوی ثابت از نوع شابلونی برای این منطقه جوابگو نبوده و مناسب نمی باشد . به همین دلیل از نوع سکوی تراز شونده و یا سکوی تک پایه مونوپاد استفاده می گردد.سکوهای ثابت دریایی اصولا از مزیت خاصی برخوردارند زیرا هزینه نصب آنها نسبتا پایین و سکوهای پایداری می باشند که در خارج از سطح آب بدون ایجاد حرکت مهمی میتواند عملیات حفاری و تولید و دیگر کارها بر روی آنها انجام گیرد. در خلیج مکزیک قابل دسترس بودن وسایل ساخت و سهولت حمل و نصب بر رونق سکوهای ثابت دریایی در آن منطقه افزوده است.

2-1-کلیات وتعاریف   10

2-2-گروه بندی سازه ها    11

2-3-انواع سکوهای فراساحل   13

2-4-سکوهای شابلونی ثابت در خلیج فارس    21

2-5-طراحی سکوهای فراساحل   29

2-6-خلاصه مطالب فصل   51

چندنمونه از سکوهای نیمه مستغرق وکشتی سان

چندنمونه از سکوهای نیمه مستغرق وکشتی سان

فصل سوم: پیشینه تحقیقات وتحولات درارزیابی وبررسی سکوهای فراساحل

3-2-1-شرایط سکو

بررسیها و بازرسیها شامل اطلاعاتی در خصوص هندسه و خواص مواد مورد استفاده در زمان طرح ، اجرا ،احداث ، نصب و بهره برداری می باشند. برای نمونه ، اطلاعات در خصوص مصالح سازه ای در طول اجرا و جنس زمین در هنگام شمع کوبی بدست می آید.همچنین پاسخها و صدمات ممکن است در طول بازرسیها با ارزیابی های شرطی ، مشاهده گردد. به خصوص شرایط سکو در زمان ارزیابی میبایست مد نظر قرار گیرد. که شامل تجهیزات بالایی سکو و متعلقات جکت ( پایه ها ) ، شرایط خوردگی ، شرایط جریانهای دریایی، رقوم سطح آب ، آبشستگی و صدمات میباشد. اطلاعات جنبی در مورد سازه های مرتبط ، اطلاعات در مورد سازه های مشابه یا سازه هایی که در همان منطقه قرار گرفته اند ، میتواند مفید فایده باشد. بعضی از اطلاعات ، عدم قطعیت در بارها و مقاومتها را کاهش میدهند و نشان دهنده افزایش سطح ایمنی میباشند. هرچند اطلاعات جدید ممکن است دلالت داشته باشند که روشهای اولیه با اطلاعات استفاده شده در طراحی اولیه غیر محافظه کارانه بوده اند و در نتیجه نشان دهنده کاهش ایمنی باشند.اگر غیر محافظه کارانه بودن به حد کافی مهم باشد، ممکن است کدهایی که تطابق داشته باشند ، برای سکوهای موجود مورد استفاده قرار گیرند.

3-1-کلیات    53

3-2-مراحل ارزیابی  54

3-3-تحلیل سیستم سکو    64

3-4-بررسی شکست وخستگی      70

3-5-برنامه ریزی بازرسی  75

3-6-تحلیل اعتمادپذیری 76

3-7-خلاصه مطالب فصل 93

سکوی پایه کششی

سکوی پایه کششی

فصل چهارم:متدلوژی تحلیل وارزیابی سکوهای فراساحل

4-2-فرایند کلی ارزیابی سکوها

روند کلی ارزیابی سکوهای فراساحل که از کلیه توصیه ها و استانداردها استخراج میشود دارای مراحل زیر میباشد:

 –  تعیین نیاز به ارزیابی

 –  بازبینی اطلاعات موجود ( اطلاعات مربوط به طراحی ، ساخت ، نصب و تاریخچه بهره برداری )

–  مشاهده و تعیین وضعیت سازه شامل صدمات اساسی وارده ، تغییرات اساسی رخداده ، اختلافات از شرایط طراحی

– آنالیز سازه شامل تحلیل طراحی ، تحلیل باربری نهایی ( حدی ) یا تحلیل احتمالاتی

– تصمیم گیری شامل قبول بهسازی یا رهاسازی و متروک گذاشتن سازه

روند کلی ارزیابی مذکور در شکل4-1 نیز بصورت یک فلوچارت نشان داده شده است.هدف از ارزیابی یک سازه موجود ، حصول اطمینان از داشتن ضریب ایمنی قابل قبول سازه میباشد . هدف نهایی از ارزیابی سازه موجود میتواند حصول اطمینان از داشتن سطح ایمنی سازه موجود نسبت به یک سازه جدید طراحی شده باشد و بر این اساس روند ارزیابی سازه موجود تبیین میگردد.راههای ممکن برای ارزی ابی ایمنی سازه ای با استفاده از تعیین نیروهای وارده و یا تحلیل سیستم که ایمنی سازه را از روی آنها میتوان تخمین زد ، میباشد . با توجه به آنکه تعیین دقیق نیروهای وارده به یک سکوی فراساحل کار ساده ای نمیباشد در نتیجه روش تحلیل سیستم، راه حل اصلی این موضوع میباشد.روشهای طراحی سازها از روش سعی و خطا به طراحی الاستیک خطی ، بوسیله تعیین بارهای وارده و مقاومتها و کنترلهای استانداردها ، توسعه یافت . طراحی درمقابل مدهای شکست با توجه به کسب تجارب جدید ناشی از وقوع حوادث ، در کدهای استاندارد درنظر گرفته شده است . موارد مهم این توسعه درک رفتار سازه ای در خصوص مواردی از قبیل ترکهای شکننده و خستگی میباشد.هنگام طراحی سازه های جدید روش معمول جهت حصول اطمینان از ایمنی سازه ، استفاده از آنالیز الاستیک خطی و کنترلهای مربوطه با فرمولهای استاندارد میباشد . اعضاء و گره ها برای بار های اضافی (ناحیه نهایی حدی ULS)، خستگی(ناحیه خستگیFLS) وبارهای تصادفی ازقبیل انفجار،آتش سوزی وبرخورد شناور(ناحیه تصادفی ALS) کنترل میگردند.

4-1-کلیات      95

4-2-فرایند کلی ارزیابی سکوها    102

4-3- روند ارزیابی براساس استاندارد APIا   104

4-4-روند ارزیابی براساس استاندارد ISOا    113

4-5-امکان تطویل عمر بهره برداری از سکوهای فراساحل 116

4-6-خلاصه مطالب فصل 132

سکوی غوطه ورشونده

سکوی غوطه ورشونده

فصل پنجم: متدلوژی ارزیابی سکوهای فراساحل و بررسی تطویل عمر بهره برداری آنها در خلیج فارس

5-1-1-اوضاع طبیعی خلیج فارس و دریای عمان

اهمیت خلیج فارس و دریای عمان برای توسعه و عمران ایران کاملاً مشهود است و نظر ب ه اینکه تمامی سواحل شمالی آنها متعلق به ایران میباشد، لذا اقدام هماهنگ و یکپارچه در مورد توسعه سازه های دریایی لازم و ضروری اس ت. سواحل خلیج فارس و دریای عمان بطور کلی بموازات سازه های زمین شناسی یعنی در امتداد سلسله کوه های طاقدیسی کشیده شده است . سواحل مزبور از نوع دشت های پست با دریا کنار کلی و یا کوهستانی است و در قسمتی از مناطق کوهستانی، نوار ساحلی مرتفع و صخره ای میباشد . عمق آب در خلیج فارس به نسبت دوری از ساحل افزایش می یابد . سواحل جنوبی تنگه هرمز در امتداد کوه های شبه جزیره سنگلاخی مسند عمان بصورت انحنای عریضی امتداد مییابد . یک خط ساحلی پست و گلی از شمال تا بندر بوشهر که در کنار کانال جزرومدی (خور) یعنی بین یک ساحل صخره ای و قسمت های مسطح واقع شده است امتداد می یابد.در بندر عباس خط ساحلی بیشتر سنگلاخی و ماسه ای بوده و به فاصله تقریباً 70 کیلومتری آن رشته کوه های مرتفعی وجود دارد که مانعی در برابر حمل و نقل زمینی در این قسمت بشمار میرود . ساحل شرقی بندر عباس از دشتهای رسوبی پست به عرض 40 کیلومتر تشکیل شده است.

5-1-شرایط خلیج فارس  134

5-2-تحلیل نرم افزاری یک سکوی متعارف ثابت شابلونی در خلیج فارس     144

5-3-متدلوژی ارزیابی سکوهای فراساحل موجود در خیج فارس    148

5-4-نتیجه روند مورد نظر در خلیج فارس   161

سکوی وزنی

سکوی وزنی

فصل ششم:نتیجه گیری وپیشنهادات

نتیجه گیری وپیشنهادات

بر اساس روش تحلیل مقایسه ای انتخاب شده موارد زیر از روند کلی طی شده قابل استنتاج میباشد :

1-با توجه به کدها و شرایط طراحی سکوهای موجود در خلیج فارس استفاده از معیارها و روند کلی عنوان شده در استاندارد API برای ارزیابی سکوهای موجود در خلیج فارس و قبول یا رد آئین نامه ایستایی و پایداری آنها معقول تر بنظر میرسد

2-با توجه به شرایط زمان طراحی سکوها و حال حاضر در خلیج فارس ، استفاده از مدیریت جامع پایداری سازه ای سکوها (SIM) بصورت بومی که نمونهای از آن در ذیل آمده بسیار حائز اهمیت خواهد بود.

3 -به منظور امکان پیش بینی میزان تطویل عمر بهره برداری سکوهای موجود در خلیج فارس ،

بازرسی های مستمر و ثبت میزان خوردگی و مشخصات ترکهای بوجود آمده ( به منظور امکان بررسی دقیقتر اثر و تحلیل خستگی سکوها ) بسیار مهم میباشد.

-4 از نتایج به دست آمده در این پایان نامه چنین بر می آید که در خلیج فارس برای تخمین عمر مفید باقیمانده سکو از میزان باربری باقیمانده در سیستم سکو که از نتایج بررسی خوردگی و خستگی بدست میاید میتوان بهره جست.

-5 در صورت اعمال مدیریت جامع سازه ای ، آنالیز باربری حدی و کنترل میزان خوردگی وترمیم به موقع و هدفمند سکوها امکان افزایش عمر بهره برداری آنها تا چندین سال آینده را امکان پذیر خواهد نمود.

-6 روش تقریبی و کاربردی – عملی عنوان شده در این پایان نامه به منظور پیش بینی اولیه عمر بهره برداری سکوهای موجود بوده و تحلیلهای احتمالاتی پیشرفته قابل استفاده خواهد بود.

7-  با توجه به تحلیل اعتماد پذیری مورد نظر برای سکوهای موجود ،میزان ریسک قابل قبول برای معیارهای سازه ای ، زیست محیطی ، اقتصادی و غیره و عدم قطعیت ها میبایست مورد توجه قرار گیرد.

8 در صورت نیاز به برنامه ریزی ترمیمی برای سکوهای موجود با توجه به تحلیل هزینه –فایده میبایست این امر مدیریت گردیده و در صورت وجود محدودیت در منابع ( پول ، زمان، امکانات و تجهیزات ) تعیین اولویت بندی سکوها نیاز به تحقیقات و بررسی های بیشتری خواهد داشت.

-9 تحلیل خطر پذیری و کاهش ریسک بهره برداری و مدیریت سوانح در مدیریت بهره برداری سکوهای موجود ، میباید مورد توجه ویژه قرار گیرد

-10 انتخاب روش سبک سازی و یا ترمیمی ( در صورت نیاز ) بر میزان تطویل عمر بهرهبرداری و مدیریت بازرسی سکوها اثرگذار بوده و میبایست کمال دقت در آن صورت پذیرد.

-11 به منظور امکان اجرای راحتتر روند ارزیابی برای سکوهای موجود خلیج فارس استفاده از روش متشابه سازی که باعث صرفه جویی در استراژی بازرسی میگردد، میبایت مورد توجه قرار گیرد . این موضوع با عنایت به شبیه بودن عمر سکوهای موجود در خلیج فارس و روند طراحی ، ساخت ، حمل ، نصب و بهره برداری از آنها بسیار مثمر فایده خواهد بود .

پیوست1- نمونه فرم های ارزیابی سکوها   168

پیوست2- تحلیل نرم افزاری یک سکوی متعارف ثابت شابلونی در خلیج فارس 180

فهرست منابع فارسی   244

فهرست منابع لاتین        245

سایت های اطلاع رسانی   249

چکیده انگلیسی    250

فهرست جدول

2-1-حوزه های عملیاتی نفت فلات قاره ایران      22

2-2-ضرایب پروفیل خاک     33

2-3-فاکتور طول مؤثر        41

2-4-ضرایب اطمینان در مقابل فروپاشی هیدرواستاتیک      43

3-1-نرخ حوادث سکوها         54

3-2-بعضی از کدهای تغییر یافته برای سازه سکوها      55

3-3-ظرفیت نهایی یک جکت 8 پایه با شمعهای ته بسته        69

3-4-نتایج بازرسیها وتعداد ترکها    72

3-5-تعداد ترکهای مشاهده شده به عنوان تابعی از طول عمر سکو    72

3-6-علل و عوامل خطا و روش های کاهش ریسک         77

4-1-طبقه بندی و معیارهای ارزیابی در خلیج مکزیک آمریکا  111

4-2-طبقه بندی و معیارهای ارزیابی در سایر مناطق آمریکا     111

5-1-ترکیب شیمیایی آب خلیج فارس   142

فهرست شکل ها

2-1-یک مجموعه از یک حوزه نفتی      12

2-2-اجزای مختلف یک سکوی حفاری خودکفا (از نوع شابلونی ثابت)    13

2-3-انواع سکوهای حفاری فراساحل    14

2-4-یک نمونه از سکوهای شابلونی       16

2-5-نمونهای از سکوهای برجی      17

2-6-چند نمونه سکوی وزنی       18

2-7-سکوی پایه کششی         18

2-8-چند نمونه سکوی خود بالابر با سیستم پایه مختلف       19

2-9-سکوی غوطه ور شونده        20

2-10-چند نمونه از سکوهای نیمه مستغرق و کشتی سان     21

2-11-منطقه نفتی بهرگان در خلیج فارس        22

2-12-منطقه نفتی خارک در خلیج فارس     22

2-13-منطقه نفتی سیری در خلیج فارس     23

2-14-منطقه نفتی لاوان در خلیج فارس   23

2-15-مدل هندسی سازههای شابلونی   26

2-16-مراحل ساخت و نصب سکوی فراساحل شابلونی( زیرسازه و روسازه )  27

2-17-مراحل به آب اندازی یک سکوی شابلونی (جاکت)     28

2-18-نیروهای محیطی مؤثر بر سکوی فراساحل         29

2-19-خصوصیات موج ساده      37

2-20-اتصال لوله ای شکل        46

2-21-نیروهای وارده بر اتصال لوله ای ساده        46

2-22-فلوچارت طراحی و تحلیل سکوهای فراساحل جدید    47

3-1-روند تغییرات استاندارد API RP2Aا   56

3-2-طوفانهای اندرو(1992) وکاترینا(2005)    57

3-3-سکو قبل و بعد از طوفان     58

3-4-شکل شماتیک سکو و فاصله آزاد ((air gapا          61

3-5-بار وارده از دریا بر عرشه:a)نموه تیپیکال زمانی بار وارده ازدریا برعرشه b) مقایسه بار وارده بر عرشه براساس API وتحقیقات کاپلان    62

3-6-جکت وتاریخچه زمانی نیروی وارده از دریا:a)مدل المان محدود جکت8 پایه b)نمونه تاریخچه زمانی نیروی جریان و موج برای تحلیل سیکلی جکت     66

3-7-مشخصات منحنیه ای بار – تغییر شکل جکت برای مدلهای مختلف شمع در خاک:a)بارگذاری جانبی b) بارگذاری تحتانی  68

3-8- 690 ترک تشخیص داده شده که بر اساس عمق ترک مرتب گردیده اند    73

3-9-تعداد ترکهای مشاهده شده ، به عنوان تابعی از زمان بازرسیها    73

3-10-شاخص اعتمادپذیری برای یک سکوی 8 پایه ای به عنوان تابعی از فاصله آزاد عرشه و مدل احتمالی شمع در خاک      81

3-11-شاخص اعتمادپذیری برای اتصال لوله ای، برای نسبت های تج معی صدمات مختلف به عنوان تابعی از زمان      81

3-12-احتمال تشخیص ترکها (مشاهده شده و پیش بینی شده )        83

4-1-روند عمومی ارزیابی سکوهای فراساحل      103

4-2-روند ارزیابی سکوها براساس API RP2Aا   112

4-3-روند پیشنهادی ارزیابی سکوها در استاندارد (2004) 19902 ISOا    115

5-1-وضعیت گل بادهای خلیج فارس در برخی از ماههای سال   137

5-2-وضعیت گل بادهای خلیج فارس در برخی دیگر از ماههای سال    138

5-3-میزان خوردگی یک سازه فولادی در دریا     143

5-4-شکل کلی سکوی سروش1SWPا    147

5-5-فلوچارت ارزیابی سکوهای موجود در خلیج فارس     163


مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

[purchase_link id=”105335″ text=”اضافه‌کردن به سبدخرید” style=”button” color=”red”]

خرید فایل pdf و سفارش فایل word

[purchase_link id=”105336″ text=”اضافه‌کردن به سبدخرید” style=”button” color=”red”]

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید