سکوهای نفتی

هدف کلی ما فراهم آوردن اطلاعات پایه ای در مورد مراحل محتلف طراحی، ساخت، مونتاژ، انتقال و نصب این سکوها است. از مهم ترین کاربردهای سکوهای فراساحلی می توان به اکتشاف و تولید نفت، کشتیرانی و بارگیری و تخلیه کشتی های باربری، پشتیبانی پل ها و راه های آبی اشاره کرد که عملیات های نفتی از مهم‌ترین و حیاتی ترین آن ها بوده که با طراحی بسیار پیچیده خود، مهندسین را با مسائل متعددی روبرو می‌سازند.

این ساختارهای فراساحلی می بایست دوام عمری در حدود 25 سال کارکرد یا بیشتر داشته و باید با شرایط بسیار سخت محیط های دریایی سازگار باشند.

از مهم ترین عواملی که باید در طراحی مد نظر قرار گیرند می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• حداکثر نیروی اعمالی بر سکوها از طرف عوامل محیطی مانند طوفان، باد و امواج.
• بار خستگی تولید شده از طرف امواج.
• حرکت کلی سکو.

در بعضی از مواقع ممکن است سکو بر اثر جریان های آبی با یک نیروی قوی بر روی سیتم لنگر خود مواجه شود که می تواند منجر به تولید گرداب شود. سکوهای نفتی ساختارهای غول پیکری از جنس فولاد و بتن بوده که وظیفه اصلی آن ها را می توان اکتشاف و استخراج نفت و گاز از پوسته زمین بر شمرد.

این سکوها را می توان در دریاهای آزاد، دریاچه ها و خلیج ها نصب کرد که در بعضی مواقع کیلومترها تا خط ساحلی فاصله دارد. جنس آنها بسته به شرایط محیطی و نوع آن ها، فولاد و بتن یا ترکیبی از هر دو است.

سکوهای نفت و گاز به طور کلی از انواع مختلف فولاد، از فولاد معمولی گرفته تا فولاد های بیسار مقاوم تهیه می شوند اما در انواع قدیمی آن ها شاهد حضور بتن مسلح نیز، به عنوان یکی از مواد حیاتی هستیم.

در محدوده سکوهای فولادی، انواع مختلفی بر اساس استفاده و عمق کاری آنها وجود دارد. این سکوها بسیار سنگین بوده و در زمره بلندترین سازه های ساخته شده به دست بشر جای می گیرند. در این سکوها نفت و گاز از هم جدا شده و به وسیله خطوط انتقال نفت و یا تانکر به ساحل انتقال می یابند.

انواع سکوهای نفتی و حفاری:
سکوهای چوبی (سکوهای اولیه):
احتمالاً اولین تلاش جهت دستیابی به نفت در بستر دریا در کالیفرنیا حدود سال 1900 میلادی به ثمر رسید که چاه های نفت از روی اسکله ای متصل به ساحل و به فاصله 500 متر از ساحل حفر گردید.در سال 1909 در دریاچه فری در کادوپاریش لا، با استفاده از شمع های چوبی و دکل های حفاری چوبی سکویی چوبی ساخته شد و از روی آن چاه هایی حفر گردید. بدین ترتیب اتصال سکو به ساحل از بین رفت و سکو با استفاده از شمع در دریا احداث گردید.

در سال 1920 یک سکوی چوبی در آب های کم عمق دریاچه ماراسی بیو واقع در ونزوئلا ساخته شد و از روی آن عملیات حفاری انجام پذیرفت.البته از آنجایی که شدت امواج در این دریاچه به مراتب کمتر از دریا می باشد نمی‌توان آن را سکوی دریایی قلمداد نمود.

در سال 1930 در جنوب لوئیزیانا از روی یک سکوی چوبی که کانالی در کنار آن جهت استفاده از سرویس بارج ها و قایق ها جهت حمل و نقل احداث شده بود حفاری صورت گرفت.

ایجاد سکوهای چوبی با استفاده از شمع های چوبی همچنان ادامه یافت به نحوی که در سال 1933 سکویی در اعماق 7/3 متری آب و به فاصله یک کیلومتری از ساحل احداث گردید.در سال 1937 شرکت، برون اندروت آمریکایی در فاصله 6/1 کیلومتری از ساحل یک سکوی چوبی در عمق 3/4 متری احداث نمود. عملیات احداث سکوهای چوبی تا سال 1940 ادامه یافت و پس از آن به علت شروع جنگ جهانی دوم گسترش عملیات معلق گردید.

1. ferry.
2. caddo parish la.
3. maracibio.
4. brown & root.

سکوهای فولادی:
در زمان جنگ جهانی دوم و پس از آن به دلیل نیازهای جنگ صنایع فولاد پیشرفت شایان توجهی نمود و پس از پایان جنگ سازه های فولادی از جمله سکوهای فولادی رواج یافتند. اولین سکوی فولادی در سال 1946 میلادی در عمق 4/3متری ساخته شد شایان ذکر است که جهت احداث این سکو 238 شمع به کار رفت.

اولین سکوی فولادی از نوع 1شابلونی با روش ساخت کنونی (یعنی ساخت در ساحل و پس از حمل نصب در محل) در سال 1947 در آب های خلیج مکزیک ساخته شد که این سکو در 29 کیلومتری از ساحل و در عمق 1/6متری نصب گردید.

سپس یک سکوی دیگر از این نوع در عمق 2/15متری 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 بزرگ تر گردیده و از تعداد آن ها کاسته شد و روش های اجرایی بهبود یافت.

در سال 1949 ده سکو در خلیج مکزیک احداث گردید که در اثر نیروی امواج طوفانی این سکوها یا کاملاً از بین رفت و یا صدمه کلی بر آنها وارد آمد.

در سال 1955 برای اولین بار با ساخت سکویی به طور کامل در ساحل و حمل توسط بارج و نصب به وسیله بارج های جرثقیل دار عظیم درعمق 5/30متری ساخت سکوهای بلند تر رواج یافت و روز به روز بر ابعاد سکوها افزوده گردید. سکوها در اعماق بیشتر و به فاصله دورتر از ساحل نصب شدند.در سال 1976 کمپانی نفتی شل اعلام کرد که بلند ترین سکوی نفتی دنیا را در آب های خلیج مکزیک نصب خواهد کرد.

این سکو کامل و مجهز به تمامی تجهیزات (دکل حفاری مخازن- گل حفاری - محل اقامت افراد - وسایل تولید و غیره و…) بود نام این سکو کونیاک گذارده شد و در فاصله 160 کیلومتری جنوب شرقی ایالت لوئیزیانا و حدود 15 کیلومتری دهانه می سی سی پی در عمق 9/310 متری نصب گردید که حدود 9/22متر سکو نیز (علاوه بر عمق آب) از آب بیرون بود این سکو دارای 24 شمع با قطر خارجی 122 سانتیمتر و ضخامت جداره شمع ماکزیمم برابر 35/6سانتیمتر بوده که وزن کلی سکو بالغ بر 53500 تن متریک می باشد و برای موج به ارتفاع 9/22متر و پریود 12 ثانیه و سرعت باد معادل 150 مایل در ساعت و زلزله خطی 0/2G و در حالت پلاستیک 0/4G طراحی گردیده است مدل کامپیوتری این سکو شامل 700 گروه و 2000عضو می باشد کمپانی شل و 14 کمپانی دیگر در این کار شرکت داشتند که هزینه آن بالغ بر 250 میلیون دلار گردید.

در حال حاضر بلند ترین سکوی ثابت شابلونی در عمق 5/315 متری در خلیج مکزیک نصب گردیده و سکوهای عظیم از نوع ثابت وزنی بتونی در دریای شمال احداث گردیده است و برای اعماق خیلی زیاد از سکوهای شناور و سکوهای 5پایه کششی استفاده می گردد. در سال 1984 میلادی در اعماق 6/609 متری به وسیله شرکت بکتل یک سکوی 6 پایه کششی نصب گردید.

همان گونه که تشریح گردید در روند تکاملی ساخت سکوها از آنجایی که مسائل نفتی - سیاسی و بعضاً نظامی ( از جمله سکوی رادار تکزاس) مطرح بوده شتاب زیادی به چشم می خورد و این صنعت که می توان گفت حدود 50 سال قدمت دارد مراحل پیشرفت زیادی را پشت سر نهاده است.

به موازات پیشرفت سکوهای فوق الذکر سکوهای حفاری مانند سکوهای خود بالابر، غوطه ور و نیمه غوطه ور نیز مراحل تکاملی خود را طی نموده اند. انواع مختلفی از سکوهای نفتی بسته به عمق آب و شرایط کاری آن‌ها به کارگرفته می شوند. از Rig‌ها برای حفاری در میادین نفتی و از سکوها بمنظور عملیات استخراج استفاده می‌شوند.

حفاری در میادین نفتی فراساحلی که کیلومترها با نزدیکترین ساحل فاصله دارند مشکلات بسیار زیادی را با خود به همراه دارد. ممکن است در این حفاری ها، بستر دریا تا سطح آب هزارات فوت فاصله داشته باشند. از این رو همانطور که در حفاری های روی سطح زمین به سکوهای حفاری احتیاج داریم، در دریا نیز باید سکوهای مصنوعی حفاری ساخته شوند.

سکوهای حفاری متحرک:
در یک دسته بندی کلی می توان سکوها را به دو نوع ساکن که تنها در مکان خاص خود قابل استفاده بوده و نوع متحرک که قابل جابه جایی است، طبقه بندی کرد.

کرجی های حفاری:
از این نوع برای حفاری در آبهای کم عمق استفاده می شود، آبهای کم عمق معمولا شامل دریاچه ها، رودخانه ها، کانال ها و باتلاق ها هستند. این کرجی ها معمولا یک سکوی متحرک هستند که برای حمل و نقل به یدک کش ها نیازمندند. این کرجی ها که توانایی کارکرد در آبهای متحرک را ندارند در آبهای ساکن و کم عمق کارایی خوبی از خود به نمایش گذاشته اند.

جکاپ ( JAK UP):
کارایی کلی این سکوها همانند کرجی های حفاری است، با این تفاوت که وقتی آنها در محل حفاری قرار می‌گیرند، سه یا چهار پایه طراحی شده در عمق آب فرو رفته و در کف در یاچه بر روی بستر محکم می شوند، این پایه ها امکان جایگزینی بدون متحرک و بالاتر از سطح آب را برای این نوع سکو فراهم می آورد که از مزیت‌های آن نسبت به کرجی های حفاری بشمار می رود.

اما عمق کاری آن ها نسبت به کرجی های حفاری کمتر بوده و کارگذاری پایه ها در عمق زیاد مشکلات زیادی به همراه دارد. در واقع عمق کاری نمی تواند از 190m بیشتر باشد، از آنجا که سکوی کاری در این نوع بالاتر از سطح آب قرار می گیرد امکان عملیات حفاری مطمئمن تری را نسبت به کرجی های حفاری فراهم می آورند.

سکوهای شناور در آب ( Submer Sibel):
سکوهای شناور نیز تقریباً ساختاری مشابه JAK UPها را دارند با این تفاوت که در قسمت های کم عمق اقیانوس‌ها یا دریاچه ها به کار می روند. این سکوها دارای دو عرشه مجزا بوده که برروی یکدیگر قرار می گیرند، عرشه های بالایی محل جایگیری خدمه و سکوی اصلی حفاری است. عرشه پایینی در هنگام جابه جایی از هوا پر شده وکل سکو را به حالت شناور در می آورد.

هنگامی که سکو به میدان مورد نظر رسید هوای موجود در عرشه پایینی تخلیه شده و کل سکو در کف دریا یا در یاچه جای می گیرد. با اینکه متحرک بودن این سکو آن را بسیار مفید کرده است اما محدوده کاری آن همچنان محدود به آب های کم عمق می باشند.

سکوهای نیمه شناور:
این نوع دارای یک قسمت حفاری شناور است که دارای ستون های موقت می باشد، با پرشدن این ستون ها از آب، آن ها به صورت شناور درآمده و در عمق پیش بینی شده فرو می روند، این گونه یکی از پرکاربردترین و معمولی‌ترین نوع سکو به شمار می رود که علاوه بر قابلیت های سکوهای بحث شده، توانایی حفاری در آب‌های عمیق را نیز دارا می باشد.

سکوهای نیمه شناور همانند سکوهای شناور برای جابه جایی از دو عرشه متفاوت استفاده می کنند، در واقع با اینکه قسمتی از سکو در آب فرو می رود همچنان توانایی شناور ماندن برروی میدان حفاری را داراست.

با پرشدن عرشه پایینی از آب، پایداری لازم در هنگام حفاری برای سکو فراهم می شود، سکوهای نیمه شناور معمولا با استفاده از لنگرهای سنگینی که هرکدام بیش از ده تن وزن دارد در جای خود مستقر می شوند، این لنگرها به همراه عرشه پایینی سکو از آب پر شده است امکان یک حفاری مطمئن را در آب های متلاطم ایجاد می‌کند.

می توان این سکوها را در یک مکان مشخص نگهداری کرده و آنها را در عملیات های متفاوت به صورت مقطعی به کار برد. عمق کاری آن ها بسیار بیشتر از انواع پیشین بوده و به صورتی که با پیشرفت تکنولوژی می توان تا عمق 1800 متر را به راحتی حفاری کرد. این نوع می تواند سوراخی در بستر دریا ایجاد کرده و بعد از آن به سرعت به مکان دیگری انتقال یابد.

سکوهای ثابت:
در مکان های مشخصی همانند آبهای کم عمق امکان اتصال فیزیکی سکو به کف دریا وجوددارد. پایه های که از جنس بتن و یا فولاد ساخته می شوند، از سکوها تا عمق آب امتداد یافته و در پایه های در نظرگرفته شده در بستر دریا نصب می شوند.

با درنظرگرفتن سازه های بتنی و یا پایه ها، وزن سکو به اندازه ای است که احتیاج به اتصالات خاصی برای جلوگیری از حرکت در عمق آب نداشته و می تواند به راحتی با توجه به جرم خود در بستر دریا آرام بگیرد. بزرگ ترین مزیت این سکوها، پایداری آنهاست.

با توجه به اتصال آن ها به کف دریا تأثیرات نیروی باد و آب جابه جایی بسیار و ناچیزی را در سکو بهمراه دارد. با تمام این احوال امکان استفاده از این نوع در آب های بسیار بسیار عمیق و ساخت پایه های بسیار بلند مقرون به صرفه نیست.

سکوهای قالبی:
این سکوی فولادی پرکاربردترین نوع سکو در خلیج فارس، خلیج مکزیک، نیجریه و خطوط ساحلی کالیفرنیا بشمار می رود. این نوع سکو شامل بدنه اصلی، عرشه، موج شکن وستون لنگرها می باشد. تمامی سکوهای نصب شده در خلیج فارس از اینگونه هستند.

در حال حاضر حدود 145 سکوی غالبی متعلق به ایران و 130 سکوی غالبی متعلق به کشورهای عربی منطقه در خلیج فارس مشغول فعالیت هستند ( اطلاعات 2008).

کشتی های حفاری:
همانطور که از اسم آنها مشخص است به طور تخصصی جهت حمل وسایل واجرای عملیات های حفاری طراحی شده اند. وظیفه اصلی آنها حمل سکوهای حفاری به آب های عمیق است. یک کشتی حفاری علاوه بر وسایل معمولی که درهر کشتی اقیانوس پیما یافت می شود دارای یک سکوی حفاری و یک برجک چاه کنی برروی عرشه خود است.

همچنین این کشتی ها دارای حفره ای بنام moon pool که از روی کشتی امکان حفاری تا عمق آب را فراهم می کند. این کشتی ها حفاری در اعماق بسیار زیاد را امکان پذیر کرده و از سیستم جایگزینی پویا یا ( dynamic  positioning) بهره می برند.

در زیر آن ها موتورهای الکتریکی نصب شده است که امکان حرکت را در تمام جهات فراهم می آورد. این موتورها که به کامپیوتر مرکزی کشتی متصل بوده و از تکنولوژی مکان یابی ماهواره ای استفاده می کند به همراه سنسورهای موجود برروی صفحه حفاری از قرارگیری کامل کشتی برروی مکان حفاری اطمینان حاصل می کند.

سکوهای ستونی:
این سکوها شباهت زیادی به سکوهای ثابت داشته و شامل یک ستون بلند متصل به شالوده موجود در کف دریاست که تاسطح سکو امتداد یافته است. این ستون برخلاف نسبتاً صلب سکوهای ثابت، قابل انعطاف بوده و انعطاف پذیری آن و در نتیجه توانایی آن در جذب نیروهای وارد بر سکو امکان استفاده از سکوهای ستونی در آب‌های عمیق تر را فراهم آورده است. با این انعطاف پذیری، سکوهای ستونی مقاومت لازم در برابر شرایط طوفانی را دارا هستند.

سکوهای sea star:
این سکوها همانند نمونه کوچکی از سکوهای با پایه های کششی هستند این سکوها شامل یک عرشه شناور است که شباهت زیادی به سکوهای نیمه شناور بحث شده دارند در هنگام حفاری عرشه پایینی از آب پرشده وپایداری لازم برای سکورا فراهم می آورد. علاوه براین عرشه نیمه شناور، این سکوها دارای سیستم پایه کششی، تاندون های توخالی هستند که از کف دریا تا سکوی معلق امتداد یافته است.

این پایه ها تحت کشش مشخصی قرار گرفته واجازه بالا وپایین رفتن سکو نمی دهد. اگرچه انعطاف پذیری آن ها جابه جایی عرضی را امکان پذیر ساخته و مقاومت سکو در برابر دیگر نیروها را بدون خطرشکستن پایه بالا می‌برد. از این سکوها را می توان تا عمق 1120 متر استفاده کرد اما ساخت سکوهای بسیار بزرگ از این نوع مقرون به صرفه نیست.

سکوهای مجهز به پایه های کششی:
این سکوها نمونه های بزرگی از سکوهای sea star هستند. یک پایه بلند انعطاف پذیر که به بستر دریا متصل است در این نمونه تاخود عرشه سکو امتداد می یابد. همانند سکوهای sea star سکوهای این نمونه نیز اجازه جابه جایی عرضی تا 6٫14 متر را عرشه می دهد در حالی که جابه جایی عمودی اندکی را ایجاد می کند. از این نوع را می توان تا عمق 2240 متر استفاده کرد.

سیستم تولید نفت به صورت شناور:
این سیستم دقیقاً همانند سکوهای نیمه شناور است که پیش از این توضیح داده شد با این تفاوت که علاوه بر تجهیزات حفاری در خود دارای تجهیزات دیگری جهت تولید نفت نیز هستند. از کشتی های همراه نیز می توان به عنوان سیستم تولیدی شناور استفاده کرد.

این سکوها در مکان خود با استفاده از لنگرهای بزرگ و سنگین و یا با استفاده از سیستم جایگزینی پویا که در کشتی های حفاری مورد استفاده قرار می گیرند ثابت می شوند با استفاده از این سیستم بعد از حفاری سرچاه نفت به جای سکو به بستر دریا متصل می شود. نفت خارج شده از سرچاه نفت به وسایل تولید نفت موجود برروی سکوهای نیمه شناور انتقال می یابد. این سیستم تا عمق 1920 متر کارایی دارد.

سکوهای دکلی ( Spar):
این سکوها در زمره بزرگ ترین سکوهای فراساحلی قرار دارد. این سکوهای غول پیکر دارای یک سیلندر بزرگ هستندکه سکوهای معمولی را پشتیبانی می کنند. اگرچه این سکو تا بستر دریا امتداد نمی یابد اما باکمک یک دسته خطوط انتقال وکابل ها به کف دریاها متصل می شود.

این سیلندر عظیم پایداری سکورا در آب فراهم کرده و درعین حال با حرکت خود توانایی جذب نیروهای ناشی از طوفان را داراست. اولین نوع از این سکو در سال 1996 در خلیج مکزیک نصب و راه اندازی شد. طول سیلندر آن 4٫169 متر و قطر آن 4٫22 تخمین زده می شود عمق محل نصب آن نیز در حدود 6٫617 متر می باشد.

سیستم های زیر دریا:
این سیستم ها در واقع چاه های نفتی هستند که در بستر دریا جای می گیرند. همانند سیستم های تولیدی شناور، نفت خارج شده از کف دریا به یک سکوی تولیدی از قبل تعبیه شده منتقل می شود. چاه را می توان به وسیله یک سکوی حفاری متحرک ایجاد و به جای ساخت یک سکوی مجزا برای این چاه نفت و گاز را با استفاده از یک بالابرنده منتقل کرد ویا حتی باکمک خطوط انتقال، آن را به نزدیک ترین سکوی تولیدی موجود در منطقه رساند.

با استفاده از این روش می توان نفت استخراج شده از منطقه وسیعی شامل چندین چاه را به یک سکوی تولیدی که از قبل که دریک منطقه استراتژیک نصب شده است، انتقال داد. این سیستم ها معمولاً در عمق 2240 متری ویا بیشتر کاربرد دارد اما قدر ت حفاری برای آنها در نظر گرفته نشده است. به عبارت دیگر تنها در استخراج و انتقال محصولات نفتی کاربرد دارد.

در حالت کلی ساخت سکوهای فراساحلی طبق روند زیر صورت می پذیرد:

• تجزیه وتحلیل صرفه اقتصادی.
• تحقیقات برروی مکان ساخت که بازرسی محل نصب را نیز در بر می گیرد.
• طراحی مفهومی، طراحی ابتدائی و طراحی جزئیات.
• محاسبات مربوط به مقاومت موادی که در سکو به کارگرفته می شود.
• تأیید طراحی توسط مراجع ذیصلاح.
• تهیه مواد و ساخت تجهیزات.
• ساخت سازه های فلزی.
• آماده سازی عملیات انتقال اجزای سکو وروند نفت.
• بارگیری، انتقال وعملیات نصب.
• راه اندازی.

معمولاً ساخت سازه های فولادی برای چنین ساختارهای عظیمی در مکانی صورت می گیرد که امکان انتقال آن‌ها به محل نصب به راحتی امکان پذیر باشد. انتقال چنین تجهیزات عظیمی احتیاج به طراحی خاص و پیچیده ای به همراه محاسبات مربوط به جابه جایی است.

طراحی سکوهای فر ا ساحلی ثابت:
معمول ترین سکوهای فراساحلی استفاده شده در خلیج مکزیک، نیجریه، کالیفرنیا و خلیج فارس سکوهای غالبی ساخته شده از جنس فولاد هستند که به منظور اکتشاف و برداشت از میادین نفت و گاز به کار می روند طراحی، تجزیه و تحلیل این تجهیزات فراساحلی باید مطابق با توصیه های ارائه شده توسط استاندارد API انجام پذیرد.

تجزیه وتحلیل های گوناگون مربوط به سکوهای غالبی با آنالیزهای مهندسی مربوط به سکوهای غالبی از قرار زیر است:

• آنالیز مکان نصب.
• آنالیز زلزله.
• آنالیز خستگی.
• آنالیز ضربه.
• آنالیز موقتی (آنی).
• آنالیز بارگیری.
• آنالیز حمل ونقل.
• آنالیز دستگاه ها.
• آنالیز عمرکاری.
• آنالیز نصب برروی پایه ها.
• آنالیز پایداری توده ای.
• آنالیز توده ها ولوله های راهنما.
• آنالیز حفاظت کاتودی.
• آنالیز حمل ونقل.
• آنالیز نصب.

طراحی و آنالیز سکوهای ثابت باید با درنظرگرفتن قوانین عملی جهت برنامه ریزی، طراحی وساخت سکوهای ثابت فراساحلی تهیه شده توسط API صورت پذیرد که آخرین ویرایش آن ( ویرایش 21) در دسامبر 2000 به چاپ رسیده است. این دفترچه نیازهای کمینه را با توجه به وضعیت وقوع طوفان در 100 سال گذشته محل مشخص کرده است.

به عنوان مثال برای تحلیل سکو در خلیج مکزیک شرایط محیطی مطابق با امواجی باارتفاع 21 متر، سرعت باد 170کیلومتر بر ساعت و جذر و مد 4 متر در قسمت های کم عمق در نظر گرفته می شود در خلیج فارس این مقادیر برابر با امواجی با ارتفاع 2٫12 متر، سرعت 130 کیلومتر بر ساعت و جذر و مد 3 متر می باشد در دریای خزر ارتفاع امواج 19متر و دردریای شمال بسته به مکان دقیق آن در حدود 32 متر تخمین زده می شود.

همچنین براساس رویه API RP - 2A ارتفاع پایین ترین نقطه سکو می بایست با بیشترین ارتفاع مربوط به مجموعه موج و جذر حداقل 5٫1 متر فاصله داشته باشد. همچنین سکو میبایست در برابر نیروهای ناشی از شرایط محیطی، حمل ونقل، نصب وسایل و دیگر نیروهای تولید شده توسط تجهیزات موجود برروی عرشه مقاوم باشد.

داده های ژئوتکنیکی:
یکی دیگر از مراحل مهم درطراحی سازه های فراساحلی، بازرسی خاک محل قرارگیری تجهیزات است. از آنجا که درنهایت این خاک عمق دریاست که می بایست در برابر نیروها وتحرکات مربوط به سکو در عمق آب مخصوصاً درشرایط طوفانی مقاومت کند، بازرسی خاک از اهمیت ویژه ای برخوردار است خاک بستر دریا می تواند شامل رس، ماسه، لجن ویا ترکیبی از آن ها باشد. درهرپروژه می بایست مشخصات هر خاک جهت تحمل بار در کشش و فشار، مقاومت در برابر تنش برشی با مشخصات جابه جایی نیروهای محوری وتوده ای بررسی می شود.

نرم افزارهای طراحی سکوها:

• جهت تجزیه وتحلیل های ساختمانی SACS, FASTRUDLC, MARCSC, OSCAR, STRUCAD,SESAM.
• جهت محاسبات هیدرولیکی MAXSURF , HYDROMAX ,SCAMOOR.
• جهت تجزیه وتحلیل ستون ها GRLWEAP , PBA , CAPWAP.

تجزیه تحلیل ساختمانی:
برای تجزیه تحلیل ساختمانی ابتدا توسط یکی از نرم افزارهای ارائه شده که منحصرا ً به همین منظور طراحی شده اند، یک مدل ابتدایی از سکو تولید می شود. این مدل می بایست تمامی قطعات اصلی، اتصالات وتجهیزات اساسی را در بر داشته باشد.

یک سازه فراساحلی معمولی که باکمک ستون پشتیبانی می شود معمولا ً دارای عرشه اصلی، عرشه زیرین، عرشه نیمه زیرین وسکوی فرود هلیکوپتر است. سازه عرشه توسط پایه هایی که به ستون اصلی متصل است پشتیبانی می شود. ستون اصلی نیز که از زیر عرشه آغاز شده است راه خود را تا درون خاک بستر دریا ادامه می دهد.

در زیر آب، این ستون درون یک سازه پوششی قرار می گیرد تا از آن در برابر نیروهای خارجی محافظت کند. این پوشش سازه ای همچنین می تواند به عنوان یک راهنما برای ستون به کاررفته به گونه ای که ستون از داخل آن به درون عمق آب هدایت شود. درصورت استفاده از ستون دامنه ای، ستون اصلی می تواند از خارج سازه پوششی به عمق آب هدایت شود.

به علاوه هرگونه تحلیلی بر روی سکوهای فراساحلی باید وزن تجهیزات، حداکثر نیروی وارد برعرشه ونیروی حاصل از باد را نیز پوشش دهد. در قسمت زیر آب نیز نیروهای حاصل از امواج و جریان های در عمق آب از اهمیت بالایی برخوردارند. این تحلیل شامل دو بخش تحلیل استاتیکی خطی برای اجزای بالای خط گل ولای و تحلیل غیر استاتیکی خطی برای خاکی که ستون در آن جای گرفته می باشد.

علاوه براین ها باید تمامی اتصالات لوله ای آزمایش شده و از مقاومت آنها در برابر نیروهای ضربه ای اطمینان حاصل شود. تحلیل نیروی ضربه ای برشی را معمولاً با نام (تحلیل توانایی اتصالات) می شناسند. تمامی قسمت‌های سازه با کمک نتایج به دست آمده از تحلیل های کامپیوتری، تحلیل های انجام پذیرفته در مکان نصب ودیگر تحلیل های ذکر شده در بالا انتخاب می شود. در طراحی سکوهای فراساحلی معمولاً از لوله ها یا تیرهای لبه دار جهت قطعات اصلی استفاده می شود.

همزمان با تحلیل های سازه ای، تیم طراحی نیز نقشه های اولیه ساخت به همراه اندازه ها و ابعاد بهینه شده برطبق آنالیز را آغازکرده که حاوی جزئیات ساختی نظیر طریقه نصب، انتقال وجایگذاری ساختمان ها نیز می‌باشد. سکوی طراحی شده باید توانایی تحمل نیروها در بدترین شرایط وهمچنین مقاومت در برابر خستگی در طول عمر خودرا دارا باشد.

تحلیل خستگی با کمک فرمول Palmgeren - Minerو با بهره گیری از دیاگرام پراکندگی امواج، پاسخ دینامیکی طبیعی سکو و همچنین سختی مربوط به ستون انجام می شود. تحلیل جزئی خستگی جهت ارزیابی صدمات مربوط به خستگی انجام می پذیرد.

به دلیل پیچیدگی کار، API اجازه انجام تحلیل های خستگی ساده شده برروی سکوهای که شرایط زیر را داشته باشد صادر کرده است:

• عمق آب محل جایگیری سکو کمتر از 122 متر باشد.
• از فولاد چکش خار ساخته شده باشد.
• دارای بدنه ای بزرگ تر از مدل موجود در طراحی اولیه باشد.
• فرکانس طبیعی نوسانات آب کمتر از 3 ثانیه باشد.

عملیات ساختک:
API RP - 2A لیستی از جنس مواد مورد استفاده در ساخت قطعات فولادی سکوها تهیه و منتشر کرده است. حداقل مقاومت برای فولادها با فولادهای کلاس A36 در انجمن مواد و آزمایشات آمریکا (ASTM) و مقاومت 250 Mpa در AISC است.

برای موادی که مقاومت بیشتری نیاز دارند مثل لوله ها، سری X52 در API 5L پیشنهاد شده است. تمامی مواد، جوش ها و حتی جوشکارها باید به دقت بازرسی و آزمایش شوند. برای برش ها، جوش ها و مونتاژها باید طرح‌های دقیقی تهیه شده و این پروسه ها کاملاً بر اساس آن ها انجام پذیرد. انتخاب خط تولید کارآمد نیز از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. این خط های تولید باید کاملاً مجهز بوده و به اندازه ای بزرگ باشد که توانایی تولید قطعات غول پیکر سکوها را داشته باشد.

بارگیری و حمل و نقل:
به منظور صرفه جویی در هزینه ها و راحتی عملیات کارگاه های ساخت سکوها معمولاً در نواحی ساحلی دایر می شوند. بعد از اتمام ساخت تمامی قطعات باید بر روی کشتی بارگیری شده و به محل نصب دائمی انتقال داده شود.

از همین رو در طراحی ها باید به بارگیری و عملیات حمل و نقل نیز توجه کافی شده، تمام مراحل بارگیری مد نظر قرار گرفته و تنش ها بررسی می شوند. قبل از شروع انتقالات باید قطعات برای یک سفر دریایی تحلیل شده، به کرجی ها محکم شده و سپس عملیات انتقال شروع می شود. در تحلیل های صورت گرفته برای حمل و نقل باید اثرات چرخش کششی، ضربه، تخلیه اثرات غیرمتقارن بودن سکو کاملاً بررسی شود.

عملیات نصب:
تمامی مراحل طراحی باید به گونه ای انجام پذیرد که در آنها تنش های عملیات نصب مربوط به بلند کردن، به صورت قائم درآوردن، بر پایه استوار کردن و … در نظر گرفته شده باشد. پوشش های پایه باید بگونه ای باشند که در طول مدت زمان نصب احتیاج به پشتیبانی خارجی نداشته باشند.

از Mudmat ها در صفحه افقی زیرین مکان نصب جهت انتقال موقتی نیروها به بستر دریا و خاک آن قبل از اتمام عملیات ستون گذاری استفاده می شود. در هنگام طراحی ستون ها توجه به مقاومت آن ها در برابر تنش های ایجاد شده در هنگام جای گیریشان از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. اولین قسمت باید به اندازه ای بلند باشد که از چند متر بالای محل جای گیری پایه تا بالای خط گل و لای امتداد یابد ( نفوذ خود بخودی ستون ها بر اثر وزن شان باید مد نظر قرار گیرد).

نتیجه گیری:
انتخاب سکوها و تجهیزات حفاری مستقیماً با عمق آب و نوع سرویس مورد نیاز متناسب است. سکوهای جک آپ برای آب های کم عمق تا حدود 150 متر به کار می روند. سکوهای ثابت قالبی در اندازه ها و عمق های متفاوتی کاربرد دارند اما عموماً استفاده آن ها در آب های کمتر از 150 متر می باشد. سکوهای نیمه شناور در آب‌های عمیق تا 1800 متر کاربرد دارند. سکوهای با پایه های کششی در عمق بیش از 300 متر استفاده می‌شوند. سکوهای دکلی وظیفه اکتشافات در آب های بسیار عمیق را بر عهده دارند.