هر چند بدلیل توسعه و تکمیل تکنولوژی سکوهای نیمه شناور و همچنین گرایش صنعت فراساحل به استفاده از تجهیزات زیرآبی، از سکوهای ثقلی بتنی برای بهره برداری از میادین فراساحل استفاده نمی شود ولی سکوهایی از این نوع که در خلال دهه 1970 تا 1990 میلادی برای بهره برداری از برخی میادین آب عمیق مورد استفاده قرار گرفتند، همچنین بدون هیچ مشکلی در حال فعالیت می باشند. این سکوها هر چند در زمان خود نسبت به جکت های فولادی از مزایای بسیاری برخوردار بودند ولی رویکرد شرکت ها برای کاهش هزینه ها و همچنین پیشرفت تکنولوژی سبب گشت تا کمتر از 40 نوع از این سکوها در سراسر جهان ساخته و مورد استفاده قرار گیرد.
سکوی ثقلی چیست و چگونه ساخته می شود؟
به سکوهایی که بوسیله نیروی وزن خود روی بستر دریا قرار گرفته و بدون نیاز به شمع کوبی در موقعیت خود ثابت می شوند سکوی ثقلی یا Gravity Based Structure می گویند. در طراحی این نوع سکوها، پایه ها به قدری بزرگ در نظر گرفته شده که پایداری سکو را تامین نمایند و قسمت های در معرض موج به قدری کوچک ساخته می شوند که نیروی کمتری بر آنها وارد شود. البته تعدادی از این سکوها مانند سکوی هایبرنیا، که بزرگترین سکوی نفتی دنیا می باشد بگونه ای تقویت شده اند تا بتوانند فشار کوه های یخی را تحمل نمایند. در حقیقت این سازه ها نوعی از سکوهای ثابت دریایی هستند که عمدتاً از جنس بتن ساخته می شوند. این سکوها همچنین دارای مخازن ذخیره نفت به گنجایش یک الی دو میلیون بشکه در قسمت پایه هایشان می باشند و در مناطقی که عمق آب در آنجا زیاد باشد و محل استخراج فاصله زیادی از ساحل دارد، نصب می گردند. این سکوها همچنین دارای کلیه امکانات حفاری، استخراج، تصفیه اولیه، بارگیری و اسکان پرسنل عملیاتی می باشند. سکوهای ثقلی بتنی، برای تامین ایمنی خود در برابر نیروهای جانبی ناشی از شرایط محیطی، به وزن خود متکی هستند. از این رو این نوع سکوها برای مناطق دارای خاک های با بستر مستحکم، مناسب می باشند. در ضمن، ساخت این نوع سکوها مستلزم وجود مکان های قابل استفاده در بنادر مورد نظر برای ساخت می باشد. برای ساخت چنین سکوهایی، در ابتدا یک سد برای ایجاد سکویی خارج از آب جهت قالب گیری پایه بتنی (base) ساخته می شود. سپس سد باز شده و پایه در آب شناور می گردد و در آنجا ساخت ستون ها آغاز می شود. در خلال این فرآیند، پایه به تدریج در آب فرو می رود. پس از اتمام قالب گیری ستون ها، آنها بیشتر در آب فرو برده می شوند تا شناور شدن بخش روی آب (topside) ممکن گردد. در نهایت کل مجموعه جهت آمادگی برای انتقال به محل نصب سکو، روی آب ظاهر می شود و توسط چندین شناور یدک کش به محل نصب منتقل می گردد.
سکوی Troll؛ بزرگترین سکوی ثقلی دنیا
سکوی Troll که یک سکوی گازی در میدان Troll در ساحل غربی نروژ است و آخرین سکوی ساخته شده در کلاس سکوهای ثقلی می باشد در چنان ابعاد و اندازه های بزرگی ساخته شده که از سوی سازندگان آن هشتمین عجایب دنیا نامیده می شود. جالب است بدانید این سکو بلندترین سازه ای است که تاکنون در روی کره زمین از یک مکان به مکان دیگر منتقل شده است. این سازه با 430 متر ارتفاع، یک میلیون تن وزن در 303 متر عمق آب نصب گردید و کلیه غول های بتنی اولیه از قبیل برنت جی، گالفکس و دراگن را که به ترتیب در آبهایی به عمق 140، 216 و 251 متر نصب شده بودند را پشت سر گذاشت. به منظور درک بهتر سایز سکوی Troll کافیست بدانید که با ارتفاع 430 متری اش، 120 متر از برج ایفل بلندتر است و بلندترین نقطه آن (نوک مشعل) 170 متر بالای سطح آب می باشد. این در حالی است که سکوی نصب شده بر روی پایه¬های بتنی 170 متر طول و 22500 تن وزن دارد و زیرسازه بتنی آن نیز از 245 هزار متر مکعب بتن تشکیل شده و 656 هزار تن وزن دارد. برای انتقال این سکوی عظیم الجثه به محل نصب از 12 یدک کش استفاده شد و فاصله پایه سکو با بستر دریا در تمام مسیر انتقال تنها چند متر بوده و علی رغم وزن یک میلیون تنی آن، متخصصان توانستند سکو را در فاصله 30سانتی متری از محل مورد نظر قرار دهند. از این سکو که ظرفیت بخش مسکونی آن 108 نفر می باشد در مجموع 39حلقه چاه تولید حفاری گردید و طبق برنامه هر چاه روزانه 8/2 میلیون متر مکعب گاز تولید می نماید.
مزایای سکوهای ثقلی به جکت های فولادی
اگر چه سکوهای ثقلی بتنی نسبت به سکوهای فولادی گرانتر هستند اما این سکوها برای استخراج و ذخیره نفت در میادینی که از وضعیت جوی پایداری برخوردار نمی باشند و خاک بستر دریا در آن مناطق سست و ناپایدار می باشد، یک گزینه ایده آل محسوب می شوند. مزیت دیگر این نوع سکو ساخت در ساحل و تست قبل از به آب اندازی است. بدین ترتیب نصب سکو تنها نیازمند وارد کردن آب به مخازن مخصوص و پا برجا کردن آن به کف دریا خواهد بود که همین مساله زمان نصب را بشدت در محیط ناپایداری مانند دریای شمال کاهش داده و همین امر از بروز احتمال خطر بشدت می کاهد. این در حالی است که جکت ها بر روی خشکی ساخته و بصورت افقی کشیده شده و پس از به آب اندازی و استقرار در دریا باید پایل کوبی شوند که همین مرحله آخر به زمان زیادی نیاز دارد. مساله زمان در نصب سکوهای دریای شمال از آن جهت حائز اهمیت می باشد که فصل مناسب کاری مناسب در این منطقه در تابستان، ماکزیمم به مدت پنج ماه از ماه می تا اکتبر می باشد و در این مدت باید دریا آرام باشد تا بتوان نصب سکو را انجام داد. این شرایط جوی احتمال نصب یک سکوی شمعی بزرگ با ارتفاع بیش از 100 متر در یک فصل را بعید می سازد. اما علاوه بر عوامل زمان و هزینه، در معرض این خطرات بودن نیز خیلی اهمیت دارد. زیرا پس از به آب اندازی و در محل قرار دادن جکت های شابلونی عظیم، سازه 100 درصد مصون از خطر نمی باشد چرا که در هر لحظه وقوع طوفان می تواند عملیات را بر هم زند و جکت پایل کوبی نشده را در معرض خطر غرق شدن قرار دهد. یکی دیگر از مزایای سکوهای ثقلی بتنی به سکوهای فولادی آسیب پذیری کمتر بتن در مقابل خوردگی است. جالب است بدانید مطالعات انجام شده بر روی سکوهایی که در ساخت آنها از بتن استفاده شده نشان داده که این سازه ها تا به امروز آب دریا تاثیری بر آن نداشته، در حالیکه سازه های فولادی در طول حیات خود دچار خوردگی زیادی شده و نیاز به محافظت، تعمیر و تعویض المان های مختلف خواهند داشت
معایب استفاده از سکوهای ثقلی بتنی
هر چند مواردی نظیر کارکرد در شرایط بد جوی، ذخیره سازی نفت، ساخت کل سکو در ساحل و کنار اسکله، خوردگی اندک، حذف شمع کوبی و هزینه اندک تعمیر و نگهداری از مهمترین مزایای استفاده از سکوهای ثقلی به جکت های فولادی می باشد اما این سکوها نیز از معایبی برخوردارند که مهمترین آنها استفاده از فولاد زیاد در داخل بتن، نشست و فرو رفتن سازه در کف دریا، نیاز به زیرسازی در بستر دریا، نشت نفت از درزهای مخازن بتنی و نهایتا قیمت بسیار بالا نسبت به سکوهای فولادی می باشد. این در حالی است که هنوز راه حل مناسبی جهت از بین بردن سکوهای فوق پس از پایان دوره بهره برداری پیدا نشده است.