خط الأنابيب البحري، المعروف أيضًا باسم خط الأنابيب البحرية الخارجية، هو طول من الأنابيب يتم وضعه على قاع البحر أو تحته. يُستخدم لنقل النفط أو الغاز عبر مسافات طويلة. تحت القاع المظلم للبحر، توجد شبكة واسعة من خطوط الأنابيب البحرية. في هذا المقال، سنقوم بتحليل هذه الشبكة ونستكشف ما يشكلها وكيف يعمل التركيب البحري.
أنظمة خطوط الأنابيب البحرية المبسطة
لنبدأ بالمنظور الأكثر بساطة قبل النظر في الجوانب الأكثر تعقيدًا. رأس البئر هو المكان الذي يخرج منه النفط أو الغاز من الأرض. الأنابيب التي تنقل النفط أو الغاز إلى مرافق المعالجة على الشاطئ أو في البحر تسمى خطوط التدفق، والمعروفة أيضًا باسم خطوط الإنتاج أو خطوط الحقل الداخلية.
خطوط أنابيب التصدير مسؤولة عن نقل النفط أو الغاز المعالج من منصة الإنتاج إلى المرافق البرية والبحرية. خطوط أنابيب النقل تحمل النفط أو الغاز من ساحل إلى آخر، بشكل أساسي لأغراض التجارة.
ومع ذلك، هذه نظرة مبسطة للغاية لخطوط الأنابيب البحرية.
مكونات نظام خطوط الأنابيب البحرية
في الواقع، لا يوجد شيء اسمه خط أنابيب مستقيم واحد يتعامل مع كل شيء. إنه في الواقع يتضمن نظامًا شاملاً مع مكونات متعددة مترابطة.
لنفحص النظام بدءًا من البئر حيث يخرج النفط. عندما يتم استغلال خزان مكتشف حديثًا، يتدفق النفط تحت ضغط عالٍ للغاية. يتم تركيب شجرة بحرية لتنظيم الضغط والتحكم في تدفق النفط.
يربط الموصل القافز النفط وينقله من الشجرة البحرية إلى مجمع الإنتاج. في الإعداد النموذجي، قد يكون هناك ستة آبار متصلة بمجمع واحد.
يجمع مجمع الإنتاج ويوجه السوائل من آبار متعددة إلى خط تدفق واحد أو أكثر.
يعمل PLET (إنهاء نهاية خط الأنابيب) كنقطة توصيل بين أنبوبين.
PLEM (مجمع نهاية خط الأنابيب) مشابه لـ PLET، لكنه يمكن أن يربط ويوزع التدفق من أكثر من خطي أنابيب.
قد يتم تركيب مضخة تعزيز بحرية عندما يكون للخزان طاقة منخفضة أو ضغط غير كافٍ. تزيد محطة الضخ من معدل التدفق للحفاظ على كفاءة الإنتاج.
من المجمع، تتصل خطوط التدفق بالأنابيب الرأسية المعروفة باسم الناهضات، التي تنقل النفط إلى الأعلى إلى منصة الإنتاج.
أنظمة الطاقة والتحكم في خطوط الأنابيب البحرية
جميع مكونات التركيب البحري هذه تتطلب طاقة لتعمل. بدون طاقة، لن تكون سوى هياكل معدنية عديمة الفائدة على قاع المحيط.
لتوفير الطاقة لهذه المعدات، يتم تركيب كابل كبير يُعرف بالسري. داخل السري، هناك عدة مكونات تخدم وظائف مختلفة: كابلات الجهد العالي، والكابلات الكهربائية، وكابلات الألياف الضوئية، وخطوط السوائل الكيميائية، وخطوط السوائل الهيدروليكية.
يتصل السري بوحدة SCM (وحدة التحكم البحرية)، والتي تتصل بعد ذلك بـ SDU (وحدة التوزيع البحرية)، لتوزيع الطاقة وإشارات التحكم إلى بقية النظام البحري.
توسيع شبكة خطوط الأنابيب البحرية
لنوسع الشبكة لتشمل مواقع حفر جديدة في المنطقة المجاورة. قد يكون لموقع الإنتاج خطوط تدفق متعددة متصلة بأكثر من منصة واحدة لزيادة قدرة الإنتاج.
بدلاً من ذلك، يمكن أن يتصل خط التدفق مباشرة بمنشأة برية. في بعض الحالات، لتوفير التكاليف من بناء منشأة معالجة جديدة، يتم استخدام الربط البحري الخلفي – وهي عملية تربط موقع إنتاج جديد بالبنية التحتية للمنصة الموجودة.
خطوط أنابيب التصدير والنقل
بالانتقال إلى خطوط أنابيب التصدير: إذا كان على كل منصة بناء خطوط أنابيب التصدير الخاصة بها للوصول إلى المرافق البرية، فسيؤدي ذلك إلى تكاليف أعلى بكثير.
بدلاً من ذلك، يوجد عادةً خط أنابيب تصدير رئيسي، وتتصل كل منصة به من خلال خطوط فرعية. خطوط أنابيب التصدير لا تنقل النفط فقط إلى المرافق البرية ولكن يمكنها أيضًا نقل النفط إلى سفن FSO (التخزين والتفريغ العائم) وناقلات النفط.
بالنسبة لخطوط أنابيب النقل، قد تندمج خطوط متعددة من نقاط انطلاق مختلفة في خط نقل واحد ثم تنقسم إلى خطوط متعددة تؤدي إلى وجهات مختلفة.
الآن لديك نظرة عامة على ما تستلزمه شبكة خطوط الأنابيب البحرية وكيف تترابط هذه الأنظمة لتشكل البنية التحتية لنقل النفط والغاز البحري.
تركيب خطوط الأنابيب البحرية
كيف يتم تركيب خطوط الأنابيب تحت الماء؟ لنفحص كيف يتم تركيب هذه الأنابيب تحت المحيط.
المركبات البحرية التي يتم التحكم فيها عن بعد (ROV)
في المياه الضحلة، يمكن للغواصين البشريين القيام بأعمال التركيب، ولكن كيف يتم تركيب خطوط الأنابيب تحت الماء في أعماق البحار؟ تعمل المركبات التي يتم التحكم فيها عن بعد ROV كقوة عاملة أساسية. يتم إنزال الأشجار البحرية والمجمعات والمعدات الكبيرة الأخرى إلى قاع البحر باستخدام الرافعات من السفن المتخصصة. تساعد المركبات ROV في وضع هذه الأجهزة بدقة على قاع البحر.
الأبعاد المادية لهذه الأجهزة كبيرة – غالبًا ما يبلغ ارتفاعها وعرضها عدة أمتار. يمكن أيضًا إنزال الموصلات القافزة، وهي أنابيب توصيل قصيرة، باستخدام الرافعات. ثم تقوم المركبات ROV بتوصيل الكابلات والوصلات الهيدروليكية اللازمة لإكمال التركيب.
إعداد ومسح قاع البحر
قبل وضع خط أنابيب طويل جدًا، يجب فحص قاع البحر وتحليله بشكل شامل.
سطح قاع البحر ليس دائمًا مسطحًا وموحدًا، لذا فإن اختيار المسار الأمثل لتركيب خط الأنابيب أمر بالغ الأهمية. أنشطة إعداد قاع البحر، مثل حفر الخنادق ووضع الصخور، ضرورية لإنشاء سطح مناسب لوضع الأنابيب.
هذه العملية مشابهة للأعمال الترابية التي يتم إجراؤها على الأرض، إلا أنها تحدث تحت الماء ويجب تنفيذها باستخدام أنواع مختلفة من المركبات التي يتم التحكم فيها عن بعد.
ما هي طرق تركيب خطوط الأنابيب؟
هناك نوعان رئيسيان من طرق تركيب خطوط الأنابيب المستخدمة لخطوط الأنابيب البحرية تحت الماء: تركيب السحب لأقسام الأنابيب القصيرة، وطرق S-lay وJ-lay لوضع خطوط أنابيب طويلة جدًا.
طريقة S-lay لتركيب خطوط الأنابيب البحرية
لنركز على طريقة S-lay، والتي هي واحدة من أكثر طرق تركيب خطوط الأنابيب البحرية شيوعًا.
يتكون خط الأنابيب الطويل من العديد من أقسام الأنابيب الأقصر الملحومة معًا. على سبيل المثال، يبلغ طول قسم الأنبوب النموذجي 12 مترًا وقطره 1 متر، مصنوع من الفولاذ ومغطى بالخرسانة المسلحة للحماية والوزن.
تعطي طبقة الخرسانة خط الأنابيب مظهره المميز على قاع البحر. يتم لحام الأنابيب الفردية بعناية معًا، ويتم فحص اللحامات وتغطيتها لضمان عدم وجود احتمال للتسرب.
سفينة وضع خطوط الأنابيب البحرية
يستخدم التركيب سفينة متخصصة لوضع الأنابيب. يتم تصنيع الأنابيب على الشاطئ وتحميلها على السفينة. تقوم سفن الإمداد باستمرار بتسليم أنابيب إضافية للحفاظ على العمليات المستمرة. يتم لحام كل قسم من الأنابيب بالقسم الموضوع سابقًا ثم يتم إنزاله ببطء إلى قاع البحر بطريقة متحكم فيها.
بمجرد أن يبدأ تركيب خط أنابيب HDPE البحري أو وضع خطوط الأنابيب الفولاذية، يجب أن تستمر السفينة في العمليات حتى اكتمال البناء. هذا يعني أنه لا يمكن أن تكون هناك فترات راحة طويلة، حتى لو واجهت السفينة ظروف عاصفة.
إذا توقفت السفينة لفترة طويلة جدًا، فقد ينكسر خط الأنابيب المعلق وينهار بسبب التوتر المفرط وإجهاد الانحناء.
نقطة الهبوط – حيث يتلامس الأنبوب مع قاع البحر – يتم وضعها بالقرب من قسم خط الأنابيب الموضوع سابقًا. يتم قياس قسم الأنبوب النهائي وقطعه إلى الطول المطلوب، ثم يتم توصيله باستخدام موصلات ميكانيكية أو طرق لحام تحت الماء لإكمال الربط.
يتم وضع كابلات السري من سفينة وضع الكابلات المجهزة ببكرة عملاقة تدفع السري بينما تتحرك السفينة على طول المسار المخطط له.
إصلاح وصيانة خطوط الأنابيب البحرية
تتعرض خطوط الأنابيب للضرر الخارجي مع مرور الوقت وتتطلب الإصلاح عند المساس بسلامتها. تبدأ عملية إصلاح خطوط الأنابيب البحرية برفع القسم التالف باستخدام الرافعات البحرية أو معدات الرفع المتخصصة.
يتم تركيب مشابك الإصلاح حول المنطقة التالفة، ويتم حفر ثقوب في الأنبوب للسماح بالوصول. يتم تركيب أنبوب تحويلي لإعادة توجيه تدفق النفط حول القسم التالف. يتم إغلاق الصمامات على جانبي المنطقة التالفة لعزل القسم ووقف تدفق النفط.
يتم غسل النفط المتبقي داخل القسم التالف بالكامل. ثم يتم قطع قسم الأنبوب التالف واستبداله بقسم جديد. بعد اكتمال الإصلاح وفحصه، يتم فتح صمامات العزل لاستعادة تدفق النفط الطبيعي عبر خط الأنابيب المُصلح.
الخلاصة
كيف يتم تركيب خطوط الأنابيب تحت الماء؟ إن فهم التركيب البحري وكيفية وضع خطوط الأنابيب البحرية يوفر نظرة ثاقبة للبنية التحتية المعقدة التي تدعم نقل الطاقة العالمي. من تصميم خطوط الأنابيب البحرية وتحليلها وتركيبها إلى تشغيل خطوط الأنابيب البحرية والصيانة في النهاية، تتطلب كل مرحلة خبرة متخصصة.
يعكس راتب مهندس خطوط الأنابيب البحرية التعقيد التقني لهذا العمل، حيث يجب على المحترفين في هذا المجال إتقان تخصصات متعددة، بما في ذلك الهندسة الإنشائية وديناميكيات الموائع وعمليات المياه العميقة. سواء كان العمل على طرق تركيب خطوط الأنابيب البحرية الجديدة أو إجراء إصلاح خطوط الأنابيب البحرية، فإن هذه الأنظمة تمثل بعض الإنجازات الهندسية الأكثر تحديًا في صناعة الطاقة البحرية.