سکوی FLNG شل پرلود چیست؟ آشنایی با بزرگ‌ترین تأسیسات شناور تولید گاز جهان

شل پرلود (Shell Prelude FLNG) نخستین تأسیسات شناور تولید گاز طبیعی مایع در مقیاس بسیار بزرگ است که توان انجام تمام مراحل استخراج، فرآوری، مایع‌سازی، ذخیره‌سازی و صادرات گاز را روی یک سازه دریایی فراهم می‌کند. برخلاف سکوهای متداول که تنها گاز را استخراج و از طریق خطوط لوله به پالایشگاه‌های ساحلی منتقل می‌کنند، پرلود در عمل یک کارخانه کامل شناور است که بدون نیاز به زیرساخت‌های ساحلی، محصول نهایی را برای صادرات آماده می‌کند.

توسعه چنین سکویی پاسخی به چالش میدان‌های گازی دورافتاده بود؛ میدان‌هایی که احداث خط لوله یا ساخت پالایشگاه در خشکی برای آن‌ها توجیه اقتصادی نداشت. با استقرار مستقیم کارخانه روی میدان گازی، هزینه انتقال کاهش پیدا می‌کند و بهره‌برداری از ذخایری که سال‌ها بدون استفاده باقی مانده بودند، امکان‌پذیر می‌شود.

فناوری FLNG چیست و چگونه عمل می‌کند؟

FLNG مخفف عبارت Floating Liquefied Natural Gas یا «تأسیسات شناور تولید گاز طبیعی مایع» است. این فناوری مجموعه‌ای از تجهیزات استخراج، جداسازی، تصفیه، مایع‌سازی، ذخیره‌سازی و بارگیری گاز را روی یک سازه شناور متمرکز می‌کند. در روش‌های سنتی، گاز استخراج‌شده باید از طریق خطوط لوله صدها کیلومتر به پالایشگاه‌های ساحلی منتقل شود، اما فناوری FLNG این وابستگی را از بین برده است.

ابتدا گاز از چاه‌های زیر بستر دریا استخراج می‌شود و از طریق رایزرها و خطوط انتقال به سکو می‌رسد. در ادامه، ناخالصی‌هایی مانند آب، دی‌اکسید کربن، سولفید هیدروژن و ترکیبات سنگین از آن حذف می‌شوند. سپس گاز وارد واحدهای سرمایشی چندمرحله‌ای می‌شود تا دمای آن به حدود منفی ۱۶۲ درجه سانتی‌گراد برسد. در این دما، حجم گاز حدود ۶۰۰ برابر کاهش پیدا می‌کند و به مایع تبدیل می‌شود. در پایان، LNG تولیدشده در مخازن بزرگ عایق‌شده ذخیره شده و هنگام ورود کشتی‌های مخصوص، عملیات بارگیری انجام می‌شود.

محل استقرار سکوی FLNG شل پرلود در آب‌های استرالیا

سکوی FLNG شل پرلود در میدان گازی Prelude در حوضه براوز، در شمال غربی استرالیا مستقر شده است. منطقه در آب‌های عمیق اقیانوس هند قرار دارد و صدها کیلومتر با نزدیک‌ترین بندر فاصله دارد. موقعیت جغرافیایی میدان یکی از دلایل اصلی انتخاب فناوری FLNG بود، زیرا انتقال گاز به خشکی از طریق خط لوله، سرمایه‌گذاری بسیار سنگینی نیاز داشت.

استقرار کارخانه روی خود میدان گازی باعث شده استخراج و صادرات گاز بدون وابستگی به پالایشگاه‌های ساحلی انجام شود. همچنین در صورت توسعه میدان‌های مجاور، بخشی از زیرساخت موجود می‌تواند برای آن‌ها نیز مورد استفاده قرار گیرد.

ابعاد و وزن سازه

از نظر ابعاد، شل پرلود یکی از بزرگ‌ترین سازه‌های شناور ساخته‌شده به دست انسان است. طول آن حدود ۴۸۸ متر و عرض آن نزدیک به ۷۴ متر است؛ ابعادی که از بسیاری از ناوهای اقیانوس‌پیما نیز فراتر می‌رود.

وزن کامل این مجموعه هنگام بهره‌برداری بیش از ۶۰۰ هزار تن برآورد می‌شود. بخش عمده این وزن مربوط به تجهیزات فرآوری، مخازن ذخیره LNG، سامانه‌های تولید برق، تجهیزات ایمنی، خطوط لوله، کمپرسورها و تأسیسات جانبی است. طراحی بدنه به گونه‌ای انجام شده که بتواند این وزن عظیم را در شرایط سخت دریایی برای دهه‌ها تحمل کند.

ظرفیت تولید گاز طبیعی مایع

شل پرلود تنها برای تولید LNG ساخته نشده و هم‌زمان چند محصول مختلف را تولید می‌کند. ظرفیت اسمی این مجموعه شامل موارد زیر است:

• حدود ۳٫۶ میلیون تن گاز طبیعی مایع (LNG) در سال
• حدود ۱٫۳ میلیون تن میعانات گازی در سال
• حدود ۴۰۰ هزار تن گاز مایع (LPG) در سال

فرآیند استخراج و فرآوری گاز

تولید از چاه‌هایی آغاز می‌شود که در اعماق بستر دریا حفاری شده‌اند. گاز استخراج‌شده از طریق خطوط انتقال زیرآبی به سکو می‌رسد و در نخستین مرحله، مواد همراه مانند آب، ماسه و میعانات از آن جدا می‌شوند.

سپس واحدهای فرآوری، ترکیباتی را که می‌توانند باعث خوردگی تجهیزات یا یخ‌زدگی در فرآیند مایع‌سازی شوند حذف می‌کنند. گاز پس از عبور از این مراحل، به واحدهای فشرده‌سازی و سپس سامانه‌های سرمایشی منتقل می‌شود تا برای تبدیل به LNG آماده باشد. تمام فرآیند به‌صورت پیوسته و با سامانه‌های کنترل هوشمند پایش می‌شود تا کیفیت محصول در تمام ساعات شبانه‌روز ثابت بماند.

سیستم مایع‌سازی LNG روی سکو

بخش مایع‌سازی مهم‌ترین قسمت عملیاتی سکوی FLNG شل پرلود محسوب می‌شود. در این سامانه، چند مدار سرمایشی با استفاده از مبردهای مختلف به‌صورت مرحله‌ای دمای گاز را کاهش می‌دهند. این روش باعث افزایش راندمان و کاهش مصرف انرژی نسبت به کاهش ناگهانی دما می‌شود.

پس از تبدیل گاز به مایع، LNG وارد مخازن بزرگی می‌شود که دارای دیواره‌های چندلایه و عایق حرارتی هستند. مخازن تبخیر طبیعی مایع را به حداقل می‌رسانند و هر مقدار گاز تبخیرشده نیز دوباره وارد چرخه فرآوری می‌شود تا کمترین میزان اتلاف انرژی رخ دهد.

روش انتقال LNG به کشتی‌ها

پس از تکمیل فرآیند مایع‌سازی، LNG در مخازن عایق‌شده سکو ذخیره می‌شود تا زمان بارگیری فرا برسد. انتقال این محصول تنها در شرایط مناسب جوی انجام می‌شود، زیرا کوچک‌ترین نوسان غیرعادی میان سکو و کشتی می‌تواند بر ایمنی عملیات اثر بگذارد. به همین دلیل، پیش از آغاز بارگیری، سرعت باد، ارتفاع موج، جهت جریان آب و وضعیت پهلوگیری به‌صورت پیوسته بررسی می‌شود.

هنگامی که کشتی حمل LNG در موقعیت تعیین‌شده قرار گرفت، بازوهای بارگیری یا شیلنگ‌های ویژه با سامانه‌های قفل ایمن به آن متصل می‌شوند. خطوط انتقال به گونه‌ای طراحی شده‌اند که دمای بسیار پایین LNG را حفظ کنند و در برابر انقباض ناشی از سرما دچار آسیب نشوند. سامانه‌های کنترلی نیز در تمام مدت، فشار، دبی، دما و نشتی احتمالی را پایش می‌کنند و در صورت مشاهده هرگونه ناهنجاری، جریان انتقال در چند ثانیه متوقف می‌شود.

سیستم لنگر و تثبیت سکو

با وجود ابعاد عظیم، شل پرلود به بستر دریا متصل شده و در طول سال جابه‌جا نمی‌شود. پایداری به کمک سامانه‌ای موسوم به برجک لنگر یا Turret Mooring فراهم شده است؛ سازه‌ای استوانه‌ای که در بخش جلویی سکو قرار دارد و مجموعه‌ای از زنجیرها و کابل‌های فولادی را به بستر دریا متصل می‌کند.

ویژگی مهم این سامانه آن است که بدنه سکو می‌تواند پیرامون برجک آزادانه بچرخد و همواره در مناسب‌ترین زاویه نسبت به باد، موج و جریان آب قرار گیرد. این قابلیت، نیروهای وارد بر بدنه را به شکل محسوسی کاهش می‌دهد و از وارد شدن تنش اضافی به خطوط انتقال زیرآبی جلوگیری می‌کند. به همین دلیل، حتی در شرایط متغیر دریایی نیز سکو بدون نیاز به جابه‌جایی در محل خود باقی می‌ماند.

مقاومت سازه در برابر امواج و طوفان

طراحی سکوی FLNG شل پرلود بر پایه شرایط آب‌وهوایی شمال غرب استرالیا انجام شده؛ منطقه‌ای که هر سال در معرض طوفان‌های گرمسیری و امواج سنگین قرار می‌گیرد. مهندسان در زمان طراحی، رفتار سازه را با استفاده از مدل‌های هیدرودینامیکی و آزمایش‌های متعدد شبیه‌سازی کردند تا بدنه بتواند بارهای ناشی از امواج، باد و جریان‌های شدید را تحمل کند.

بدنه فولادی، تقسیم مناسب وزن تجهیزات، سامانه لنگر چرخان و کنترل دائمی وضعیت سکو باعث می‌شود نیروهای واردشده به شکل یکنواخت توزیع شوند. هنگام نزدیک شدن طوفان نیز بخشی از عملیات تولید متوقف شده و تجهیزات حساس در وضعیت ایمن قرار می‌گیرند تا احتمال آسیب به حداقل برسد. همین مجموعه اقدامات باعث شده شل پرلود برای فعالیت بلندمدت در یکی از سخت‌ترین محیط‌های دریایی جهان آماده باشد.

امکانات اقامتی کارکنان

کارکنانی که در شیفت‌های چند هفته‌ای روی سکو فعالیت می‌کنند، به مجموعه‌ای از امکانات رفاهی و خدماتی دسترسی دارند، از جمله:

• اتاق‌های اقامتی مجهز
• رستوران و آشپزخانه صنعتی
• درمانگاه و مرکز فوریت‌های پزشکی
• سالن ورزش و بدنسازی
• اتاق استراحت و فضای تفریح
• اتاق کنترل و مرکز ارتباطات
• محل فرود بالگرد برای جابه‌جایی نیروها

تعداد نیروهای شاغل روی سکوی FLNG شل پرلود

تعداد کارکنان حاضر روی سکو بسته به شرایط عملیاتی و برنامه‌های تعمیرات تغییر می‌کند، اما در زمان بهره‌برداری معمولاً حدود ۲۰۰ نفر به‌صورت هم‌زمان روی سکو حضور دارند. این نیروها تنها به اپراتورهای تولید محدود نمی‌شوند و طیف گسترده‌ای از متخصصان در بخش‌های مختلف فعالیت می‌کنند.

• مهندسان فرآیند
• مهندسان مکانیک و برق
• کارشناسان ابزار دقیق
• اپراتورهای واحدهای تولید
• متخصصان ایمنی و آتش‌نشانی
• تیم تعمیرات و نگهداری
• پزشک و کادر درمان
• کارکنان خدمات و پشتیبانی
• گروه تدارکات و لجستیک

مقایسه با دیگر سکوهای FLNG جهان

مهم‌ترین تفاوت‌های شل پرلود

• ظرفیت تولید LNG حدود ۳.۶ میلیون تن در سال
• تولید هم‌زمان LNG، LPG و میعانات گازی
• طول ۴۸۸ متر؛ بزرگ‌تر از تمام سکوهای FLNG عملیاتی
• وزن عملیاتی بیش از ۶۰۰ هزار تن
• ظرفیت ذخیره‌سازی بیش از ۲۲۰ هزار مترمکعب LNG
• طراحی‌شده برای فعالیت مداوم حدود ۲۵ سال بدون انتقال به خشکی
• بهره‌برداری در میدان گازی Prelude در فاصله حدود ۴۷۵ کیلومتری از ساحل استرالیا
• استفاده از سامانه Turret Mooring برای چرخش آزاد سکو در برابر باد و امواج
• یکی از پیچیده‌ترین کارخانه‌های شناور فرآوری گاز ساخته‌شده تاکنون