پلتفرم شل پرلود یک واحد شناور مایعسازی گاز طبیعی (FLNG) است که توسط شرکت شل در سال ۲۰۱۲ سفارش داده شد و توسط کنسرسیوم تکنیپ-سامسونگ در کره جنوبی ساخته شد. این پلتفرم با طول ۴۸۸ متر، عرض ۷۴ متر و ارتفاع ۹۷ متر، وزنی معادل ۶۰۰ هزار تن دارد و به عنوان اولین واحد شناور مایعسازی گاز طبیعی تجاری جهان، در حوضه براوز استرالیا مستقر شده است. پرلود با تمرکز بر استخراج، پردازش و مایعسازی گاز طبیعی در محل، هزینههای حمل گاز خام را حذف کرده و تولید سالانه ۳.۶ میلیون تن گاز طبیعی مایعشده را ممکن میسازد. این پروژه، با سرمایهگذاری ۱۲ میلیارد دلار، در سال ۲۰۱۳ راهاندازی شد و پس از سفری ۵۹۰۰ کیلومتری، در سپتامبر ۲۰۱۷ در محل عملیات لنگر انداخت.
پلتفرم نفتی نیمهشناور شل پرلود نه تنها ظرفیت تولید بالایی دارد، بلکه با فناوریهای پیشرفته مانند سیستمهای پردازش سرمایشی و کمپرسورهای غولپیکر، گاز را به گاز طبیعی مایعشده، اتان و LPG تبدیل میکند. از دسامبر ۲۰۱۸ وارد فاز تولید شد و اولین محموله گاز طبیعی مایعشده را در ژوئن ۲۰۱۹ تحویل داد، که بیش از ۱.۳ میلیون تن اتان و ۳۸۰ هزار تن LPG در سال تولید میکند. چالشهای ساخت شامل مدیریت وزن عظیم و ثبات در اقیانوس آرام بود، اما موفقیت پرلود، راه را برای پروژههای مشابه مانند واحد شناور مایعسازی گاز طبیعی در اندونزی باز کرد.
معرفی پلتفرم نفتی نیمهشناور شل پرلود
پلتفرم شل پرلود یک پلتفرم نفتی نیمهشناور (Semi-Submersible) است که برای استخراج نفت و گاز در آبهای عمیق طراحی شده است. این پلتفرم با داشتن بخشهای شناور و ثابت، پایداری بیشتری در برابر امواج و شرایط نامساعد دریایی دارد و میتواند عملیات حفاری و تولید را به صورت همزمان انجام دهد. طراحی نیمهشناور امکان جابجایی محدود را فراهم میکند تا در مواقع اضطراری یا تعمیرات، انتقال به موقعیتهای دیگر امکانپذیر باشد.
پلتفرم نفتی نیمهشناور شل پرلود با تجهیزاتی مانند دکلهای حفاری، خطوط لوله زیردریایی و سیستمهای بارگیری نفت، عملکرد تولیدی پایداری ارائه میدهد. همچنین سیستمهای کنترل خودکار و مانیتورینگ شل پرلود به اپراتورها اجازه میدهند که فشار، دما و جریان تولید را به صورت لحظهای بررسی کنند و عملیات ایمن و بهینه داشته باشند.
پلتفرم نیمهشناور چیست و چگونه عمل میکند؟
پلتفرم نیمهشناور نوعی سازه فراساحلی شناور است که برای عملیات در آبهای عمیق (تا ۲۰۰۰ متر) طراحی شده است. با غوطهوری جزئی در آب، ثبات بالایی در برابر امواج و باد فراهم میکند. این پلتفرمها شامل یک بدنه پایین مستطیلشکل (پونتون) و ستونهای عمودی (معمولاً دو یا چهار) هستند که وزن را توزیع کرده و شناوری را حفظ میکنند. عملکرد بر پایه اصل آرشمیدس استوار است، جایی که پونتون غوطهور حجم آب جابهجا کرده و نیروی شناوری ایجاد میکند، در حالی که ستونها ارتفاع بالای آب را تضمین میکنند. نیمهشناورها برای حفاری، تولید نفت/گاز یا واحد شناور مایعسازی گاز طبیعی مناسباند و با سیستم بالاست کنترل، تعادل را در شرایط طوفانی حفظ میکنند.
در پلتفرم نفتی نیمهشناور شل پرلود، ساختار نیمهشناور با پونتون ۳۳۵ متری و دو ستون دوگانه، وزن ۶۰۰ هزار تنی را تحمل میکند و در عمق ۲۵۰ متری حوضه براوز، ثبات را با غوطهوری ۱۵ متری پونتون حفظ میکند. سیستمهای پمپ بالاست، حجم آب داخل را تنظیم کرده و زاویه کج شدن را به کمتر از ۵ درجه محدود میکند. این طراحی، عملیات مداوم در امواج ۱۴ متری را ممکن میسازد و با لنگراندازی، موقعیت را ثابت نگه میدارد. نیمهشناورها نسبت به پلتفرمهای جکآپ انعطافپذیرترند و در مقایسه با کشتیهای واحد شناور تولید، ذخیره و بارگیری نفت (FPSO)، ثبات بیشتری در بادهای شدید دارند.
ظرفیت تولید نفت و گاز در پلتفرم شل پرلود
ظرفیت تولید پرلود شامل ۳.۶ میلیون تن گاز طبیعی مایعشده در سال است، که معادل گاز خام ۸.۹ میلیون مترمکعب در روز میشود و برای تأمین نیاز ۱۷۵ هزار خانوار کافی است. همچنین، ۱.۳ میلیون تن اتان و ۳۸۰ هزار تن LPG سالانه تولید میکند، در حالی که میعانات ۱.۶ میلیون بشکه در سال (۳۶ هزار بشکه در روز) استخراج مینماید. این ظرفیت، از ۳۲ چاه زیرآبی در میدان تورتیس و باراکودا تأمین میشود و با ۸ کمپرسور غولپیکر، گاز را به فشار ۲۵۰ بار میرساند. از شروع عملیات در ۲۰۱۸، پرلود بیش از ۲۰ میلیون تن گاز طبیعی مایعشده تحویل داده است.
پردازش در پلتفرم شل پرلود با سیستمهای سرمایشی به دمای منفی ۱۶۲ درجه سلسیوس، گاز را مایع میکند و حجم را ۶۰۰ برابر کاهش میدهد. اتان برای صنایع پتروشیمی و LPG برای سوخت استفاده میشود، در حالی که میعانات به کشتیهای تانکر منتقل میگردد. چالشهای ظرفیت شامل نگهداری کمپرسورها در محیط دریایی است، اما فناوری شل، بازده ۹۲ درصدی را تضمین میکند. این ظرفیت، پرلود را به بزرگترین واحد شناور مایعسازی گاز طبیعی جهان تبدیل کرده و سهم شل در بازار گاز طبیعی مایعشده آسیا را ۱۰ درصد افزایش داده است.
ویژگیهای ساختاری و اسکلت پلتفرم
اسکلت پلتفرم شل پرلود از فولاد با استحکام بالا (HY-80) ساخته شده و شامل پونتون مستطیل ۳۳۵ در ۵۰ متری، دو ستون دوگانه ۵۵ متری و عرشه فوقانی ۴۸۸ متری است، که کل سازه را به یک کارخانه شناور تبدیل میکند. ستونها با دیوارههای دوجداره و محفظههای ضدآب، بار امواج را توزیع کرده و زاویه کج را کنترل مینمایند. عرشه شامل ۴ ماژول پردازش (با وزن هر کدام ۲۵ هزار تن) برای مایعسازی، جداسازی و ذخیرهسازی است، در حالی که اسکلت با جوشکاری لیزری و پوششهای ضدخوردگی، دوام ۲۵ ساله را تضمین میکند.
ویژگیهای ساختاری شامل ۲۶ مخزن گاز طبیعی مایعشده با ظرفیت ۴۸۰ هزار مترمکعب (بزرگترین در جهان) و سیستمهای لولهکشی ۱۰۰ کیلومتری است. ستونها با بالابرهای هیدرولیکی تنظیم میشوند و اسکلت با حسگرهای ارتعاش، سلامت را نظارت میکند. ساخت در دو سایت سامسونگ (پونتون) و تکنیپ (عرشه) با ۱۷۵ هزار تن فولاد انجام شد و وزن کل، آن را به سنگینترین شیء ساختهشده توسط انسان تبدیل کرد. این اسکلت، عملیات در طوفانهای سایکلونیک را ممکن میسازد.
نحوه نصب و انتقال به محل عملیات
نصب پلتفرم نیمهشناور شل پرلود در دو فاز ساخت و ادغام انجام شد؛ پونتون در آوریل ۲۰۱۳ در جئهجین کره راهاندازی گردید و عرشه فوقانی در جولای ۲۰۱۴ بر روی آن قرار گرفت. انتقال با ۷۲ پارهلنگر و ۵ کشتی غولپیکر (مانند Blue Marlin) در اکتبر ۲۰۱۴ آغاز شد، اما به دلیل مشکلات فنی تا ۲۰۱۷ به تأخیر افتاد. سفری ۵۹۰۰ کیلومتری از کره به داروین استرالیا، ۱۱ ماه طول کشید و با سرعت ۳ گره دریایی، در شرایط دریای آرام انجام شد. در محل، اتصال به خطوط زیرآبی و تستهای شناوری تکمیل گردید.
انتقال به محل عملیات در حوضه براوز (۲۰۰ کیلومتری ساحل) با موقعیتیابی GPS و بالاستگیری برای غوطهوری انجام شد. نصب لنگراندازی در سپتامبر ۲۰۱۷ با ۱۶ زنجیر لنگر و لولههای خلأ (ساکشن پایلز، لولههای خلأ ۱۰ متری) تکمیل شد، که موقعیت را در عمق ۲۵۰ متری ثابت نگه میدارد. کمیسیونینگ با تستهای ایمنی و تولید آزمایشی در ۲۰۱۸، پرلود را عملیاتی کرد.
لنگراندازی و ثبات شناوری
لنگراندازی پرلود با سیستم گسترده شامل ۴ گروه ۱۶ زنجیره لنگر (هر کدام ۷.۵ تن و طول ۱.۵ کیلومتر) است، که به لولههای خلأ فولادی (قطر ۷.۵ متر، عمق ۱۰ متر) متصل میشوند و موقعیت را در شعاع ۵۰ متری حفظ میکنند. این سیستم، در برابر باد ۲۲۰ کیلومتر بر ساعت و امواج ۱۴ متری مقاوم است و با قرقرههای برقی هیدرولیکی، تنش را تنظیم مینماید. ثبات شناوری با پونتون غوطهور ۱۵ متری و بالاست کنترل ۲۰۰ هزار مترمکعبی، زاویه کج را به ۳ درجه محدود میکند.
ثبات پلتفرم نفتی نیمهشناور شل پرلود با حسگرهای موج و ژیروسکوپ، به طور خودکار تنظیم میشود و سیستم موقعیتیابی پویا (DP3) پشتیبان است. در طوفانها، پلتفرم شل پرلود به حالت بقا میرود و زنجیرهها را شل میکند. تستهای ۲۰۱۷ نشان داد ثبات ۹۹ درصدی دارد و لنگراندازی، عمر ۲۵ ساله را تضمین میکند.
تجهیزات فرآیند تصفیه و تبدیل گاز
گاز خام از ۳۲ چاه زیرآبی از طریق خطوط ۱۰۰ کیلومتری وارد میشود و در ابتدا در جداکنندههای سهمرحلهای، آب، میعانات و گاز را تفکیک میکند. سپس، گاز به واحدهای تصفیه اسید (برای حذف دیاکسید کربن و هیدروژن سولفید) و خشککننده (با مولکولارسیو) میرود، که خلوص را به ۹۹.۹۹ درصد میرساند. فرآیند اصلی مایعسازی با چرخه سرمایشی پروپان پیشسرد (C3MR) انجام میشود، که گاز را در مبدلهای حرارتی به دمای منفی ۱۶۲ درجه سلسیوس میرساند و حجم را ۶۰۰ برابر کاهش میدهد. این تجهیزات، با ۴ ماژول پردازش (هر کدام ۲۵ هزار تن)، بازده ۹۲ درصدی را تضمین کرده و ۳.۶ میلیون تن گاز طبیعی مایعشده سالانه تولید میکند.
در پلتفرم شل پرلود، تجهیزات شامل ۸ کمپرسور گریز از مرکز غولپیکر (هر کدام ۱۰ مگاوات) برای فشردهسازی به ۹۰ بار و توربواکسپندرها برای خنکسازی است. سیستمهای کنترل کامپیوتری، جریان را بهینه کرده و اتان (۱.۳ میلیون تن) و LPG (۳۸۰ هزار تن) را جدا میکنند. میعانات (۱.۶ میلیون بشکه) در مخازن ذخیره شده و به تانکرها منتقل میشود.
برج و تجهیزات فشردهسازی
ساختار برج فشردهسازی در پلتفرم نفتی نیمهشناور شل پرلود، بخشی از ماژولهای پردازش است. این شامل برجهای چندمرحلهای (تا ۵۰ متر ارتفاع) با کمپرسورهای عمودی و افقی است که گاز را در ۴ مرحله به فشار ۹۰ بار میرسانند. برجها از فولاد کربنی با پوشش ضدخوردگی ساخته شده و با لولهکشیهای ۳۰ سانتیمتری و شیرهای ایمنی، جریان را مدیریت میکنند. تجهیزات فشردهسازی شامل ۸ واحد گریز از مرکز (هر کدام ۱۲ هزار اسب بخار) از شرکتهای GE و Siemens است. تجهیزات با موتورهای الکتریکی ۱۳.۲ کیلوولت کار میکنند و لرزش را با پایههای لرزهگیر کنترل مینمایند. برجها بر روی عرشه فوقانی قرار گرفته و با سیستم خنککننده آبی (از دریا)، دما را به ۴۰ درجه سلسیوس نگه میدارند.
در پلتفرم شل پرلود ساختار برج با دیوارههای دوجداره و حسگرهای فشار (تا ۱۰۰ بار)، ایمنی را تضمین میکند. تجهیزات فشردهسازی با اینترکولرها، گرما را دفع کرده و راندمان را به ۸۵ درصد میرساند. این سیستم، گاز را از ۵۰ بار ورودی به ۹۰ بار خروجی میبرد و برای سرمایش آماده میکند. نگهداری سالانه با پهپادهای بازرسی، زمان توقف را به ۲ درصد کاهش داده است.
سیستمهای ایمنی و مانیتورینگ محیطی
سیستمهای ایمنی پلتفرم نفتی نیمهشناور شل پرلود شامل بیش از ۱۵۰ هزار حسگر برای تشخیص گاز، آتش و نشت است. سیستم با شبکه نظارت و کنترل دادهها (SCADA) یکپارچه شده و دادهها را ۲۴ ساعته به مرکز کنترل ارسال میکند. این سیستمها، سطوح دیاکسید کربن، هیدروژن سولفید و متان را در ppm اندازهگیری کرده و در صورت تجاوز از حد مجاز (مانند ۱۰ ppm برای هیدروژن سولفید)، زنگ هشدار و خاموشی اضطراری (ESD) را فعال میکنند. مانیتورینگ محیطی با ایستگاههای هواشناسی (برای باد، موج و دما) و نمونهبرداری آب دریا، انتشار آلایندهها را کنترل میکند و با استانداردهای IMO و EPA همخوانی دارد. سیستمهای تهویه مانند دکل Troll A با فیلترهای HEPA، هوای پاک برای خدمه ۳۵۰ نفری فراهم میآورد.
تشخیص نشت گاز و آتشسوزی
مقابله با نشت گاز در پلتفرم نیمهشناور شل پرلود با حسگرهای مادون قرمز (IR) و اولتراسونیک انجام میشود. سیستم نشت متان را در ۰.۵ ثانیه تشخیص داده و شیرهای قطع خودکار را فعال میکنند، که جریان را در ۱۰ ثانیه متوقف مینماید. سیستمهای تهویه با فنهای انفجاریامن، گاز را به دودکش مشعل هدایت کرده و با رقیقسازی هوا، انفجار را جلوگیری میکند. برای آتشسوزی، سیستمهای خاموشکننده آبی و فوم (با پمپهای ۵۰۰۰ گالن در دقیقه) و دیاکسید کربن برای مناطق بسته، شعله را در ۳۰ ثانیه مهار میکنند. خاموشی اضطراری کلی، تمام فرآیندها را خاموش کرده و خدمه را به پناهگاهها هدایت میکند.
در پلتفرم نفتی نیمهشناور شل پرلود مقابله با آتش با دیوارههای ضدآتش (A-60) و سیستمهای بارش آب در ماژولهای پردازش است. تستها نشان داد که سیستمها، آتش شبیهسازیشده را در ۲ دقیقه خاموش میکنند. برای نشت، ردیابهای لیزری، محل را شناسایی کرده و رباتهای تعمیراتی وارد عمل میشوند. ادغام پهپادهای آتشنشانی، پاسخ را ۵۰ درصد سریعتر کرد. این رویکرد، پرلود را در برابر حوادث مانند آتش ۲۰۲۱ مقاوم ساخته و استانداردهای NOPSEMA را برآورده میکند.
