الثلاثاء، 13 أكتوبر 2020

(ROVs) أنشطة المركبات المتحكم بها عن بُعد

 تعتمد أنشطة المياه العميقة المتعددة اعتمادًا أساسيًا على الغواصات غير المأهولة (Unmanned Underwater Vehicles) وعلى رأسها المركبات المتحكم بها عن بعد (Remotely Operated Vehicles)؛ ويمكن تلخيص المهام التي تؤديها هذه المركبات وفق ما يلي:

 

·         الأعمال المساحية للموقع (Site Survey): قبل مزاولة أي نشاط بحري مثل (أعمال الحفر والتركيبات)، تُعد الأعمال المساحية التفصيلية (رسم خرائط لقاع البحر) بمثابة المهمة الافتتاحية. إذ من الضروري معرفة الخصائص الدقيقة للتربة، فضلًا عن خصائص قاع البحار وتضاريسه. يمكن للمركبات المتحكم بها عن بعد (ROV) المجهزة بالأدوات المختلفة أداء هذه الأنشطة المختلفة مما يُمكّن من إجراء مسح مفصل وناجح للموقع. من ضمن هذه الأجهزة: المسبار الصدوي (Sounder ECHO)، ورسامات ما تحت سطح القاع (Sub bottom profilers)، وأجهزة سونار المسح الجانبي (Side Scan Sonar).





نموذج لأعمال المساحة البحرية



·       المساعدة في الحفر (Drilling Support): مع توجه أنشطة الحفر لمزيد من الأعماق، تطورت أجهزة الحفر التقليدية والمنصات الثابتة إلى وحدات الحفر البحرية المتنقلة (MODU). وتستخدم هذه الوحدات أنظمة المخاطيف (Anchoring Systems) أو أنظمة التمركز الديناميكي (Dynamic Positioning) للمحافظة على ثبات موقعها أثناء أعمال الحفر؛ وبالتالي، أصبحت الأعمال المساعدة التي تؤديها المركبات المتحكم بها عن بُعد جزءً لا يتجزأ من نشاط الحفر، سواء لوضع أجهزة الإرسال الصوتية التي تستخدم لتوفير مرجع خاص بالموقع على قاع البحر، أو وضع المخاطيف والسلاسل لتثبيت المنصات العائمة، وتحديد مواضع الهياكل تحت الماء ورصدها وتوجيهها. كما تعمل المركبات أيضًا على رصد وجود أي فقاعات للغاز أثناء عمليات الحفر أو التدخل في حالات الطوارئ للتشغيل الاحتياطي لمناع انفجار الآبار (BOP).

 

·       المساعدة في التركيبات (Installation Assistance): يمكن تصنيف أنشطة التركيبات إلى فئتين رئيسيتين، الأولى: تركيب معدات ما تحت سطح البحر، والثانية: تمديد خطوط التحكم (Umbilicals) وخطوط الأنابيب تحت سطح البحر. فيما يخص المعدات والهياكل، تضطلع المركبات المتحكم بها عن بعد (ROV) بدور هام يتمثل في المراقبة المرئية من خلال الكاميرات لعملية الإنزال في المياه والتوجيه والهبوط على القاع. ويمكن لهذه المركبات أيضًا أن تشارك في أداء هذه الأنشطة، فتحديد المواقع بدقة على القاع يتم على نطاق واسع بواسطة أجهزة الإرسال والاستقبال الصوتي التي توضع على القاع لتحديد المسافات والأبعاد تحديدًا دقيقًا، فيما يعرف بطريقة (LBL)، حيث تُجهز السفينة بأجهزة إرسال واستقبال صوتي تتواصل مع أجهزة الإرسال في القاع للمساعدة في تحديد مكان الهبوط الصحيح للهياكل أو المعدات.


نموذج لأعمال التركيبات

·     المساعدة في العمليات التشغيلية (Operations Assistance): في المعتاد لا تحتاج نظم الإنتاج المتكاملة تحت سطح البحر (SPS) إلى تدخلات خارجية بواسطة المركبات المتحكم بها عن بعد، حيث تعمل هذه النظم عبر غرف تحكم تكون في مرفق استقبال النفط والغاز أو المنصات البحرية الثابتة، وتنقل أوامر التحكم من غرفة التحكم إلى نظام الإنتاج عبر خطوط التحكم البحرية (Umbilical)، إلا أن بعض المكونات الأخرى ذات وظائف لا يمكن التحكم بها عن بُعد وتحتاج للتدخل المباشر من مركبات (ROV) لأداء مهام مثل فتح وغلق بعض الصمامات على نهايات خطوط الأنابيب.

 

·         الصيانة والإصلاح: تتطلب أنظمة المياه العميقة الصيانة والإصلاح أو استبدال المعدات التي تتعرض للأعطال والتآكل؛ مثل صمامات الخنق (Choke Valve)، ووحدات التحكم في الآبار (Subsea Control Modules) وكابلات الكهرباء وخطوط الهيدروليك ووحدات التوزيع الكهربائية (Electrical Distribution Unit) وغيرها الكثير، تحتاج المركبات المتحكم بها عن بعد لقوة كبيرة (150 حصان) وذراعين للإمساك بالمعدات وإجراء الفك والتركيب. ولهذا الغرض، فإن معدات ما تحت سطح البحر تتميز بنمط تكراري وتصميم متماثل مما يجعل من عمليات الاستبدال أمرًا سهلًا، كما تصمم المعدات بواجهات غير معقدة يسهل للمركبات التعامل معها. تتطلب المركبات المتحكم بها عن بعد وجود سفينة مجهزة لإنزال المركبة واستعادتها وإمدادها بالطاقة وإشارات التحكم.


نموذج لأعمال الإصلاح لخط الأنابيب 


·         أعمال التفتيش الهندسي (Inspection Activities): تُجرى أعمال التفتيش الهندسي بصورة دورية لضمان سلامة أصول نظام الإنتاج تحت سطح البحر (SPS). تشمل تلك المهام: الفحص البصري العام بواسطة الكاميرات، والفحص البصري عن قرب، والإبلاغ عن المشكلات، والكشف عن التسرب، والتفتيش على خطوط الأنابيب والكشف عن أي أطوال حرة باستخدام كاميرات مركبات (ROV)، كما تتطلب أنشطة التفتيش الإضافية أجهزة إضافية تضاف إلى مركبات (ROV)، على سبيل المثال: قياسات الحماية الكاثودية (Cathodic Protection Measurement)، وقياسات الموجات الصوتية لمعرفة سمك جدران خطوط الأنابيب (UT inspection)، والكشف عن الشروخ في خطوط الأنابيب باستخدام تقنيات متعددة. عادة ما تتم أعمال التفتيش الهندسي باستخدام مركبات (ROV) خفيفة بخلاف أعمال الصيانة والإصلاح التي تطلب قدرة عالية وذراعين لأعمال الفك والتركيب.



كاتب المقال: م.أحمد أبوبكر

للتوصل مع كاتب المقال: اضغط هنا

المراجع:

   A Study on Current Systems, Future Trends, and 

Operational Challenges of ROVs





الثلاثاء، 5 نوفمبر 2019

صمام الخنق

صمام الخنق (Choke Valve)

يتكون نظام إنتاج النفط والغاز من المياه العميقة من العديد من المكونات، الصمامات إحدى أهم هذه المكونات، توجد هذه الصمامات في العديد من النقاط ومن أهمها شجرة الكريسماس، التي تتكون في الأساس من مجموعة من الصمامات والأنابيب التي تعمل على توجيه الإنتاج والتحكم به من البئر ونقله إلى خط الأنابيب؛ لمزيد من المعلومات يُرجى الرجوع لهذه المقالة عن شجرة الكريسماس .

ما صمام الخنق (Choke Valve)؟ وما الفارق بينه وبين باقي الصمامات المستخدمة في نظام الإنتاج؟

غالبية الصمامات المستخدمة في شجرة الكريسماس صمامات عزل (Isolation)، أي أنها تعمل إما لفتح المسار أمام الإنتاج المستخرج من البئر أو غلقه، بينما وظيفة صمام الخنق تكمن في التحكم (Regulation) في مقدار الإنتاج عبر تغيير معدل السريان والضغط الخارج من شجرة الكريسماس، ومن هنا يأتي الاسم، فهو صمام خنق لقدرته على التحكم في معدل الإنتاج الخارج من البئر عبر شجرة الكريسماس. ولهذا يوجد هذا الصمام عند آخر نقطة في مسار الإنتاج المستخرج من البئر قبل انتقاله إلى خط الأنابيب.

فكرة العمل
فكرة عمل صمام الخنق (1)

يعمل صمام الخنق على أساس تغيير مساحة الفتحة المتاحة لسريان الإنتاج المستخرج من البئر بالزيادة والنقصان، وبهذه الطريقة يمكن التحكم في معدلات السريان والضغط الخارج من البئر. بخلاف باقي الصمامات الموجودة ضمن شجرة الكريسماس؛ فإن صمام الخنق يمكن فكه واستبداله بآخر جديد، يأتي هذه التصميم نظرًا لتعرض هذا الصمام بالتحديد للنحر والتآكل مما يستدعي تغييره عند الحاجة.

مشغلات الحركة (Actuators)

يتمتع صمام الخنق بمجال واسع من الحركة يتراوح بين 0% إلى 100%، حيث 0% تعني أنه مغلق تمامًا و100% تعني أنه مفتوح تمامًا، وتتحرك سدادة الصمام صعودًا وهبوطًا بين هذا المجال على هيئة خطوات (Steps). 

يحتوي صمام الخنق على مشغلين للحركة، أحدهما للفتح والآخر للغلق. يعمل كل مشغل منهما بالضغط الهيدروليكي، عند تلقي إشارة تنشيط للفتح على سبيل المثال؛ ينشط مشغل الحركة الخاص بالفتح ويتلقى نبضة من الضغط الهيدروليكي، فيتحرك للأمام ليحرك معه ترس صمام الخنق الذي يدور ليحرك السدادة لأعلى، مما يوفر مساحة أكبر للسريان، ثم يعود مشغل الحركة لمكانه مرة أخرى بواسطة الزنبرك المسؤول عن إعادته لمكانه، وبذلك يُفتح صمام الخنق بمقدار خطوة واحدة (Step)، ويتكرر الأمر حتى يمكن الوصول إلى الوضع المطلوب الذي يوفر الضغط المناسب.


صورة توضح ترس الحركة متوسطًا بين مشغلي الحركة (2)

مخطط يوضح الدائرة الهيدروليكية المسئولة عن تشغيل صمام الخنق (3)



المراجع
_____
1-Subsea Engineering Handbook, Ch24, Subsea Trees
2-University of Aberdeen, Subsea Controls, Valve Actuation
3-University of Aberdeen, Subsea Controls, Valve Actuation

الأربعاء، 11 سبتمبر 2019

"IWOCS" نظام

نتحدث اليوم باختصار عن نظام "IWOCS" وهو اختصار (intervention and workover control system)  أو نظام التحكم أثناء عمليات التدخل وإعادة الدخول للآبار الخاص بالمياه العميقة.

يُستخدم هذا النظام على الحفارات التى تجري عملية استكمال الآبار وتجهيزها للإنتاج 
(Completion) ويُعد هذا النظام بديلًا مؤقتًا للتحكم فى شجرة الكريسماس الموجودة على رأس البئر (X-Tree) وذلك أثناء تواجد الحفار على البئر حتى انتهاء أعمال الاستكمال وتجهيز البئر لتوصيله بتسهيلات الإنتاج وشبكة التحكم الرئيسية للحقل.

يتكون هذا النظام من ثلاثة أجزاء أساسية:

أولًا: نظام التحكم والذى يُغذي وحدة التحكم الرئيسية المتواجدة على شجرة الكريسماس بالطاقة الكهربائية، بالإضافة إلى تحقيق الاتصال مع أجهزة قياس الضغط والحرارة المتواجدة عليها. ويكون هذا النظام تابعًا لنفس الشركة المصنعة لوحدة التحكم على رأس البئر وشبكة التحكم الرئيسية فى الحقل.

ثانيًا: وحدة الضغط الهيدروليكى والتى تزود شجرة الكريسماس بسائل هيدروليكي بضغوط مناسبة، هذا السائل يُمكّن من التحكم فى صمامات شجرة الكريسماس.



ثالثًا: بكرة خط التحكم (umbilical reel) وبواسطتها يُنزل خط التحكم من سطح الحفار حتى شجرة الكريسماس. يحتوى خط التحكم هذا على جميع الأنابيب والأسلاك التى تتصل بشجرة الكريسماس ووحدة التحكم عليها حتى يتمكن النظام ككل من أداء وظيفته. ويكون خط التحكم بطول مناسب حتى يصل للأعماق التى سيجري العمل بها.




شكر خاص للمهندس: حسام الشريف على مشاركته بهذا المقال.

الأحد، 3 مارس 2019

الخطأ البشري 1



عادة ما تقع الحوادث نتيجة تلاقي العديد من الأخطاء والأعطال في نفس التوقيت، وعلى رأس الأخطاء المسببة أو المساهمة في وقوع الحوادث يأتي الخطأ البشري؛ وتختلف التقديرات بخصوص مسئولية الخطأ البشري عن وقوع الحوادث – تتراوح النسبة ما بين 60 إلى 90%-. 

يحاول علم تحديد الموثوقية وتقييم المخاطر المعتمد اعتمادًا كبيرًا على علم الاحتمالات والإحصاء تصنيف مراتب الخطأ البشري المختلفة لغرض معالجتها والحد من مخاطرها وآثارها قدر المستطاع.هناك العديد من أنماط التصنيفات الخاصة بالخطأ البشري؛ ومن أشهرها تصنيف "نظام تصنيف وتحليل العوامل البشرية" والمعروف اختصارًا بنظام HFACS، ويقوم هذا النظام التحليلي على وجود أربع مستويات من الخطأ البشري. بداية من الأخطاء المؤسسية وانتهاءً بخطأ الفرد. 




هذه المستويات الأربعة تُعرف بنموذج الجبن السويسرية؛ حيث تفترض تلاقي نقاط الضعف في هذه المستويات لتؤدي إلى وقوع الحادث، ويُطلق على التصرف المباشر للفرد (الخطأ المباشر) والقصور في المستويات الثلاثة السابقة "بالخطأ الكامن"

هذه المستويات الأربعة هي: 
  1. التصرف غير الآمن
  2. الظروف السابقة على الحادث
  3. الرقابة غير الآمنة
  4. العوامل المؤسسية

نستعرض في هذا الجزء تقسيمًا شجريًا مبسطًا للمستويين الأول والثاني.


1. التصرف غير الآمن 



2. الظروف السابقة على الحادث








في الأجزاء القادمة نستكمل استعراض باقي المستويات والإجراءات المتبعة للحد من آثارها والإقلال من إمكانية وقوع الخطأ البشري وكيفية التعامل معه.

الأحد، 14 أكتوبر 2018

الحماية الكاثودية البحرية


تتعرض الهياكل البحرية فى المياه العميقة لظروف بيئية صعبة، ويعد الصدأ والتآكل أحد هذه التحديات التى يجب التعامل معها والتغلب عليها.

عند تصميم الهياكل أو خطوط الانابيب فى المياه العميقة يتم الأخذ فى الإعتبار توفير الحماية لنظام الإنتاج من الصدأ والتآكل حتى لا يحدث تسريب من الخطوط أو إنهيار للهياكل المعدنية وذلك عن طريق:

1- الحماية الكاثودية (تعرف عليها بالتفصيل من المقال المرفق).

2-إذا لم يكن ممكنا توفير الحماية الكاثودية لبعض الأجزاء لاعتبارات هندسية، يتم اللجوء إلى تصميم تلك الأجزاء من مواد مقاومة للصدأ والتآكل.

3-هناك بعض الأجزاء لا يؤثر الصدأ على دورها، فلا يؤدى التآكل فيها إلى مشاكل فى التسريب أو حدوث خلل في السلامة الهيكلية، ولذلك يمكن تركها دون حماية أو تصميمها من مواد مقاومة عالية التكلفة.

شركة Deepwater Corrosion Services Inc. المقدمة للمقال المرفق هي أحد الشركات العاملة فى مجال الحماية الكاثودية وتوفر موادا تعليمية يمكنكم الإطلاع عليها عبر الضغط هنا:

الجمعة، 4 أغسطس 2017

‏ OVID ماذا تعرف عن

في عام 1970 تم إنشاء "المنتدى البحري الدولي لشركات النفط" OCIMF وهو كيان تطوعي يضم أكثر من 75 شركة نفط، وكان هذا استجابة لزيادة الوعي المتعلق بالتلوث  البحري بسبب النفط خاصة عقب حادثة التسرب الكبيرة من الناقلة "توري كانيون" 


ماذا عن ال OVID
تم تطوير نظام التفتيش المعروف ب OVID  أو قاعدة بيانات فحص المركبات البحرية في عام 2010، وذلك بناء على طلب من أعضاء المنتدى البحري الدولي لشركات النفط، وذلك من أجل توفير نظام تفتيش موضوعي يوفر الضمانات الكافية لشركات النفط من أجل استخدام السفن في مجال صناعة النفط.

الهدف الأساسي وراء OVID هو توفير أداة تفتيش قوية متوفرة عبر الإنترنت وقاعدة بيانات من تقارير التفتيش لمختلف السفن العاملة في مجال النفط.  تفتيش ال OVID  ليس تفتيشا مختصا بالجاهزية للعمل " Fit For Purpose "، لكنه تفتيش متعلق بالسلامة ويهتم بالأخص بثلاثة أهداف أو أسئلة:

  1. هل ستطفو السفينة will it float
  2. هل تمثل السفينة خطرا على طاقمها  does it poses a danger on its crew
  3. هل تمثل السفينة خطرا على البيئة does it poses a danger on the environment

يتكون هذا النظام من 23 مجموعة من الأسئلة المختلفة، يقوم المفتش المعتمد باختيار المجموعات التي تناسب نوع السفينة التي يتم التفتيش عليها. تلك الأسئلة موحدة قياسيا لكل نوع من أنواع السفن، وفي النهاية يتم إصدار تقرير عن السفينة وتكون كافة تقارير متطابقة من ناحية الشكل.

ونظام التفتيش له 3 مكونات رئيسية:
  1. OVIQ: offshore vessel inspection questionnaire 
    وهو استبيان مختص بالتفتيش على ممارسات التشغيل والأنماط السلوكية بالإضافة إلى أسلوب إدارة السفينة.
  2. OVPQ: offshore vessel particular questionnaire
    وهو استبيان مختص بالبيانات التي لا تتغير عادة مثل : أبعاد السفينة وحمولتها والمعدات المتوفرة عليها وبيانات التراخيص.
  3. OVMSA: offshore vessel management and self assessment
    وهو مختص بتحديد العوامل المؤثرة في تحسين نظام إدارة السفينة

تتضمن قاعدة بيانات OVID حوالي 52 شركة من أهمها شركات شل وشيفرون وبي بي وبتروناس وأرامكو وتوتال.


والهدف من نظام التفتيش هذا هو السماح للأعضاء بتسليم التقارير والاطلاع عليها عبر قاعدة بيانات متاحة على الإنترنت، موفرة بذلك مصدر مشتركا للجميع، مما يؤدي إلى تقليل عدد التفتشيات لكل سفينة، وتوحيد وثائق التفتيش بين مختلف الشركات، وتوفير ضمانات سريعة بخصوص السلامة للسفن المختلفة، وأخيرا توفير صورة ممتدة وطويلة الأجل عن مستوى السلامة والأداء البيئي لكل سفينة مدرجة ضمن قاعدة البيانات.

أمثلة خاصة بانواع السفن المدرجة ضمن قاعدة بيانات OVID

سفن إمداد المنصات البحرية platform supply vessels




سفن مناولة المخطاف anchor handling vessel




سفن مد خطوط الانابيب pipe layers


سفن مد الكابلات cable laying vessels




سفن نقل الأطقم crew boats




سفن دعم الغطس dive support vessels




سفن دعم المركبات المتحكم بها عن بعد remote operated vehicle support




منصات حفر بنظام التعليق jack up rigs






المصادر
  1. http://www.slc.ca.gov/About/Prevention_First/2014/OCIMF-Offshore.pdf
  2. https://www.ocimf-ovid.org/Welcome.aspx
  3. http://www.ocimf-apps.com/ovidresources/templates/oviq-master-sep-2015.pdf
  4. https://help.ocimf-ovid.org/Pages/Content/Page2.aspx#validity

الخميس، 2 مارس 2017

التفتيش الهندسي على أنظمة المياه العميقة 3 - FMD


 اختبار الأجزاء المغمورة 

Flooded member  Detection (FMD)


استكمالا لما بدأناه، نستعرض معكم نوعا آخر من اختبارات التفتيش الهندسي فى المياه العميقة، فى هذا المقال نستكشف بشئ من التفصيل النوع الثاني وهو:

اختبار الأجزاء المغمورة
والمعروف اختصار ب FMD

يستخدم هذا الاختبار عادةً مع الأجزاء المغمورة من المنصات البحرية، ويهدف هذا الاختبار إلى الكشف عن تسرب المياه إلى الأجزاء المغمورة تحت السطح، هذا التسرب يدل على وجود أجزاء متضررة أو ضرر باللحام الخاص بهذا الجزء من هيكل المنصة البحرية وهو ما يتطلب عمل اختبارات أخرى للكشف عن الأماكن المتضررة، نقوم بهذه الاختبارات للكشف عن أماكن و أسباب هذا التسريب، و من ضمن هذه الاختبارات:
  •  اختبار التفتيش باستخدام الجزيئات المغناطيسية.
     (MPI: Magnetic particle Inspection )
  • واختبار قياس مجال التيار المتردد.
    (
    ACFM: Alternating Current Field Measurment   )

    هذه الاختبارات هي لكشف العيوب السطحية و أبعادها عند اللحامات، و من مخاطر هذه العيوب أنها تتفاقم مع الزمن و هو ما يؤدى لانهيار أجزاء من المنشأة البحرية، و كما هو معلوم فإن مركبات الأحمال على أي منشأة موزعة على جميع الأجزاء و كل جزء له حسابات التحميل الخاصة به و بانهيار أي جزء تتعرض المنشأة إلى الانهيار كلياً ، من المهم أيضاً معرفة وجود خطر كامن في تسرب المياه إلى داخل أجزاء المنشآت البحرية حيث أن الأسطح الداخلية لهذه الأجزاء غير محمية وهو ما يعرضها للتآكل و خصوصاً مع وجود بيئة خصبة للتآكل و هي المياه المالحة الراكدة بداخلها
    Stagnant water.

كيفية القيام بالاختبار:

يعتمد هذا الاختبار على وجود مصدر لانبعاث الإشارات ومستقبل لها، حيث أن كم الانبعاث المستقبَل من المصدر يدل على ما إذا كان الجزء مغمورا بالمياه، فيحدث امتصاص جزء كبير من الموجات، أو غير مغمور فيكون جسم الجزء المُختبَر من المنشأة هو فقط ما يمتص الموجة، و يستخدم في هذا الاختبار إما مصدر مشع - شديد الضعف -  أو باستخدام موجات فوق صوتية، و تتميز الموجات الصوتية في أنها أقل تكلفة و أكثرأمانا.


صورة توضح الإطار المستخدم في تركيب مصدر الانبعاث و المستقبِل



شكل توضيحي لتركيب الإطارعلى المركبة المتحكم بها عن بُعد ROV


لا تنسَ دائماً قبل القيام بأي اختبار، يجب إتمام عملية المعايرة Calibration وهي لمقارنة نتائج الاختبار بنتائج معيارية مرجعية ، فيتم أخذ قراءات قبل الغطس لمعرفة  قيمة القراءات بدون امتصاص للموجات و أيضاً المعايرة مع غمر الجهاز في الماء لنفس الهدف.


 شكر خاص للمهندس: محمد محروس على مساهمته بتلك المقالة عن التفتيش الهندسي - اختبارات المشاهدة- . كذلك نرحب بمشاركاتكم بالمقالات المتعلقة بهندسة المياه العميقة، ويمكنكم مراسلتنا على عنوان: subseaar@gmail.com
            
فريق عمل مدونة SubseaAr