تصميم الآبار البحرية و العوامل المؤثرة عليها

^ مقدمة عامة ^ :

&تتعرض المنشآت البحرية لأنواع عديدة من العوامل البيئية والمناخية طوال فترة عملها وبالتالي يكون تحديد موقع هذه المنشآت مرتبطا بالمعطيات عن تغيرات القوى والمؤثرات المختلفة خلال الزمن كالرياح والتيارات والأمواج وهذه المعطيات يتم جمعها خلال سنوات متعددة وتحديد الظواهر المحلية والدورية للتقلبات المناخية وتقلبات الطقس.

وفي بعض المواقع نحتاج أيضا إلى معلومات عن الظواهر تحت سطح البحر كالزلازل التي تضرب قاع البحر وتتشكل نتيجتها التيارات , أو من خلال خلخلة في استقرار قاع البحر بسبب عملية الانتاج وسحب المواد الهيدروكربونية من المنطقة التي تقع أسفل المنشأة البحرية خلال دورة حياة عملها . كما يجب الانتباه إلى خطر الثلج والجليد في مناطق الاستثمار في القطب المتجمد.

إن تصميم الآبار البحرية يبدأ بشكل رئيسي باختيار نوع المنصة والتخطيط لإمكانية إرسائها في الموقع المحدد ثم يتم التخطيط للعمليات المختلفة من حفر وغيرها , التي تشبه إلى حد بعيد تصميم البئر على اليابسة وتختلف بشكل اساسي في المعدات المستخدمة كالماسورة الصاعدة والشجرة القاعية.

بشكل عملي , وكي يتم تصميم الآبار البحرية و اختيار نوع المنصة المناسبة لا بد من دراسة وتحديد العوامل التي تؤثر على التصميم .وبشكل عام يتضمن تصميم الآبار البحرية ما يلي :

1-دراسة العوامل المختلفة(رياح, أمواج , تيارات ...) التي تؤثر على تصميم الآبار البحرية , كي يتم اختيار نوع المنصة البحرية الملائمة والمعدات المناسبة .

2-جمع معلومات عن قاع البحر والشكل المورفولوجي لهذا القاع ونوعية التوضعات التي سيتم بدء الحفر بها.

3-تحديد المقطع الليتولوجي المتوقع والعمق النهائي.

4-اختيار المنصة البحرية المناسبة.

5-تصميم برنامج التغليف.

6-اختيار سوائل الحفر المناسبة وخواصها.

7-تصميم تشكيلة الحفر والدقاقات المناسبة.

8-اختيار موانع الاندفاع والشجرة المناسبة.

9-تحديد أعماق مجالات اخذ العينات الاسطوانية والطبقات التي سيتم اختيارها.

10-قواعد الأمن والسلامة المهنية.&

**دراسة العوامل المختلفة التي تؤثر على تصميم الآبار البحرية**:

&تتم الدراسة خلال فترة زمنية تتراوح بين 25و50 سنة و نقصد بالعوامل المختلفة (سرعة الرياح , سرعة وارتفاع الأمواج , شدة العواصف , التيارات المائية , المد والجزر , ...إلخ) وبعد ذلك يتم تعيين قيم القوى المحورية أولا ثم الأفقية والتي ستتعرض لها ركائز المنصات الثابتة من أجل تصميمها بشكل مناسب ( عمقها , قطرها , سماكة جدارها ) كي تتحمل ثقل المنصة والمعدات المركبة عليها وتقاوم عزم الفتل الذي قد تسببه الرياح والأمواج والتيارات البحرية , أو لاختيار الماسورة الصاعدة المناسبة لهذه الظروف واختيار المخمدات التي تركب على البرج أو ضمن مجموعة مواسير الحفر أو مع مجموعة الرفع والإنزال.

إن العوامل المؤثرة على تصميم الآبار البحرية تتضمن :

1-الرياح

2-الأمواج

3-التيارات البحرية

4-تأثير الزلازل

5-دراسة قوى الثلج والجليد.&

1. **دراسة قوى الرياح**:

&تعد الرياح من المؤثرات المهمة جدا على تصميم الآبار البحرية. ويجب التنويه إلى أن الرياح تتسبب بكثير من الكوارث البحرية وتؤدي في الحالات الخفيفة إلى إيقاف العمل , كما أن للرياح تأثيرا مشتركا إذ أنها تسبب بحدوث الأمواج البحرية الممتدة على مسافات كبيرة . إن سرعة الرياح هي الجزء المهم في بارامترات قوة الرياح .

يظهر الشكل شكلا تخطيطيا للمنصات البحرية والقوى المؤثرة عليها والرياح ضمنها .

يتم دراسة العواصف خلال 100 سنة لمعرفة القيم العظمى لشدة الرياح.

مثل كل الظواهر البيئية , للرياح خصائص تعتمد على الوقت والمكان والتي عادة ما تتميز بتقلبات كبيرة جدا في السرعة والاتجاه والتي تكون إحدى مهمات الأرصاد الجوية التي تقوم بإعطاء معدل سرعة الرياح على فترات محدودة من الوقت تتراوح بين 1 إلى 60 دقيقة أو أكثر والاختلاف في السرعة المتوسطة بطيء إذا ما قورن بفترة الموجة من حيث التقلبات حول القيمة المتوسطة .

تؤثر الرياح على المنشآت البحرية على القسم المعرض للهواء ولكن لا يقتصر تأثير الرياح فقط على التأثير المباشر على الهيكل وانما تتفاعل الريح مع المياه , فالرياح على سطح المياه تسبب اضطرابات على مستوى الماء العادي وهكذا تتولد أمواج وتيارات التي تنتج عنها قوة تؤثر على قسم الهيكل المغمور بالمياه وهذا يحدده تأثير الرياح.

والمعلومات المطلوبة حول الرياح وشروط العواصف يجب أن تجمع من مجال اوسع من مكان تركيب المنصة فقط حيث أن الأمواج والتيارات ستتولد من الرياح والتي سوف نشرح تأثيرها بشكل منفصل لكل من التيارات والأمواج.&

الشكل التالي يبين القوى المختلفة المؤثرة على المنصة

2-** الأمواج** :

&تعد الأمواج الخطر البيئي الأكثر وضوحا على منشآت الحفر البحري , فهي تسبب تمايل ورفع واهتزاز وتأرجح هذه المنشآت وهي السبب الرئيسي لتقليل كفاءة العمل , وتأثير الأمواج يكون المهيمن عند تصميم المنصات البحرية الثابتة.

إن السبب الرئيسي لتشكل الأمواج هي الرياح التي تهب فوق سطح الماء , حيث تنتقل طاقة الرياح إلى المياه بسبب الاحتكاك والتي بدورها تخلق الأمواج . إن الأمواج المحلية هي الأمواج التي ما تزال تحت تأثير قوة الرياح , أما الأمواج الممتدة فهي الأمواج التي انتقلت بعيدا عن مكان تأثير الرياح . ويمكن أن تنشأ أمواج البحر من بعض الظواهر أيضا مثل :

تأثير التيارات القوية والانزلاقات الأرضية والانفجارات في البحار والزلازل . تنتقل هذه الأمواج على سطح المياه بشكل مضطرب وهذه الاضطرابات بدورها تنتقل وجزيئات المياه الموجودة ضمن الأمواج المتحركة تدور ضمن مجال بيضوي مغلق تقريبا وتتحرك قليلا للأمام.