راهکاری مهندسی برای بهینه‌سازی و امکان‌پذیر کردن ساخت مخازن بزرگ ذخیره‌سازی نفت

محققان دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی با استفاده از ورق‌های تقویت‌کننده روشی را برای ساخت مخازن ذخیره‌سازی نفت ارائه کردند که به گفته آنها با استفاده از این روش مشکل کشور برای ذخیره‌سازی میعانات نفتی در احجام بزرگ مرتفع خواهد شد.

کد خبر: ۵۱۰۷۸۳

تاریخ: ۲۰ شهريور ۱۴۰۱ - ۰۸:۰۴

دکتر مصطفی مسعودی، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی عمران دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی و مجری طرح در گفت‌وگو با ایران اکونومیست، گفت: سال‌ها است که کشور با مشکل ذخیره‌سازی میعانات نفتی استخراج شده و محصولات فرآورش شده آن مواجه است؛ چرا که میدان‌های نفتی به‌ویژه میادین مشترک را نمی‌توان تعطیل کرد و اگر از آنها استخراجی صورت نگیرد، چاه‌های نفتی نیاز به راه‌اندازی و احیای مجدد برای رسیدن به سطح بازدهی بهینه دارند؛ از این رو همواره باید از چاه‌ها استخراج کنترل شده نفت طبق برنامه‌های فنی صورت پذیرد.

وی اظهار کرد: بعد از استخراج، بسته به شرایط اقتصادی و سیاسی کشور و بازار نفت جهانی، ممکن است نفت به فروش نرسد و یا نیاز به تنظیم بازار باشد که با توجه به سطح تولید کشور نفت‌خیز ایران نیاز به ذخیره‌سازی نفت در احجام بسیار بزرگ ایجاد می‌شود. از این رو شرکت‌های پایانه‌های نفتی و شرکت نفت فلات قاره در پایانه‌هایی چون "خارک"، "جاسک" و "نکا" اقدام به ذخیره‌سازی نفت می‌کنند و شرکت‌های پالایش و فرآوری نفت نیز برای ترکیب و فرآورش نیاز به ذخیره‌سازی نفت دارند.

مسعودی خاطر نشان کرد: اگر بخواهیم ذخیره‌سازی نفت را در احجام کوچک و متوسط تا ۶۰۰ هزار بشکه نفت انجام دهیم، روش مطرح شده در این طرح پژوهشی کاربردی باعث اقتصادی شدن مخزن و کاهش هزینه‌های آن تا حدود ۲۰ درصد با کمتر شدن ضخامت جدار مخزن می‌شود، ولی ساخت آن با روش‌های متداول نیز امکان‌پذیر است. ولی اهمیت ویژه این طرح افزون بر اقتصادی کردن هزینه ساخت و اجرای مخازن، امکان‌پذیر کردن طرح و ساخت مخازن بسیار بزرگ نفتی است.

مجری طرح ادامه داد: برای ذخیره‌سازی نفت در احجام بزرگتر می‌توان به جای ساخت دو مخزن ۵۰۰ هزار بشکه‌ای، یک مخزن یک میلیون بشکه‌ای ساخت. ساخت این نوع مخازن ارزان‌تر خواهد بود، ولی نیاز به واردات فولاد پر مقاومت وجود دارد تا ضخامت جدار مخازن متداول از حد مشخصی که در الزامات فنی آمده است، فراتر نرود و مشکل جوش‌پذیری نداشته باشد. دسترسی به این فولاد با توجه به کاربرد آن در صنایع سنگین، نظامی و هسته‌ای همیشه امکان‌پذیر و اقتصادی نیست.

مسعودی اضافه کرد: برای رفع این چالش ما در این پروژه تحقیقاتی ضخامت مخازن ذخیره‌سازی نفت را پایین‌تر از حد ممنوعیت فنی نگه داشتیم، چون اگر ضخامت ورق‌های فولادی بالاتر از حد مشخصی باشد، جوش‌پذیر نیستند؛ از این رو ما از مخازن تقویت شده استفاده کردیم.

عضو هیات علمی دانشکده مهندسی عمران دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی ادامه داد: ما جدار مخازن را تقویت کردیم و با این اقدام دیگر نیازی به دسترسی به ضخامت‌های بالای ورق‌های فولاد پر مقاومت برای مخازن نداریم، ضمن آنکه صرفه‌جویی اقتصادی حدود ۲۰ درصدی در وزن مخزن و هزینه‌های جوشکاری هم ایجاد خواهد شد.

مسعودی در خصوص راهکار تقویت مخازن، توضیح داد: ما  در این پروژه از ورق‌های سخت کننده (استیفنر)های قائم استفاده کردیم که مداخله‌ای با الزامات آتش‌نشانی ندارد. معمولا در صنعت نفت، اگر بخواهیم کوچکترین تغییری ایجاد شود، نیاز به بررسی فراوان و دقیق دارد تا تداخلی با الزامات دیگر ایجاد نکند.

به گفته وی، در زمان آتش‌سوزی در مخزن ذخیره‌سازی نفت، معمولا آب از بالا به سمت پایین مخزن جریان دارد و اگر ورق‌های سخت کننده به صورت دیگری بر روی جدار مخزن قرار گیرد، مانع از پایین آمدن آب از بدنه مخزن خواهد شد؛ از این رو در این پروژه از این ورق‌ها به صورت قائم استفاده شده است که پیش‌تر انجام نشده بود.

این عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی خواجه نصیر ادامه داد: افزون بر مزیت‌های سازه‌ای که طرح جدید جدار مخازن نفتی به همراه دارد و همچنین مقاومت مخزن را در برابر زلزله، باد و نشست غیر یکنواخت افزایش می‌دهد، وجود سخت کننده‌ها و عملکرد رادیاتوری آن در مباحث انتقال حرارت نیز باعث افزایش مقاومت در برابر آتش‌سوزی می‌شود.

مسعودی یادآور شد: تصور بر این است که سخت کننده‌های قائم تاثیری بر تقویت مخازن استوانه‌ای اتمسفریک ندارند؛ چرا که در تحمل تنش‌های حلقوی یا محیطی که ساز و کار اصلی تحمل فشار داخلی مخزن است، نقشی ندارند و تاثیر ورق کف مخزن بر تغییر میدان تنش چندان به چشم نمی‌آید، ولی در این پروژه بر اساس تحلیل‌ها و شبیه‌سازی‌های عددی که انجام دادیم، نشان داده شد که وجود ورق کف مخزن باعث می‌شود ورق‌های سخت کننده قائم نقش عمده‌ای در کاهش ضخامت جدار مخزن داشته باشند.

وی با تاکید بر اینکه استفاده از سخت کننده‌ها یکی از روش‌های متداول در دنیا برای تقویت مخازن به‌ویژه مخازن تحت فشار است، گفت: ولی استفاده از این تقویت کننده‌ها برای مخازن اتمسفریک (مخازن ذخیره فشار پایین) به دلایل پیش گفته تاکنون مورد توجه نبود و بر اساس طرح‌ها و اختراعات ملی و بین‌المللی ثبت شده برای نخستین بار است که در جهان مطرح می‌شود.

به گفته وی، مالکیت فکری "مخازن ذخیره میعانات نفتی و آب تقویت شده با سخت کننده" این طرح در اداره اختراعات مرکز مالکیت معنوی کشور، قوه قضائیه با شماره ۱۰۲۰۴۱ به ثبت رسیده است و تمام مراحل قانونی و تاییدیه‌های فنی لازم را اخذ کرده است و همه کارفرمایان و بهره‌برداران این نوع مخازن می‌توانند طی مراحل قانونی از مزایای این روش در امکان‌پذیر کردن طرح مخازن بزرگ و کاهش هزینه‌های ساخت آن بهره‌مند شوند.

وی ابراز امیدواری کرد که توجه مدیران و دست اندرکاران صنایع مختلف کشور به یافته‌ها و طرح‌های ارزشمند پژوهشگران و دانشگاهیان و ارتباط تنگاتنگ صنعت و دانشگاه، آینده درخشانی را برای کشور به ارمغان آورد.

به گزارش ایران اکونومیست، این طرح در ارتباط با صنعت از سوی دکتر مصطفی مسعودی و مهندس سید ادیب میرشفیعیان پیاده‌سازی شده است. طرح مشکل صنعت نفت در این زمینه توسط مهندس حمیدرضا مسعودی مدیرعامل پیشین شرکت پتروپارس و مجری فازهای مختلف پارس جنوبی مطرح شده بود و مجریان طرح در طول انجام این پروژه همواره از راهنمایی و تجربه وی که باعث رقم خوردن این پروژه پژوهشی کاربردی برای حل یکی از مشکلات کشور شد، بهره مند بوده‌اند.