همانند خیلی از زمینه‌‌های مهندسی نظیر ژئوتکنیک، حفاظت ساحلی، معدنکاری و راه سازی، در صنعت نفت و گاز نیز کاربرد محصولات ژئوسنتتیک به دلیل خواص ویژه‌شان، در سال‌‌های اخیر با اقبال بیشتری روبرو شده است. مهمترین محصولات ژئوسنتتیکی که در صنعت نفت و گاز به کار گرفته می‌شوند، ژئوگرید، ژئوتکستایل و ژئوسل هستند. کاربرد ژئوسنتتیکها با توجه به نوع آن‌‌ها در هر صنعتی متنوع است. در ادامه به نحوه ی به کارگیری این محصولات به منظور‌های مختلف در پروژه‌‌های نفت و گاز پرداخته می‌شود. همچنین برای مطالعه بیشتر می‌توانید به این مقاله نیز مراجعه بفرمایید.
به کارگیری ژئوگرید در ساخت راه‌‌های دسترسی و سایت‌‌های میادین نفت و گاز
نیاز به مصرف انرژی همواره در جهان در حال افزایش است و صنعتگران نفت و گاز همواره به دنبال روش‌‌هایی هستند تا با سرعت و کیفیت بیشتری به منابع نفت و گاز دست یابند. میادینی که نزدیک به مناطق شهری بوده‌اند تا کنون شناخته شده و در حال بهره برداری هستند. میادین جدید اغلب در نواحی دور واقع شده‌اند که دسترسی به این مناطق از چالش‌‌های بزرگ صنعتگران نفتی بوده است. این مناطق که در آن‌‌ها راه‌‌های دسترسی ساخته می‌شوند و ابزار آلات سنگین حفاری سوار می‌شوند، اغلب سست هستند و تحت شرایط بد جوی نیز قرار می‌گیرند. در این جا به راحتی می‌توان یک کاربرد ژئوسنتتیکها را به راحتی مشاهده نمود.
با توجه به اینکه این زمین‌‌ها تحت بارگذاری‌‌های سنگین قرار می‌گیرند، استفاده از روش‌‌های تقویت بستر سنتی بسیار پرهزینه خواهد بود. حمل مصالح سنتی نظیر سنگ و بتن به این مناطق جهت تقویت بستر بسیار سخت، زمان بر و پرهزینه خواهد بود. راه حلی که محصولات ژئوسنتتیک برای حل این مشکل ارائه می‌دهند بسیار مقرون به صرفه می‌باشد همچنین امکان انجام عملیات در هر شرایط جوی وجود خواهد داشت.
اگر این زمین‌‌ها بدون تقویت شدن مورد بهره برداری قرار گیرند به زودی دچار از هم گسیختگی خواهند شد. خوشبختانه محصولات ژئوسنتتیکی از قبیل ژئوتکستایل و ژئوگریدها ابزار مناسبی برای مقاوم سازی این زمین‌‌ها در کمترین زمان ممکن و با کمترین هزینه می‌باشند.
مزایای به کارگیری ژئوگرید در راه‌‌های دسترسی
مزایای به کارگیری ژئوگرید در راه‌‌های دسترسی به میادین نفت و گاز را می‌توان به صورت زیر خلاصه کرد:
- افزایش کیفیت سطح جاده در نتیجه افزایش ایمنی
- کاهش تعداد دفعات تعمیر و نگهداری‌‌های مداوم سطح جاده
- کاهش میزان مصالح دانه‌ای مورد نیاز
- افزایش سرعت احداث مسیر‌های دسترسی
- کاهش نیروی کار و تجهیزات مورد نیاز
- حذف نیاز به حفاری و برداشت خاک‌‌های ضعیف
- کاهش فرو رفتگی سطح جاده در اثر لاستیک ماشین آلات سنگین
پیمانکاران نفت و گاز در سراسر دنیا توانسته‌اند با به کارگیری ژئوگرید هزینه‌‌های پروژه‌‌ها را به طور قابل توجهی کاهش دهند. چرا که استفاده از ژئوگرید سبب کاهش 40 تا 60 درصدی مصالح دانه‌ای مورد نیاز برای احداث جاده می‌شود.
به کارگیری ژئوگرید تنها سبب کاهش هزینه‌‌ها نمی‌شود بلکه سبب می‌شود تا حوادث منجر به مرگ هم به شدت کاهش یابد. متأسفانه این حوادث می‌توانند در شب و هنگامی که جاده‌‌ها دچار شسته شدگی شده‌اند، رخ دهند. این شسته شدگی‌‌ها و ناهمواری‌‌ها که معمولاً در اثر رفت و آمد متناوب ماشین آلات سنگین رخ می‌دهند سبب می‌شوند تا راننده کنترل ماشین را از دست دهد.
وقتی که برای ساخت این جاده‌‌ها از ژئوگرید استفاده می‌شود، مصالح دانه‌ای درون شبکههای ژئوگرید دچار قفل شدگی شده و سطحی ثابت و یکنواخت را ایجاد می‌کنند. این سطح یکنواخت سبب توزیع بهتر تنش‌‌ها شده و تنش‌‌های انتقالی به زیر اساس را به شدت کاهش می‌دهد. همین امر سبب می‌شود تا احتمال تشکیل چاله‌‌ها و شسته شدگی‌‌های ناگهانی به شدت کاهش یابد.
راه‌‌های دسترسی به چاه‌‌های نفت وقتیکه حفاری هم به اتمام می‌رسد باز هم حائز اهمیت هستند و بسیار مورد استفاه قرار می‌گیرند. زیرا این چاه‌‌ها دائماً نیاز به تعمیر و نگهداری دارند. بنابراین راه‌‌های دسترسی باید ایمن و با کیفیت مناسب باشند. استفاده از ژئوگرید تا حد زیادی به این مهم کمک می‌کند.
مهم ترین مزیت ژئوگریدها این است که قابلیت به کارگیری در مناطقی با خاک‌‌های ضعیف و مرطوب را دارند و همچنین توانایی تحمل بار‌های بسیار زیاد را نیز دارند.
به کارگیری ژئوگرید در پروژه‌‌های خطوط لوله
کاربرد ژئوسنتتیکها در پروژه‌‌های خط لوله در کجاست؟ وقتی که خطوط لوله از مناطقی با خاک نرم و سست عبور می‌کنند، نشست افتراقی قابل انتظار است، تقویت بستر خطوط لوله به منظور توزیع یکنواخت بار وارده از طرف خط لوله، مرسوم می‌باشد. در گذشته تقویت بستر با برداشت خاک ضعیف تا عمق یک متری و یا استفاده از پنل‌‌های پیش ساخته بتنی صورت می‌گرفت.
یک روش جایگزین و اقتصادی برای تقویت بستر به روش سنتی، استفاده از ژئوگرید با مقاومت بالا و کرنش کم می‌باشد. وجود لایه ی ژئوگرید سبب می‌شود تا بار در نواحی بزرگتری و به صورت یکنواخت توزیع شود و بدین ترتیب ظرفیت باربری کمتری برای خاک مورد نیاز باشد.
بسته به نوع خاک و بار‌های وارده روش‌‌ها ی مقاوم سازی متنوعی وجود دارد. زمانی که نشست افتراقی کم مورد انتظار باشد، یک یا دو لایه ژئوگرید برای تقویت بستر کفایت می‌کند. چنانچه ظرفیت باربری بالایی مورد نیاز باشد و یا زمین بسیار سست باشد از قطعات بتنی پیش ساخته U شکل به همراه ژئو تکستایل برای افزایش ظرفیت باربری و کاهش تنش افتراقی استفاده می‌شود.
نکته دیگر در رابطه با خطوط لوله این است که آن‌‌ها اغلب در عمق 1 تا 2 متری سطح زمین قرار می‌گیرند. به همین دلیل چنانچه نیاز به احداث سازه‌‌های جدید نظیر زیرساخت‌‌های حمل و نقلی بر روی محل عبور خطوط لوله باشد، مشکلات زیادی پیش آید چراکه در این صورت تنش‌‌های اضافی در خاک ایجاد می‌شود که ممکن است برای خطوط لوله بحرانی باشد. در این صورت نیاز است تا این تنش‌‌های اضافی را به نحوی کاهش داد تا تغییر شکل‌‌های لوله به حداقل برسد. استفاده از محصولات ژئوسنتتیک در این مواقع بهترین گزینه می‌باشد. آن‌‌ها با جذب تنش‌‌ها مانع از انتقال آن‌‌ها به سطوح پایین تر (محل قرارگیری لوله) می‌شوند. برای مطالعه بیشتر در خصوص کاربرد ژئوگرید در خطوط لوله توصیه میگردد مقاله با عنوان رایت آف وی مطالعه گردد.
به کارگیری ژئوتکستایل در پروژه‌‌های خطوط لوله
در پروژه‌‌های ساخت خطوط انتقال، ماسه حفاظتی به عنوان یک فاکتور قیمتی تأثیرگذار شناخته می‌شود. زیرا هزینه حمل و نقل حجم زیادی از ماسه بسیار قابل توجه خواهد بود. ژئوتکستایل نبافته، جایگزین بسیار مناسبی برای ماسه ی حفاظتی می‌باشد. بسته به اندازه دانه‌‌های خاک محل، ضخامت ژئوتکستایل‌‌ها متفاوت خواهد بود. هر چه خاک درشت دانه تر باشد ضخامت این محصول باید بیشتر باشد. این ژئوتکستایل‌‌ها اغلب در برابر واکنش‌‌های شیمیایی که در داخل خاک رخ می‌دهد مقاومت میکروبیولوژیکی کافی را دارند.
این محصولات باید در برابر حرارت هم مقاوم باشند تا بتوان از آن‌‌ها در خطوط حرارتی هم استفاده کرد. هنگامی که لوله با یک لایه ژئوتکستایل پوشانده می‌شود، در حقیقت این محصول مانع از تماس مستقیم لوله با خاک می‌شود و از خوردگی الکترولیتی جلوگیری می‌شود.
یکی از مشکلاتی که خطوط لوله با آن مواجه هستند اغلب نیروی شناوری در خاک‌‌هایی است که دارای سطح آب زیرزمینی متغیر هستند. در این مواقع اغلب از قطعات بتنی U شکل بر روی لوله‌‌ها استفاده می‌کنند تا از حرکت رو به بالای لوله جلوگیری شود. برای اینکه سطح لوله با سطوح سخت قطعات بتنی در تماس مستقیم نباشد، و دچار آسیب نشود از یک لایه ژئوتکستایل استفاده می‌شود.
لازم به ذکر است که استفاده از ژئوتکستایل جدا کننده تا حد زیادی می‌تواند مانع از مخلوط شدن خاک‌‌های ریزانه و درشت دانه و در ن‌هایت افزایش ظرفیت باربری شود. علاوه برموارد فوق از ژئوبگ‌‌های ساخته شده از ژئوتکستایل می‌توان به عنوان جایگزینی برای قطعات بتنی U شکل استفاده کرد. مهم ترین مزیت این ژئوبگ‌‌ها این است که نسبت به بتن ارزان تر بوده و در محل به آسانی با استفاه از مصالح موجود پر می‌شوند، نصب آن‌‌ها آسان است و به حفاظت الکترولیتی لوله‌‌ها هم کمک می‌کنند.
بنابراین کاربرد ژئوتکستایل در پروژه‌‌های خطوط لوله را می‌توان به این صورت خلاصه کرد:
- جداکننده ریزدانه از درشت دانه در زیر لوله برای افزایش ظرفیت باربری
- پوشاندن کامل لوله برای حفاظت فیزیکی و الکترولیتی
- پوشاندن لوله برای محافظت از آسیب‌‌های قطعات بتنی
- به صورت ژئوبگ به عنوان جایگزین قطعات U شکل بتنی که به منظور مقابله با نیروی شناوری کاربرد دارد.
