دریا غنی‌ترین منبع تامین انرژی جهان شامل نفت، گاز و انرژی‌های تجدید پذیر است. استخراج یا تولید این انرژی‌ها نیازمند سازه‌های فراساحلی است که عمدتاً در آب بنا می‌شوند. نفت و گاز مهم‌ترین زمینۀ فعالیت فراساحلی هستند. سازه‌های فراساحلی، طیف‌های مختلفی دارند. در حوزۀ نفت و گاز، سازه‌های استخراج و بهره‌برداری متفاوت از یکدیگر هستند.
در حوزه نفت و گاز، سازه‌های فراساحل عمدتاً به دو دسته ثابت و قابل حمل (mobile) تقسیم می‌شوند. قابل حمل به سازه‌هایی اطلاق میشود که پس از اتمام فعالیت از بستر دریا جدا و به محل دیگری منتقل می‌شوند. سازه‌های ثابت نیز به دو دسته شناور و پایه ثابت تقسیم می‌شوند.
جکاپ (Jack-Up): جکاپ مشهورترین سازۀ قابل حمل مورد استفاده برای حفاری با عمق کاری حداکثر 150 متر است. جکاپ دارای دو نوع عرشه مثلثی با پایه‌های خرپایی و عرشه مستطیلی با پایه‌های استوانه‌ای است. نصب جکاپ در کف دریا به کمک اسپادکن‌هایی(spudcan)است، که در انتهای هر پایه نصب شده‌اند. نوک اسپادکن‌ها مخروطی است و داخل آنهامعمولاً با آب پر میشود، تا پایه‌ها به راحتی بتوانند در خاک بستر نفوذ کنند. پایه‌ها نیز با استفاده از چرخدنده‌های تعبیه شده بر روی آنها که به کمک جعبه دنده‌ها بالا و پایین می‌شوند، فاصلۀ سازه از سطح آب را تنظیم می‌کنند.
شکل1: سازه دریایی پایه ثابت جکاپ
جکت (Jacket): از رایج‌ترین سکو‌های بهره برداری در آب کم عمق، جکت است. جکت متشکل از پایه‌ای به شکل خرپای فضایی و عرشۀ قرار گرفته روی آن است. سکو توسط شمع‌هایی که در پایه‌ها یا در کنار آنها در زمین کوبیده می‌شوند، ثابت می‌گردد. شمع‌ها طول متفاوتی دارند. برای مثال یک سکو با عمق کاری 80 متر نیازمند شمع با طول بخش زیر خاک 50 متر است. البته طول بخش زیر خاک شمع علاوه بر عمق کاری سکو به عوامل مختلفی از جمله جنس و لایه‌بندی خاکبستر نیز بستگی دارد. جکت‌ها برای عمق کاری حداکثر 120 متر کاربرد دارند. تمام سکو‌های نفت و گاز خلیج فارس از نوع جکت هستند.
شکل2: سازه دریایی پایه ثابت جکت
سازه‌های بتنی: پایه‌های این نوع سازه ثابت، از بتن ساخته شده‌اند و استحکام بالایی دارند.در انتهای پایه‌ها، تعداد زیادی مخازن بزرگ قرار دارند که با آب پر شدند تا سازه در بستر دریا ثابت گردد. این سازه در شرایط دریایی خشن و آبی با حداقل مقدار مواد خورنده استفاده میشود. تعداد بسیاری از این سازه‌ها در دریای شمال (نروژ) قرار گرفته، که بزرگترین آنها در عمق 300 متری استفاده شده است.
شکل3 : سازه پایه ثابت بتنی
سازه تطبیقی (Compliant Structure): مقابله با پدیدۀ تشدید ایجاد شده توسط امواج به دو صورت است، که در نوع اول، سازه سختی بالایی دارد و مقاومت زیادی در مقابل موج از خود نشان می‌دهد و در نوع دوم با برخورد موج، سازه به آرامی حرکت می‌کند و میزان نیروی وارده به آن کاهش می‌یابد. سازه‌های تطبیقی انواع مختلفی دارند، از جمله برج شمعی تطبیقی، برج مهار شده، برج انعطاف پذیر و غیره. برای مثال در برج مهار شده، تعدادی شمع در وسط سازه، قسمت پایینی را به بستر دریا متصل می‌کند و باعث میشود اتصال به صورت مفصل عمل کند و به سازه آزادی دوران در جهات مختلف را دهد. جابجایی سازه نباید از حد مشخصی بیشتر شود. بنابراین از خطوط مهار برای کنترل آن استفاده میشود. همچنین در بالای سازه از تانک‌های بویانسی کوچکی استفاده میشود، تا اثری مشابه پاندول را در سازه ایجاد کنند. سازه‌های شناور و نیمه شناور به دلیل داشتن عکس‌العمل مشابه سازۀ تطبیقی و داشتن دوره تناوب بالا، می‌توانند جزءسازه‌های تطبیقی در نظر گرفته شوند.
شکل4: مقایسه ارتفاع سازه تطبیقی پترونیوس با برج‌های بلند جهان
سکوی اسپار (Spar): این نوع سکو متشکل از یک استوانه بزرگ به عنوان نگهدارنده عرشه است. ابعاد این استوانه می‌تواند از 100 متر ارتفاع و 12 متر قطر شروع شده و به 300 متر ارتفاع و 20 متر قطر نیز برسد. این بخش از سازه برای اتصال خطوط مهار و در بعضی موارد برای انبار کردن نفت و گاز استفاده میشود. یکی از بزرگترین سکو‌های اسپار در خلیج مکزیک قرار دارد که مساحت عرشۀ آن به بزرگی دو زمین فوتبال است.
شکل 5: نسل‌های مختلف سکوی شناور اسپار
سکوی پایه کششی (Tension Leg Platform): در سازه‌های فراساحلی از دو نوع خط مهار کتناری (Catenary) و تات (Taut) برای کنترل حرکت استفاده میشود. کتناری، کابل‌ها یا زنجیر‌هایی با وزن زیاد هستند، که در اثر وزن خود خمیده شده‌اند و حرکت افقی سازه را کنترل می‌کنند. تات از کابل‌های سبک کشیده‌ای تشکیل شده است، که سازه را به بستر دریا متصل می‌کنند. اگر در تات کشیدگی اولیه‌ای ایجاد گردد، به آن تندون (Tendon) می‌گویند. سکو‌های پایه کششی، مخازن بزرگ بویانسی دارند که می‌توانند نیروی رو به بالای بزرگی را در سازه ایجاد کنند. برای ایجاد پیش کشیدگی، ابتدا این مخازن از آب پر می‌شوند و سازه تا عمق مشخصی در آب فرو می‌رود، سپس تات‌ها به پایه‌ها متصل می‌شوند و در نهایت، آب درون مخازن تخلیه می‌گردد و سازه دوباره بالا می‌آید. در نتیجه در تات‌ها پیش‌کشیدگی و نیروی اولیه‌ای به وجود می‌آید که موجب پایداری افقی سازه میشود. این مدل سکو‌ها بیشتر برای حفاری در آب‌های عمیق استفاده می‌شوند. اگرچه بعضی مدل‌ها برای بهره‌برداری نیز کاربرد دارند.
شکل 6: سکوی شناور پایه کششی
سکوی ستاره دریایی (Sea Star Platform): در این سکو همانند سکوی پایه کششی از تات استفاده میشود و زیر مجموعه سکوی پایه کششی است. بدنه زیر آب به شکل استوانه‌ای نسبتاً بزرگ است که تا عمق مشخصی می‌رود و از انتهای آن چهار یا سه پایه مستطیل-شکل افقی منشعب می‌گردد، که شکل ستاره دریایی را به وجود می‌آورد. این سکو برای عمق‌های 300 تا 500 متر استفاده میشود.
شکل 7: سکوی شناور ستاره دریایی
رضا محمدی-ورودی۱۴۰۱ دریا
