स्टील कैटेनरी राइजर

स्टील कैटेनरी राइजर (एससीआर) एक उपसमुद्र पाइपलाइन को गहरे पानी में तैरते या स्थिर तेल उत्पादन प्लेटफॉर्म से जोड़ने का एक सामान्य तरीका है। एससीआर का उपयोग प्लेटफार्मों और पाइपलाइनों के बीच तेल, गैस, इंजेक्शन पानी आदि जैसे तरल पदार्थ स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है।

विवरण
अपतटीय उद्योग में ज़ंजीर का  शब्द का प्रयोग विशेषण या संज्ञा के रूप में किया जाता है जिसका अर्थ गणित में इसके ऐतिहासिक अर्थ से कहीं अधिक व्यापक होता है। इस प्रकार, एक एससीआर जो एक कठोर, स्टील पाइप का उपयोग करता है जिसमें काफी झुकने वाली कठोरता होती है उसे कैटेनरी के रूप में वर्णित किया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि समुद्र की गहराई के पैमाने पर, एक कठोर पाइप की झुकने वाली कठोरता का एससीआर के निलंबित विस्तार के आकार पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। एससीआर द्वारा ग्रहण किया गया आकार मुख्य रूप से धाराओं और तरंगों के कारण वजन, उछाल और हाइड्रोडायनामिक बलों द्वारा नियंत्रित होता है। एससीआर का आकार कड़े कैटेनरी समीकरणों द्वारा अच्छी तरह से अनुमानित है। प्रारंभिक विचारों में, पारंपरिक, कठोर स्टील पाइप का उपयोग करने के बावजूद, एससीआर के आकार को आदर्श कैटेनरी समीकरणों के उपयोग से भी अनुमानित किया जा सकता है, जब सटीकता में कुछ और हानि स्वीकार्य हो। आदर्श कैटेनरी समीकरणों का उपयोग ऐतिहासिक रूप से अंतरिक्ष में बिंदुओं के बीच निलंबित श्रृंखला के आकार का वर्णन करने के लिए किया जाता है। परिभाषा के अनुसार एक श्रृंखला रेखा में शून्य झुकने वाली कठोरता होती है और आदर्श कैटेनरी समीकरणों के साथ वर्णित लोग असीम रूप से छोटे लिंक का उपयोग करते हैं।

एससीआर का आविष्कार डॉ. कार्ल जी. लैंगनर पी.ई., एनएई द्वारा किया गया था, जिन्होंने एससीआर का वर्णन एक लचीले जोड़ के साथ किया था, जिसका उपयोग एससीआर के शीर्ष क्षेत्र के कोणीय विक्षेपण को एक समर्थन मंच के सापेक्ष समायोजित करने के लिए किया जाता था, क्योंकि मंच और एससीआर धाराओं और तरंगों में चलते हैं।. एससीआर हजारों फीट लंबे असमर्थित पाइप स्पैन का उपयोग करते हैं। जटिल गतिशीलता, हाइड्रोडायनामिक्स, जिसमें भंवर प्रेरित कंपन (वीआईवी) और समुद्र तल के साथ पाइप की बातचीत की भौतिकी शामिल है। वे एससीआर पाइप के निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्रियों पर कठोर हैं। डॉ. लैंगनर ने अपने अमेरिकी पेटेंट के लिए आवेदन दायर करने से पहले वर्षों तक विश्लेषणात्मक और डिजाइन कार्य किया था। यह काम 1969 से पहले शुरू हुआ था और यह आंतरिक शेल दस्तावेज़ों में प्रतिबिंबित हुआ था, जो गोपनीय हैं, लेकिन प्रारंभिक 'बेयर फ़ुट' एससीआर डिज़ाइन पर एक पेटेंट जारी किया गया था। वीआईवी को मुख्य रूप से एससीआर पाइप से जुड़े उपकरणों के उपयोग से नियंत्रित किया जाता है। वे उदाहरण के लिए VIV दमन उपकरण हो सकते हैं, जैसे हेलिकॉइडल स्ट्रेक्स या फेयरिंग्स जो कि VIV आयाम को काफी कम कर देता है। VIV भविष्यवाणी इंजीनियरिंग कार्यक्रमों का विकास, उदाहरण के लिए SHEAR7 कार्यक्रम, एक सतत प्रक्रिया है जो MIT और शेल एक्सप्लोरेशन एंड प्रोडक्शन के बीच सहयोग से उत्पन्न हुई है। एससीआर अवधारणा के विकास के समानांतर, एससीआर विकास को ध्यान में रखते हुए। एससीआर का कठोर पाइप तैरते या कठोर प्लेटफॉर्म पर इसके हैंग-ऑफ बिंदु और समुद्र तल के बीच एक कैटेनरी बनाता है। एक स्वतंत्र रूप से लटका हुआ SCR लगभग 'J' अक्षर के समान आकार ग्रहण करता है। स्टील लेज़ी वेव राइजर (एसएलडब्ल्यूआर) की एक कैटेनरी में वास्तव में कम से कम तीन कैटेनरी खंड होते हैं। कैटेनरी के शीर्ष और समुद्र तल खंडों में नकारात्मक जलमग्न भार होता है, और उनकी वक्रता समुद्र तल की ओर 'उभर' जाती है। मध्य खंड में इसकी पूरी लंबाई के साथ उत्प्लावन सामग्री जुड़ी हुई है, ताकि स्टील पाइप और उत्प्लावन का संयोजन सकारात्मक रूप से उत्प्लावनशील हो। तदनुसार, उत्प्लावन खंड की वक्रता 'उभार' ऊपर की ओर (उल्टी कैटेनरी) होती है, और इसके आकार का भी समान कड़े या आदर्श कैटेनरी समीकरणों के साथ अच्छी तरह से अनुमान लगाया जा सकता है। सकारात्मक और नकारात्मक रूप से उत्प्लावन खंड उन बिंदुओं पर एक दूसरे से स्पर्शरेखा होते हैं जहां वे जुड़ते हैं। एसएलडब्ल्यूआर के समग्र कैटेनरी आकार में उन स्थानों पर विभक्ति बिंदु हैं। एसएलडब्ल्यूआर को पहली बार 2009 में बुर्ज बांध वाले एफपीएसओ अपतटीय ब्राजील (बीसी-10, शेल) पर स्थापित किया गया था। हालाँकि लेज़ी वेव कॉन्फ़िगरेशन लचीले राइजर पहले से कई दशकों से व्यापक उपयोग में थे।

लेज़ी वेव एससीआर (एसएलडब्ल्यूआर) का सबसे गहरा अनुप्रयोग वर्तमान में स्टोन्स बुर्ज-मूरड एफपीएसओ (शेल) पर है, जो मैक्सिको की खाड़ी में 9,500 फीट पानी की गहराई में स्थित है। स्टोन्स एफपीएसओ बुर्ज में एक डिस्कनेक्ट करने योग्य बोया की सुविधा है, ताकि चालक दल के साथ जहाज को एसएलडब्ल्यूआर का समर्थन करने वाले बोया से अलग किया जा सके, और तूफान के आने से पहले एक उपयुक्त आश्रय में ले जाया जा सके।

एससीआर पाइप और समुद्र तल पर पड़े पाइप का एक छोटा खंड 'डायनामिक' पाइप का उपयोग करता है, यानी स्टील पाइप, जिसकी दीवार की मोटाई पाइपलाइन की दीवार की मोटाई से थोड़ी अधिक होती है, ताकि टच-डाउन ज़ोन में जुड़े गतिशील झुकने और स्टील सामग्री की थकान को बनाए रखा जा सके। एससीआर का. इसके अलावा एससीआर को आम तौर पर एक कठोर पाइपलाइन के साथ विस्तारित किया जाता है, लेकिन लचीली पाइपलाइन का उपयोग भी संभव है। राइजर आमतौर पर 8-12 इंच व्यास के होते हैं और 2000-5000 पीएसआई के दबाव पर काम करते हैं। पाइप आकार और परिचालन दबाव की उन सीमाओं से परे डिजाइन भी संभव हैं।

फ्री हैंगिंग एससीआर का उपयोग सबसे पहले शेल द्वारा ऑगर तनाव पैर मंच  (टीएलपी) पर किया गया था। 1994 में जो 872 मीटर पानी में बंधा हुआ था। शेल को यह साबित करना कि एससीआर अवधारणा तकनीकी रूप से ऑगर टीएलपी पर उपयोग के लिए उपयुक्त थी, डॉ. कार्ल जी. लैंगनर की एक बड़ी उपलब्धि थी। यह एक तकनीकी छलांग थी. संपूर्ण अपतटीय उद्योग द्वारा एससीआर अवधारणा की स्वीकृति अपेक्षाकृत तेजी से हुई। एससीआर ने अपनी पहली ऑगर स्थापना के बाद से दुनिया भर में तेल और गैस क्षेत्रों पर विश्वसनीय प्रदर्शन किया है।