إن زيادة الدقة توفر من الوقت والمال، كما إن تحقيق المزيد من السلامة ينقذ الأرواح. وعندما يسلّح المهندسون أنفسهم بالأدوات المناسبة التي ترتقي بخبرتهم في مجال السلامة، يصبح بوسعهم إجراء دراساتٍ دقيقةٍ وسريعةٍ عن تخفيض الضغط بصورةٍ سلسةٍ وبتكاليف منخفضة وعلى نحوٍ آمن. وبفضل البرامج المتطورة لتخفيض الضغط BLOWDOWN، يمكن إجراء تحليلٍ مفصلٍ للتجهيزات الخاصة بالعمليات الرئيسية، فضلاً عن حماية هذه التجهيزات بصورةٍ أكثر فاعلية.

يحظى تحسين التصميمات من الناحية الاقتصادية بأهميةٍ متزايدةٍ بالنسبة للمشاريع الهندسية في يومنا هذا. وحين يتعلق الأمر بنظم تخفيض الضغط، عادةً ما تستهلك تكاليف التمديدات شقاً هاماً من نفقات المشاريع، ما يحتّم ضرورة تصميم نظمٍ تضمن السلامة وتحدّ من التكاليف غير الضرورية المتصلة بهذه التمديدات إلى الحدّ الأدنى. ويمكن أن توضع تكاليف مرتفعة للتمديدات أثناء تحليل تخفيض الضغط، وذلك في الحالات التي تنتج فيها مناطق منخفضة الحرارة، حيث يتطلب ذلك في نهاية المطاف اللجوء إلى مواد أغلى ثمناً للبناء ضمن هذه المناطق. وإن تقدير المناطق المحددة التي تتشكل فيها درجات الحرارة المنخفضة، وبالتالي تحديد كفاية المواد المستخدمة، قد يكون أمراً تتلبسه الصعوبة والغموض عند اللجوء إلى الطرق التقليدية. ولكن عند استخدام الأدوات الصحيحة، يوفّر إجراء تحليل تصميم الحد الأدنى لدرجة حرارة المعدن (MDMT) بالصورة الأعلى دقةً التكاليف، ويضمن في الوقت نفسه عدم تكسّر مواد البناء المستخدمة في النظام. ويعدّ تحديد يقينية القيم أمراً إلزامياً لتجنب النفقات غير الضرورية والحيلولة دون الإفراط في التحفظ خلال تحديد المواصفات. وفي سبيل وضع حلٍ شاملٍ لتخفيض الضغط خلال كافة مراحل العمليات، يضع برنامج المحاكاة الخاص بتخفيض الضغط Bolwdown بين يدي شركات النفط والغاز أفضل الوسائل المتاحة لتقديم المساعدة في كافة مشروعات هندسة العمليات، وذلك بدءاً من أعمال بناء المرافق الجديدة ووصولاً إلى مشروعات إدخال تحسيناتٍ على العمليات والتصميمات القائمة أو على أنظمة تخفيض معدل الضغط، والتي تضمن في النهاية القدر الملائم من السلامة.

إدارة الضغط

بحسب مؤشر مخاطر الموارد الطبيعية 2016 لشركة ويليس تاورز واتسون، فإن المخاطر الثلاثة الكبرى التي تؤثر في قطاع النفط والغاز هي: التشغيل في بيئاتٍ أكثر صعوبةً من الناحية التقنية، وزيادة المخاطر التي تهدد الأمن السيبراني وخصوصية البيانات، والتقلبات في قيم العملات وأسعار الفائدة التي تفضي إلى عدم اليقين. ويعدّ التنبؤ بالمخاطر التنظيمية الرئيسية والمخاطر على الأفراد في هذه البيئة سريعة التطور أمراً شديد الأهمية. ونظراً لكون السلامة إحدى الشواغل الرئيسية بالنسبة للمهندسين على وجه التحديد؛ فثمة اعتباراتٌ هامةٌ لتحديد سلامة النظم، بما فيها تحديد مقاسات الفتحات على وجه الدقة، واختيار المعادن والقدرة على دمجها مع نظام اللهب. ومن الآثار الجانبية لتخفيض الضغط الانخفاض الحادّ في درجة الحرارة ضمن تجهيزات المحطة وفي التمديدات المصاحبة لها. ولا بد من تحديد هذا الأثر الحراري بدقةٍ لتعيين المواد الملائمة للبناء. ومن أمثلة زيادة السلامة ضغط الغاز داخل الأوعية، والذي ينبغي الحدّ منه لتقليل وقوع الأضرار أو الحرائق إلى الحد الأدنى.

يستلزم اتخاذ القرارات الهندسية الفضلى القدرة على التنبؤ الدقيق بدرجة الحرارة الدنيا للمعادن ضمن التجهيزات فضلاً عن المقاس المطلوب للفتحات في الأنظمة. ومن شأن التدابير التي تشتمل على نمذجة درجات الحرارة وقيم الضغط ومعدلات التدفق القصوى أثناء عملية تخفيض الضغط أن تحدّ من التصميمات المفرطة المتصلة بنظام تخفيض الضغط وأن توفّر من التكاليف الهندسية بصورةٍ هائلة. ويحدّ تخفيض ضغط النظام بصورةٍ دقيقةٍ من خطورة تضرّر تجهيزات العمليات إضافةً إلى المنتجات والأشخاص.

ولذلك، يعدّ التحليل الفعال للسلامة جانباً أساسياً في تصميم العمليات، ومع استخدام أدوات المحاكاة القوية يمكن إنشاء تصميماتٍ متزامنةٍ بالمحاكاة، ما يقلّل من إعادة الشغل إلى الحدّ الأدنى ويمكن المهندسين من إعادة استخدام تحليل السلامة وتهذيبه في كل مرحلةٍ من مراحل دورة حياة التصميم. ومن خلال الحدّ من الافتراضات الحذرة والمتحفظة، سيكون بوسع المهندسين أيضاً الحدّ من النفقات الرأسمالية. وبالإضافة إلى ذلك، ستتوافر لديهم القدرة الكاملة على السيطرة من أجل دفع الأصول إلى الحد الذي يحقق النصيب الأعلى من الإنتاجية ويؤدي إلى استكشاف الأخطاء بكفاءة وثقة ويرفع من الدقة أثناء إجراء تحليل السلامة. ويستطيع المهندسون الآن بصورةٍ أساسيةٍ تقييم النظم بصورةٍ أكثر أماناً وسرعةً وسهولةً بكثيرٍ ضمن بيئةٍ هندسيةٍ واحدة.

معايير السلامة

إن نظام تخفيض الضغط Blowdown نظامٌ بالغ الأهمية للاستجابة السريعة. وله ضرورةٌ قصوى ليس فقط لضمان تحديد هذا التحليل لمواد البناء السليمة، بل إنه يحدد أيضاً الحجم الصحيح للفتحات التي تفرغ الضغط في الأنظمة وفق المعايير الصناعية الرائدة، كمعياري API وNORSOCK الخاصين بحالات الحرائق. ويقلل هذا الإجراء من الحوادث التي تسبب أضراراً غير قابلة للإصلاح. ويعد استخدام محلّل نظام اللهب بمثابة جزءٍ من عملية تحليل تخفيض الضغط ضرورياً أيضاً؛ لضمان سلامة عملية التحليل بكاملها بدءاً من نظام تخفيض الضغط ووصولاً إلى رأس إطلاق اللهب.

إن اتخاذ قرارات السلامة الأفضل يجلب نتائج أفضل. كما إن التحلي بالقدرة على التقدير السريع لأكثر التصميمات أماناً وربحيةً يضيف القيمة، ويضمن تحسين الإنتاجية الهندسية، ويحدّ من تكاليف الاستثمار، كما يزيد من الكفاءة الهندسية بالإجمال. وبفضل أقوى وسائل نمذجة العمليات وأشملها على مستوى العالم، يمكن التخفيف من تعقيد مشروعات النفط والغاز مع تمكين المهندسين من توفير الوقت وضمان تحسين نماذج العمليات للتصميم المفاهيمي وعمليات المحطات.

تأتي المحاكاة مع تعزيز وظائف السلامة بمنافع هائلة بالنسبة للشركات العاملة في صناعات العمليات. ويعني توفر النماذج التصميمية الثرموديناميكية أن بإمكان المهندسين الوثوق بدقة حساباتهم وقدرتها على التنبؤ بصورةٍ كاملة.

تعدّ تقنية BLOWDOWN التقنية الرائدة في المجال الصناعي، وقد قام بتطويرها والتحقق من صحتها غراهام سافيل والأستاذ ستيفن ريتشاردسون من كلية إمبريال، وقد أدخلت هذه التقنية في برنامج Aspen HYSYS، وهو جزءٌ من مجموعة برامج AspenONE الهندسية الخاصة بشركة أسبن تك. ويمكّن هذا البرنامج المعزز بتكنولوجيا BLOWDOWN المهندسين من تحديد مقاسات الفتحات وتحديد المناطق التي يخشى فيها انخفاض الحرارة، ما يثمر عن وضع قيمٍ أقل تحفظًا لتصميم الحد الأدنى لدرجة حرارة المعدن (MDMT). ومن شأن ذلك في بعض الحالات أن يؤدي إلى التوفير في التكاليف عبر استخدام مواد أقل غلاء. وقد استخدمت تقنية BLOWDOWN في أكثر من 400 مشروعٍ لدى شركات النفط والغاز من أجل نمذجة تخفيض الضغط. ويحدد هذا البرنامج مواقع محددة في النظام يمكن أن تنخفض درجة الحرارة فيها بصورةٍ دراماتيكية أثناء تخفيض الضغط. وبفضل هذا التعزيز في سمات السلامة، يمكن للمهندسين تخديم مشروعات سير العمل والسلامة على النحو الأفضل، كما أن بوسعهم أداء تحليلٍ دقيقٍ للسلامة والاستفادة من البيانات المأخوذة من أجهزة محاكاةٍ قوية، وكل ذلك في بيئة محاكاة هندسية واحدة ومتكاملة.

حسنات الدقة

يعدّ تحسين السلامة عبر النمذجة الدقيقة لأنظمة تخفيض الضغط نشاطًا بالغ الأهمية في تصميم جميع محطات العمليات وتشغيلها. وتساعد القدرة التحليلية المفصلة لتحديد أحجام الفتحات وتسمية المواد الملائمة للبناء بصورةٍ كبيرةٍ أثناء تقدير التكاليف الرأسمالية وضمان السلامة. وتعكف شركات النفط والغاز اليوم على توحيد برمجياتها الهندسية بإضافة وظيفة تخفيض الضغط القوية (Blowdown) التي تمنح القدرة على محاكاة أوعية تخفيض الضغط وغيرها من التجهيزات وصولاً إلى رؤوس إطلاق اللهب. وتكمن الحسنة من وراء ذلك في تمكين المهندسين من الانتقال بتحليل تخفيض الضغط إلى مستوى آخر من الدقة، ناهيك عن الاستفادة من برنامج محاكاة تخفيض الضغط (Blowdown) من أجل الحدّ من التصميم المفرط والتقليل من النفقات الرأسمالية أثناء تصميم الأنظمة والمصادقة عليها.