القائمة الرئيسية

الصفحات

مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore

مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore

بئر النفط

بئر النفط هو عبارة عن حفرة تحفر في أعماق الأرض للوصول إلى الصخور التي تحتوي على النفط أو الغاز الذي يمكن استخراجه والإستفادة منه اقتصادياً.

مكونات بئر النفط

ان فهم مكونات بئر النفط من تجويف البئر (wellbore) ومعدات رأس البئر (Wellhead) والإلمام بمعدات الاكمال (Completion Equipment) يعد أمرًا ضروريًا لجميع مشغلي الـ Slickline وفرق القياسات الحقلية والجهات التي لها علاقة. ان هذه المعرفة تساعد على تمكين المشغل من تصور عمل الأدوات والمعدات الموجودة في داخل البئر.


الحفر وبطانات تجويف البئر

قبل أن يتم البدأ بحفر بئر النفط، يتم وضع البطانة الرئيسية الكبيرة او ما يدعى الموصل (conductor casing) في السطح وذلك لتوفير نقطة انطلاق لعمليات الحفر وتثبيت مكونات بئر النفط. 

على الآبار الأرضية، يمكن بناء حوض للبئر حيث يتم دفع الموصل(conductor) إلى الأرض بواسطة سائق الرافعة. وذلك بالتناوب مع آلة الحفر لعمل حفرة (hole) يمكن فيها تثبيت بطانة الموصل (conductor).

مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (1) الحفر وبطانات البئر

في الآبار البحرية (off-shore wells)، يتم تثبيت الموصل عادة في فتحات مصممة في هيكل المنصة البحرية.

يتم حفر بئر النفط على مراحل ويتم تغليفه بالبطانات (casing) لمنع انهيار تجويف البئر وتسهيل حركة الموائع داخل البئر. عدد وحجم البطانات يتم تحديدها من خلال معرفة عمق البئر النهائي وظروف التكوين وضغط البئر النهائي ونوع الانتاج (النفط أو الغاز، او كلاهما، وما إلى ذلك).

يوضح الرسم البياني في الشكل (1) بئرًا بريًا نموذجيًا ثلاثي البطانة. مع وضع كل سلسلة البطانة في مكانها، ان ظروف التكوين وموقع البئر تحدد مقدار الأسمنت الذي يتم تطبيقه في كل بطانة.

يتم وضع رباط أسمنتي جيد بين الطبقات والبطانات وهذا ضروري لمنع هجرة الموائع بين المناطق الإنتاجية أو إلى السطح. يمكن التحقق من ذلك أو تأكيد عن طريق تشغيل مجس CBL (مجس الاصرة الاسمنتية) قبل الاستمرار في المرحلة التالية من الحفر واستكمال بئر النفط.

يتم الحرص على جميع مراحل الحفر لضمان عزل المنشآت السطحية عن ضغوط الطبقات داخل البئر. ويتحقق ذلك من خلال كثافة طين الحفر (خلق ضغط هيدروستاتيكي في حفرة البئر لموازنة ضغط التكوين) واستخدام مانعات الانفجار (BOP). يتم تركيب مانع الانفجار BOP مباشرة أسفل أرضية منصة الحفر بالاضافة الى اجهزة الحفر الرافعة.

يتم حفر حفرة بئر النفط على عمق أقل بقليل من منطقة الطبقات التي تحجز النفط أو الغاز. تُعرف هذه المنطقة بالمكمن (Reservoir) وعادة ما تتكون من طبقة من الرمل أو السجيل أو الصخر الذي يحتوي على الغاز أو النفط. يمكن أن يختلف سمك المكمن من بضعة أقدام فقط إلى عدة مئات من الأقدام أو حتى عدة آلاف قدم في الحقول الغزيرة.

للسماح لموائع المكمن(النفط او الغاز) بدخول تجويف البئر، يتم عمل ثقوب من خلال البطانة (casing) خلال الطبقة الانتاجية للمكمن. يتم. انزال مسدس التثقيب بشكل عام في حفرة البئر على خط من الأسلاك الكهربائية بالتناوب مع الأنابيب الانتاج المثقبة المنقولة حيث تسمح بتشغيل المتفجرات المثقبة باستخدام سلسلة أنابيب الإنتاج. بعد التأكد من وضع المسدس المناسب، يتم إطلاق المسدس التثقيب كهربائيًا من السطح، ويمكن أيضاً استخدام معدة إسقاط لتفجير المسدس.

مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (2) التثقيب وإكمال مكونات تجويف بئر النفط.


عندما يتم إطلاق المسدس المثقب ، يتم إنشاء ثقوب من خلال البطانة وغمد الأسمنت إلى طبقات المكمن. وهذا يوفر قنوات واضحة يمكن من خلالها دخول النفط والغاز إلى البطانة ، حيث يتم إنتاجه على السطح من خلال أنابيب الإنتاج.

خلال مرحلة اكمال بئر النفط، يتم تركيب أنابيب الإنتاج (production tubing) والحازم المطاطي (packer). أنابيب الإنتاج عبارة عن أنبوب بقطر صغير، يتم خفضه داخل البطانة إلى نقطة أعلى من الثقوب. بينما يعلق الحازم المطاطي على نهاية الجزء السفلي من أنابيب الانتاج.

تحتوي الباكر على زلات (أسنان) لتثبت في مكانها وعنصر ختم واحد أو أكثر لتوفير العزل الهيدروليكي. عندما يكون انبوب الانتاج والباكر في العمق المطلوب، يتم تنشيط الزلات وعناصر منع التسرب المطاطية الموجودة على الباكر، إما عن طريق تدوير الأنبوب أو عن طريق الضغط الهيدروليكي عبر تجويف الأنبوب. هذا يتسبب في تمدد الزلات الموجودة في الباكر لتمسك البطانة (casing) ويؤدي أيضًا إلى توسيع عناصر منع التسرب المطاطية في الباكر وإغلاق القطر الداخلي للبطانة.

مع تثبيت الباكر في مكانه، يدخل الغاز والنفط إلى البطانة(casing) من خلال الثقوب ويتدفقان إلى الباكر ، حيث يدخل أنبوب الإنتاج ويتدفق إلى السطح.

المجال الحلقي بين انبوب الانتاج والبطانة هي المسافة بين القطر الخارجي للأنبوب والقطر الداخلي للبطانة فوق الباكر. تملأ هذه المساحة بشكل عام بالسوائل، مثل الماء أو محلول ملحي يحتوي على مثبط للتآكل، لحماية الأنابيب والبطانة من التآكل.

يميل الضغط الهيدروستاتيكي (الوزن) للمائع الحلقي إلى تثبيت الباكر في مكانه ويوفر أيضًا وسيلة لقتل بئر النفط، عند الضرورة، عن طريق إدخال السائل الحلقي في سلسلة أنابيب الانتاج.
مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (3) بطانة الانتاج (Liner Production)

يتم بناء بعض الآبار النفطية مع بطانة الانتاج (Liner Production). يتطلب هذا الخيار ثقبًا أصغر ولا يتطلب تثبيت سلسلة البطانة على طول مكونات بئر النفط، مما يمثل توفيرًا كبيرًا في التكلفة في وقت الحفر وتكاليف البطانات. 

ان نظام معلق البطانة (The liner hanger system) يدعم البطانة في قاع البئر حتى يتم الانتهاء من عملية التسميت. يمكن أيضًا تركيب معلق البطانة خلال عمليات استصلاح البئر وزيادة عمق بئر النفط.


معدات رأس البئر

يتم توصيل سطح تجويف البئر بشجرة رأس البئر او شجرو الميلاد (Christmas tree)، وهي احدى مكونات بئر النفط الرئيسية وهي عبارة عن سلسلة من الصمامات المثبتة على فوهة البئر للتحكم في تدفق السوائل من البئر. هناك العديد من الأنواع والتصاميم التي تتناسب مع موقع البئر وظروف المائع الموجود في المكمن. ضغط رأس البئر، ونوع السوائل، والمحتوى المسبب للتآكل، ودرجة الحرارة، والمساحة المتاحة، هي بعض العوامل التي تؤثر على اختيار الشجرة أو تصميم الصمام والمواصفات.


من المهم أن يكون موظفو عمليات الـ Slickline والعاملين في موقع العمل على دراية بخيارات أنواع مكونات بئر النفط من معدات رأس البئر الأساسية المتاحة:


Single Composite Tree

تستخدم في آبار النفط ذات الضغط المنخفض (حتى 3000psi)؛ هذا النوع من الأشجار شائع الاستخدام في جميع أنحاء العالم. لكن عدد الوصلات ونقاط التسرب المحتملة تجعلها غير مناسبة لتطبيقات الضغط العالي أو للاستخدام في آبار الغاز.

مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (4) Single Composite Tree
تتوفر أيضًا الأشجار المزدوجة المركبة ولكنها ليست شائعة الاستخدام.

Single Solid Block Tree

تستخدم لتطبيقات الضغط العالي، يتم تثبيت مقاعد ومكونات الصمامات في شجرة الميلاد والتي جسمها عبارة عن كتلة صلبة من قطعة واحدة. الأشجار من هذا النوع تتحمل حتى (10000psi) أو أعلى إذا لزم الأمر.

مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (5) Single Solid Block Tree




Dual Solid Block Tree

بالنسبة للاشجار ذات الأنابيب المزدوجة، فإن شجرة الكتلة الصلبة هي التكوين الأكثر استخدامًا. الخياران المعروضان هما أكثر التصاميم شيوعًا.


الصمامات السفلية (Lower valves) على الشجرة الميلاد هي التي تتحكم في التدفق من المنطقة الأعمق. في حين أن هناك بعض الاستثناءات لهذه القضية ما لم يتم وضع علامة على الشجرة بوضوح، يمكن افتراض أن موضع الصمام يعكس التوصيلات تحت السطحية.

مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (6) Dual Solid Block Tree


الاحتياطات اللازمة لتشغيل صمامات رأس البئر

توفر الصمامات حماية إضافية لمكونات بئر النفط لذا يجب تشغيل الصمامات بعناية عند الفتح أو الإغلاق. تحتوي بعض أنواع الصمامات على دبوس قص بين المقبض والساق والذي يعمل على قطع الساق لحماية المكونات الداخلية للصمام، إذا تم تطبيق قوة مفرطة.


لا ينبغي استخدام الصمام الرئيسي (Master valve) للإغلاق مجرى تدفق بئر النفط، إلا في حالات الطوارئ. عادة ما يتم استخدام صمام التنظيف (Swab valve) أو صمام الانتاج (Wing valve) لهذا الغرض. في كل مرة تغلق بوابات الصمام مجرى تدفق البئر، يمكن أن تتسبب الزيادة في سرعة سوائل بئر النفط أثناء عملية الإغلاق في حدوث تآكل عبر مناطق العزل للصمام. من الأسهل والأكثر أمانًا استبدال المقاعد (Seats) والبوابات في هذه الصمامات، بخلاف الصمام الرئيسي في الشجرة.

مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (7) المكونات لمعدات رأس البئر وشجرة عيد الميلاد.

احسب دائمًا عدد دورات الصمام التي تم إجراؤها عند الإغلاق. يعد هذا فحصًا حكيمًا ضد التشويش على سلسلة الأدوات أو السلك الموجودة في الشجرة خلال الـ Slickline، في حالة رفع الأدوات بالكامل عبر انبوب السيطرة (Lubricator).

Tubing hanger

معلق انابيب الانتاج (Tubing hanger) هو جهاز يعمل على دعم أنابيب الإنتاج داخل مثبت نهاية انبوبة الانتاج (Tubing head) في آبار النفط. توفر عناصر العزل الموجودة على جسم معلق أنابيب الانتاج عزلاً هيدروليكيًا بين الـ Tubing hanger وجسم Tubing head.

تم تصميم معلق أنابيب الانتاج، في معظم الحالات، برقبة ممتدة تعمل على سد الجزء السفلي من حافة "توصيلة نهاية انبوبة الانتاج (Adapter)" لعزل سوائل بئر النفط عن حلقة توصيل مثبت نهاية أنبوبة الانتاج.

المظهر الداخلي لمعلق انابيب الانتاج يوفر وسيلة لإدخال صمام التحكم في الضغط العكسي (BPV).

يتم توجيه جسم معلق انابيب الانتاج ليستدير على خط تحكم صغير متصل بالصمام الكروي تحت السطحي.

تتوافق الحواف المسننة العلوية والسفلية للـ Tubing Hanger مع سلسلة الأنابيب التي يتم تعليقها.

خلال فترة حياة رأس البئر، يعتبر Tubing Hanger هو المكون الشائع القابل للإزالة والاستبدال.


Christmas Tree

شجرة الميلاد (Christmas Tree) عبارة عن مجموعة من الصمامات والتجهيزات المستخدمة للتحكم في تدفق سوائل بئر النفط وتوفير الوصول إلى سلسلة الأنابيب أو قناة الإنتاج.

توصيلة نهاية انبوبة الانتاج (Adapter) هي الوصلة الموجودة في الجزء السفلي من شجرة الميلاد التي تتصل مع الحافة العلوية لـ Tubing head ولها نفس حجم ومعدل الضغط لحافة Tubing head.

يقبل المظهر الداخلي لـ Adapter العنق الممتد للـ Tubing hanger، مع بعض تصميمات الـ Adapter سيشمل المظهر عزلاً ثانويًا.

حول الجزء الخارجي من الحافة السفلية توجد سلسلة من التركيبات لمنافذ الاختبار ومنافذ التنفيس. تُستخدم هذه المنافذ لتنشيط مجموعة ضبط التدفق (Pack-off) الثانوية وإجراء اختبار مفصل الحلقة بين حافتي إرتباط عازل المجال الحلقلي السفلي ومجموعة ضبط التدفق الثانوية. لمطابقة الفتحة الموجودة على عنق Tubing hanger، يتم استخدام منفذ إضافي للتحكم بخط المائع لتمريره إلى صمام الامان الجوفي.

الوصلة العلوية للـ Adapter يتم استخدامها للصمام الأول لشجرة رأس البئر. في بعض انواع الاشجار المزودة بمسامير، عادةً ما تكون حافة الـ Adapter جزءًا لا يتجزأ من صمام شجرة الميلاد وتعتبر كجزء من وحدة شجرة رأس البئر.

في شجرة عيد الميلاد ذات النمط المركب، ستشكل Adapter flange الحافة السفلية لشجرة رأس البئر.

صمامات شجرة الميلاد

كل صمام على شجرة بئر النفط له وظيفة محددة وهذه الصمامات هي:

الصمام الرئيسي السفلي Lower Master Valve
  • هذا الصمام يكون مفتوح دائما ويغلق فقط في حالة فشل جميع الصمامات الأخرى. يعتبر هذا الصمام المصد الرئيسي لضغط بئر النفط ولا يجب إستخدامه لغرض التحكم بمعدلات الانتاج لتجنب عطله.

الصمام الرئيسي العلوي Upper Master Valve
  • الصمام الذي يتم تشغيله عادتا لغرض فتح او اغلاق مجرى تجويف بئر النفط عند الحاجة. غالبًا ما يكون هذا الصمام مزودًا بمشغل بحيث يمكن التحكم فية عن بُعد. ولا يجب إستخدامة لغرض التحكم بمعدلات الانتاج.

صمام التنظيف Swab Valve
  • يكون مغلق أثناء تدفق البئر ويتم فتحه للسماح بالوصول إلى سلسلة انابيب الانتاج عند الحاجة إلى صيانتها. وهو يوجد في اعلى شجرة الميلاد ويعتبر ايضا كمنفذ يسمح للقيام بالعمليات السلكية للآبار النفطية من خلالة.

صمام الانتاج Wing Valve
  • يُستخدم مع الصمام الرئيسي العلوي للتحكم بمعدلات الانتاج للبئر النفطي. عادةً ما يتم تزويد هذا الصمام بمشغل مشابه للصمام الرئيسي العلوي بحيث يمكن التحكم فية عن بُعد.

صمام قتل البئر Kill Line Valve
  • يستخدم لغرض قتل البئر عند الحاجة. قد يكون حجم هذا الصمام أصغر من الصمامات الأخرى.

غطاء الشجرة Tree cap
  • غطاء يوضع في اعلى شجرة الميلاد ويتم ازالته عند القيام بالعمليات السلكية.

الخانق Choke
  • يتم توصيل الخانق بعد صمام الانتاج، للتحكم في تدفق السوائل المنتجة أو تنظيمه. يمكن أن يكون الخانق على انواع مختلفة، ثابت (Positive)، متغير (Adjustable) أو متعدد الفتحات (Multi-orifice)، وفي بعض الحالات قد تكون مزودة بمشغل عن بعد.


المعدات المرتبطة بشجرة الميلاد

للتأكد من تثبيت معدات رأس البئر وشجرة الميلاد بشكل صحيح، هناك العديد من المعدات المستخدمة لذلك يمكن تقسيم هذه الأدوات إلى مجموعتين متميزتين، أدوات التثبيت (Installation Tools) وأدوات الخدمة (Service Tools).


1. أدوات التثبيت Installation Tools

اختبار مانع الانفجار

  • قبل بدء الحفر بعد تركيب أي بطانة أو مثبت انبوبة الانتاج (Tubing head)، يجب اختبار كل التوصيلات داخل مجموعة معدات رأس البئر (Wellhead). جهاز اختبار مانع الانفجار BOP عبارة عن قطعة بسيطة من المعدات يتم إنزالها في Tubing head لإغلاق المجال الحقلي (Annulus) مما يسمح باختبار جميع الوصلات أعلاه.

وصلة المواسير Bushing
  • الاسطح الأكثر أهمية في أي بطانه أو Tubing head هو المنطقة الداخلية حيث يتم تنشيط مناطق العزل للمجال الحلقي. أثناء عمليات الحفر، من المهم حماية هذا الاسطح من سلسلة الحفر، ويتم تحقيق ذلك عن طريق تركيب وصلة مواسير مقاومة للتآكل (Wear Bushing).

أداة تشغيل المسامير J-Pin
  • تُستخدم أداة J-Pin جنبًا إلى جنب مع Wear Bushing ويتم استخدامها لتركيب وإزالة Wear Bushing من فوهة بئر النفط. تحتوي الأداة على أربعة مسامير دائرية صغيرة موضوعة حول قطرها الخارجي والتي يتم وضعها في الفتحات المقابلة في Wear Bushing، لحمل Wear Bushing في موضعها.


2. أدوات الخدمة Service Tools
خلال العمر الطبيعي لمعدات رأس البئر، قد تنشأ الحاجة إلى إزالة أو استبدال أجزاء معينة من معدات رأس البئر أو شجرة عيد الميلاد. يتم تنفيذ هذه العمليات بطريقة آمنة وخاضعة للرقابة عن طريق الادوات التالية:

سدادة إزالة الصمام Valve Removal Plug
  • يتم استخدام هذا السدادة مع أداة إزالة الصمام للسماح بإزالة أي سلسلة من سلسلة الصمامات التي يتم تثبيتها بمسامير في أي من المنافذ الجانبية للبطانة أو Tubing head. يتم تثبيت السدادة في منفذ المسننات الداخلية التي تعد جزءًا من المنفذ الجانبي، عند تركيب السدادة تعمل على عزل وغلق ضغط المجال الحلقي عن الضغط الجوي.

أداة إزالة الصمام Valve Removal Tool
  • تُستخدم أداة إزالة الصمام لتركيب سدادة إزالة الصمام من خلال صمام مخرج جانبي في الجزء المسنن من المخرج الجانبي على البطانة أو Tubing head.

صمام الضغط العكسي Back Pressure Valve
  • يستخدم صمام الضغط العكسي مع إنبوب السيطرة (Lubricator) وعند تركيبه يسمح بإزالة شجرة الميلاد من بئر النفط. يتم تثبيت صمام الضغط العكسي في المظهر الجانبي الداخلي لـ Tubing hanger وعندما يكون في موضعه، يتم إحكام غلق سلسلة أنابيب الانتاج من الضغط الموجود اسفلها.

إنبوبة السيطرة الهيدروليكية Hydraulic Lubricator
  • تستخدم هذه لتركيب صمام الضغط العكسي في Tubing hanger. يتم تركيب إنبوب السيطرة في الجزء العلوي من شجرة بئر النفط وهي ذات قدرة كافية تمرير صمام الضغط العكسي عبرها للأسفل وعبر كل من الصمامات المفتوحة للشجرة إلى Tubing hanger أدناه.


صمام الضغط العكسي

يتم تثبيت صمامات الضغط العكسي في Tubing hanger للسيطرة على الضغط من الأسفل أثناء العمليات التالية:
  • وضع وصلة (Nipple) أسفل وأعلى كدس مانع الانفجار BOP.
  • وضع وصلة (Nipple) أسفل وأعلى شجرة الميلاد.
  • اختبار شجرة الميلاد (اسبوعان من الاختبار).
  • إستبدال الصمام الرئيسي.
أكثر أنواع BPV شيوعًا هي نوع Cameron "H" BPV ونوع Petroline "ABC".
مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (8) صمام الضغط العكسي نوع Cameron "H"


يتم تعيين BPV في المظهر الجانبي في Tubing hanger باستخدام أداة خاصة ومجموعة انبوب السيطرة لنماذج BPV المسننة، أو بواسطة الـ Slickline لنماذج مجموعة المظهر الجانبي. يحتفظ BPV بالضغط من أسفاة لعزل ضغط بئر النفط، لكنه يسمح بالتدفق من أعلى للسماح بقتل البئر إذا لزم الأمر في حالة الطوارئ، أي يعمل BPV كصمام عدم رجوع (Check Valve).
مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (9) صمام عدم رجوع ثنائي الاتجاة

تم تصميم صمام عدم رجوع ثنائي الاتجاه ليناسب BPV. إنه يحمل الضغط من كلا الاتجاهين مع السماح بالتوازن عند الحاجة ويستخدم لاختبار الشجرة ومجموعة مانع الانفجار BOP.


صمام الضغط العكسي نوع Cameron "H"
تُستخدم صمامات الضغط العكسي من النوع H على نطاق واسع في Cameron hangers لإغلاق ضغط بئر النفط بأمان حتى 20000psi أثناء إزالة مانع الانفجار وتركيب شجرة عيد الميلاد. يمكن ضخ السائل من خلال BPV. إذا تم اختبار ضغط الشجرة الموجودة فوق BPV، فقد يتم إنزال صمام الفحص ثنائي الاتجاه من النوع "H" في Tubing hanger للضغوط التي تصل إلى 20000psi.

إذا كان من الضروري خلال عمر البئر إزالة شجرة الميلاد أو إصلاح الصمام الرئيسي السفلي، فيمكن إعادة تثبيت صمام الضغط العكسي في الـ hunger دون قتل بئر النفط. يتكون إنبوب   السيطرة من قضيب (rod) يعمل من خلال مقرن (Yoke) مزود بصندوقي حشوات. عن طريق إغلاق صمام التهوية وفتح صمام الموازنة، حيث يوازن ضغط بئر النفط على أعلى وأسفل القضيب. يمكن بعد ذلك تحريك القضيب للأعلى أو للأسفل باستخدام مفتاح احتكاك. يمكن للمشغلين المتمرسين الاستفادة من ضغط البئر في تحريك القضيب عن طريق معالجة الصمامات.
مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (10) أداة تشغيل صمام الضغط العكسي

يتم إدخال أداة التشغيل في سن يساري الدوران (Left-hand Thread) أعلى الصمام، ثم يتم توصيلها بالقضيب المصقول. عندما يتم خفض الصمام في الـ hunger يتم خفض القضيب بحيث يدخل المسمار المتقاطع في أداة التشغيل في الفتحة الموجودة أعلى الصمام. يتم تطبيق دوران يميني "Right Hand Rotation" (في اتجاه عقارب الساعة) لإدخال الصمام. بمجرد أن يتم تثبيت الصمام بالكامل، فإن تحريك القضيب لأعلى لرفع المسمار من الفتحة والاستمرار في الدوران اليميني يؤدي إلى تراجع أداة التشغيل. 
مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (11) أداة سحب صمام الضغط العكسي

يتم توصيل أداة السحب بالقضيب ويتم خفضها بالصمام. يشكل الدوران اليساري (عكس اتجاه عقارب الساعة) أداة السحب ثم يزيل الصمام.




معدات إكمال البئر

هناك العديد من الأنواع والتصميمات لمعدات الاكمال شائعة الاستخدام في آبار النفط والغاز. بالإضافة إلى سلسلة أنابيب الانتاج والحازم المطاطي (Packer) الموجودان في جميع الآبار تقريبًا، هناك العديد من مكونات الإكمال الرئيسية الأخرى التي قد تكون مطلوبة وعددًا من ملحقات الإكمال الاختيارية لإضافة وظائف إلى الإكمال.

مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (1) مخطط إكمال مفرد لبئر نفط.

مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (2) مخطط إكمال مزدوج لبئر نفط.

مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (3) مخطط إكمال مفرد لبئر غاز.

مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (4) مخطط إكمال مزدوج لبئر غاز.

مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (5) اكمال نموذجي لبئر الغاز يحتوي على مرافق قتل البئر عن بعد والحقن الكيميائي.



Tubing

إنبوب الانتاج (Tubing) عبارة عن أنبوب قطره صغير يتم تركيبه داخل البطانات لغرض نقل موائع المكمن إلى السطح. أيضا يعمل على حماية البطانات من التأكل المرتبط بالتدفق والتأكل الكيمائي حيث ينحصر تدفق الموائع من خلاله. إذا لزم الأمر، يمكن استبدال أنبوب الإنتاج أثناء عملية صيانة بئر النفط عند الحاجة.


مواصفات أنابيب الانتاج

نظرًا لأنه دائمًا ما يتم القيام بعمليات الـ Slickline من خلال سلسلة أنابيب الانتاج، فمن الضروري لمشغلي الـ Slickline أن يفهم المواصفات والخيارات المتاحة لمنتجات أنابيب الانتاج.


الحجم

يتم تحديده بشكل عام من خلال القطر الخارجي للأنبوب (الحجم الاسمي لأنبوب الانتاج - nominal description size). يكون القطر الداخلي (ID) للأنبوب تقريبيًا بشكل عام أو يتم تقريبه إلى أقرب حجم شامل.


النوعية

تشير نوعية أنابيب الانتاج إلى قوة ونوع الفولاذ المستخدم في صنع أنابيب الانتاج. يتم تحديده بحرف ورقم، على سبيل المثال ، H-40 أو J-55 أو C-75 أو L-80 أو N-80 أو P-105. كلما انخفض الرقم، كان الفولاذ أكثر ليونة. يشير الرقم إلى قوة الشد في 1000psi، أي أن N-80 بمساحة مقطع عرضي تبلغ بوصة مربعة واحدة ستتحمل حمولة تبلغ 80000Ib.


الوزن لكل قدم

يحدد سمك جدار الأنبوب. نظرًا لأن القطر الخارجي يتم تحديده بواسطة الحجم الاسمي للانبوب، أي أن الجدار السميك يقلل القطر الداخلي في أنابيب الانتاج ثقيلة الوزن.


الانحراف

قطر الانحراف (drift) هو وسيلة لضمان مراقبة الجودة على القطر الداخلي لأنبوب الانتاج. تتضمن العملية تمرير قضيب مُشكل بدقة عبر مفصل إنبوب الانتاج او سلسلته. يجب أن تنحرف جميع الأنابيب ومكونات الإكمال التي تعمل في بئر النفط.


التسنين
تشمل أنواع التسنين (Threads) الشائعة:
  • EU: تتضمن وصلات أنابيب الانتاج ذات النوع External upset طوقًا (collar) وفجوة داخلية (internal recess)، إنظر شكل (6).
  • NU: بصورة مختلفة تكون Non-upset مشابة للـ EU، إنظر شكل (7).
  • VAM: مسنن عزل ممتاز مع طوق وبدون تجويف داخلي، إنظر شكل (8).
  • Hydril CS: اتصال ممتاز بدون طوق ويتضمن نظام إغلاق ثلاثي النقاط ولا يوجد تجويف داخلي، إنظر شكل (9).

يوضح الجدول التالي ملخصًا لأحجام أنابيب الانتاج الشائعة:
Nominal Size (in)Weight per Foot (lbm)ID (in)Drilling Drift (in)Slickline Drift (in)
2 3/84.701.9951.9011.875
2 7/86.502.4412.3472.313
3 1/29.302.9922.8672.750
4 1/212.753.9583.8833.813
5 1/215.504.9194.8254.750

مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (6) External Upset (EU) Thread لتطبيقات النفط ذات الضغط المنخفض.



مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (7) Non Upset (NU) Thread لتطبيقات النفط ذان الضغط المنخفض.


مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (8) VAM Premium Thread للضغط العالي وتطبيقات الغاز. 


مكونات بئر النفط | Wellhead & Wellbore
شكل (9) Hydril Thread للضغط العالي وتطبيقات الغاز.


Packer

متوفرة في مجموعة واسعة من الأحجام والأنواع، تم تصميم الحزام المطاطي (Packer) لعزل مناطق الإنتاج والمجال الحلقي للبطانات عن ضغط بئر النفط.


الأنواع الرئيسية المتاحة هي:

  • قابل للنفخ (Inflatable): تُستخدم عادةً في الآبار المفتوحة (Open hole) أو عمليات الإكمال ذات الضغط المنخفض أو في عمليات تدخل البئر (intervention operations).
  • ميكانيكي (Mechanical set): يتم تثبيته عن طريق دوران سلسلة أنابيب الانتاح، وهو غير شائع في تطبيقات الإكمال.
  • هيدروليكي (Hydraulic set): يتم تثبيته عن طريق تطبيق الضغط الهيدروليكي، وهو متوفر في تكوينات أحادية أو مزدوجة السلسلة.
  • سلكي (Wireline set): يمكن للـ Packers أن توضع على خط كهربائي، مع مجموعة مانعة للتسرب متصلة بأنابيب الانتاج ويتم تكوينها لتمكين سلسلة أنابيب الانتاج من أن يتم إدخالها أو وضعها في التجويف المصقول.

Nipple

يتم تثبيت قطاعات وصلة المواسير (Nipple) على فترات زمنية مختلفة في سلسلة الإكمال للسماح بتثبيت شياق (Mandrel) القفل وأجهزة التحكم في التدفق أثناء تدخلات الـ Slickline.


Circulation Devices

تسمح أجهزة التدوير (Circulation Devices) بالاتصال بين إنبوب الانتاج والمجال الحلقي أو التكوين (formation) وأنبوب الانتاج. تُعرف أيضًا باسم الأبواب الجانبية المنزلقة (SSD) أو الأكمام المنزلقة وتحتوي عمومًا على Nipple في الطرف العلوي لأغراض الطوارئ.


Side Pocket Mandrels

يتم وضع شياقات الجيب الجانبية "Side Pocket Mandrels (SPM)" في وضع مكتمل لتوفير نقطة حقن للرفع بالغاز (Gas lift) أو الموانع الكيميائية أو توفير مرفق تدوير لأغراض قتل بئر النفط. يسمح SPM بالاتصال بين إنبوب الانتاج والمجال الحلقي.


Blast Joints

مفاصل الانفجار (Blast Joints) تكون متصلبة خارجياً؛ مقاطع من أنابيب الانتاج بجدران ثقيلة يتم وضعها عبر مناطق التثقيب العلوية لحماية أنابيب الانتاج من التآكل الكاشطة.


Flow Couplings

مماثلة في مظهرها لمفاصل الانفجار ولكنها متوفرة بأطوال أقصر، يتم تثبيت وصلات التدفق (Flow Couplings) فوق وتحت المناطق ذات القطر الداخلي المنخفض، مثل صمامات الأمان الجوفية, لحماية أنابيب الانتاج من التآكل الداخلي الناتج عن الاضطرابات. وصلات التدفق ضرورية في آبار الغاز ذات المعدل العالي.


Telescoping Travel Joint

يتم تثبيت مفاصل التنقل المتداخلة (Telescoping Travel Joint) في عمليات الإكمال المزدوجة للمساعدة في تباعد السلسلة الثانية لانبوب الانتاج والسماح بالتمدد الحراري لسلسلة أنابيب الانتاج.


Surface Controlled Subsurface Safety Valves

صمامات الامان الجوفية المتحكم فيها سطحي (SCSSV) تتوفر كأنابيب إنتاج قابلة للاسترجاع (TRSSV) أو نماذج قابلة للاسترجاع (SLSSV) ويتم تثبيتها على جميع الآبار البحرية وبعض الآبار الأرضية. وهي مصممة لتأمين البئر في حالات الطوارئ وهي "آمنة من الأعطال" أثناء التشغيل، وعادة ما يكون في الوضع المفتوح عن طريق الضغط الهيدروليكي وتغلق تلقائيًا في حالة إرتفاع ضغط النظام.


يسمح هذا الصمام للسوائل بالمرور لأعلى أو بضخها إلى أسفل أنبوب الإنتاج. عند الإغلاق، يشكل صمام الامان الجوفي حاجزًا في اتجاه تدفق الهيدروكاربونات، ولكن لا يزال من الممكن ضخ السوائل للأسفل لأجل عمليات قتل بئر النفط. يتم وضعه تحت السطح بقدر ما يعتبر آمنًا من أي اضطراب سطحي محتمل. عندما يحتمل أن تتشكل الهيدرات (يكون معظم الإنتاج معرضًا لخطر )، قد يصل عمق SCSSV (صمام الامان الجوفي المتحكم فيه سطحي) أسفل قاع البحر إلى كيلومتر واحد: سيسمح ذلك بدرجة حرارة الأرض لتكون عالية بما يكفي لمنع الهيدرات من سد الصمام.


Wireline entry guide

غالبًا ما يتم تثبيت هذا المكون (Wireline entry guide) في نهاية إنبوب الانتاج. الغرض منه هو تسهيل سحب أدوات الكابلات السلكية من خلال توفير سطح إرشادي لخط الأدوات لإعادة الدخول الى انبوب الانتاج دون أن يعلق على جوانب الانبوب.

    المصادر

    1. John Mayzel. Slickline Training Manual from Schlumberger. Retrieved 2020-9-28. Archive (pdf).


    اعجبك الموضوع؟

    تعليقات

    التنقل السريع