القائمة الرئيسية

الصفحات

عازلات النفط والغاز وملحقاتها | Oil & Gas Separators

عازلات النفط والغاز وملحقاتها | Oil & Gas Separators


عازلات النفط والغاز

يشير مصطلح العازلة (Separator) في مصطلحات الحقول النفطية (Oilfield) إلى وعاء الضغط المستخدم لعزل تيار المائع القادم من البئر إلى مكونات غازية وسائلة.


يمكن الإشارة إلى العازلات بالاسماء التالية:

  • عازلة النفط والغاز (Oil and gas separator)
  • العازلة (Separator)
  • عازلة المرحلة (Stage separator)
  • المصيدة (Trap)
  • وعاء الطرد (Knockout vessel) [إسطوانة الطرد (Knockout drum)، مصيدة الطرد (Knockout trap)]
  • حجرة الوميض (Flash chamber) [وعاء الوميض (Flash vessel) أو مصيدة الوميض (Flash trap)]
  • عازلة التمدد (Expansion separator) أو وعاء التمدد (Expansion vessel)
  • جهاز الغسل (Scrubber) [جهاز تنقية الغاز (Gas scrubber)]
  • الفلتر او المرشح (Filter)[مرشح الغاز (Gas filter)].


تثبت العازلات عادتاً على المنصاب البحرية او بالقرب من فوهة البئر (Wellhead) أو مجمع الآبار (Manifold) أو الخزان (Tank) لعزل الموائع المُنتَجة من آبار النفط والغاز وفصلها إلى نفط وغاز أو سائل وغاز. تشتمل عازلة النفط والغاز بشكل عام على المكونات والميزات الأساسية التالية.


    المكونات الأساسية للعازلات

    تتالف العازلة من اربعة مقاطع رئيسية

    مقطع العزل الابتدائي (Primary Separation Section)

    وهي عبارة اداة في العازلة امام فوهة المدخل لاجل التغلب على تاثيرات الاستمرارية وتبديد طاقة الموائع المتدفقة حيث تؤدي الى تخفيض زخمها وانفصالها بتاثير العزل الجذبي، هذه الأداة تاخذ اشكالاً متعددة فقد تكون بشكل صفيحة مستوية او مقعرة او اداة طرد مركزي (Centrifugal Device) كما في الشكل (1).


    مقطع الاستقرار الجذبي (Settling Section)

    يتكون هذا المقطع من جزء مفتوح واسع في اسفل وعاء العزل يتم فيه عزل معظم السائل عن الغاز بتأثير الجاذبية حيت تكون معدلات جریان السائل والغاز ضمن سرع تسمح بالانفصال.


    مقطع استخلاص الرذاذ (العزل الثانوي)Mist Extractions (secondary separation) section

    يتم في هذا الجزء الحصول على سائل خالي من الغاز وغاز خالي من السائل وذلك باستخدام Mist Extractors. تؤخذ العوامل التالية بنظر الاعتبار في تصميم واختيار مستخلصات الرذاذ:

    • حجم الجسيمات (القطيرات المراد استخلاصها).
    • ترتيب وضع وعاء العزل.
    • درجة اضطراب الجريان في الوعاء.
    • خصائص الموائع المتدفقة الى الوعاء.

    عمل مستخلصات الرذاذ تعتمد على واحد او اكثر من المبادئ التالية:

    • ارتطام التيار الجاري مع عوائق مصممة لهذا الغرض.
    • تغير اتجاه الجريان.
    • تغير سرعة الجريان.
    • قوة الطرد المركزية.
    • التأين وتجمع القطيرات.
    • المرشحات المسامية.


    بصورة عام يوجد نوعان من مستخلصات الرذاذ في العازلات وهي:

    1. مستخلص رذاذ مكون من صفائح متوازية مزودة بعوائق لتغير اتجاه حركة جريان الغاز ومجهزة بجيوب لتجمع قطرات السائل. هنالك نوع محسن ذو ریش (Vane type) يستعمل في العازلات الافقية والعمودية من خصائصه يهيء سطح تماس كبير مع جسيمات السائل، ذو تصريف جيد لاتنسد ممراته بسهولة.
    2. مستخلص رذاذ مكون اسلاك فولاذية مشبكة يتراوح سمكها بين 4 الى 8 in ومثبته بمتانة في العازلة. ميكانيكية العزل في هذا النوع هي الارتطام وقوة الطرد المركزية وقوة الجاذبية وهذه القوی مجتمعة تساهم بتجمع جسيمات السائل ونزولها نحو الاسفل. من خصائص هذا النوع أنه يمكن نصبه في العازلات الأفقية أو العمودية ومن جهة اخرى فان فتحاته يمكن أن تنسد بسهولة بالمواد البرافينية والرمل.


    مقطع التجمع والتصريف (Collection and Removal section)

    هو الجزء من العازلة و الذي تتجمع فيه السوائل نحو الاسفل والغازات نحو الاعلى بعد عزل بعضها عن بعض، من العوامل المهمة التي تدخل في تصميم هذا الجزء هي أجهزة السيطرة على مستوى السائل وضغط الجريان وادوات منع الدومات في مخرج الغاز والسائل وغيرها.[1]

    عازلات النفط والغاز وملحقاتها | Oil & Gas Separators
    شكل (1) المكونات الأساسية للعازلة.


    بعض الملحقات والمميزات الاخرى للعازلات:

    1. العارضة الأفقية (Horizontal Baffle) تستخدم لمنع حدوث الموجات في السائل.
    2. قنطرة الاحتجاز (Weir) تستخدم في عازلات النفط والماء حيث يطفو النفط فوق الماء فوق قنطرة الاحتجاز.
    3. منفث الماء (Water Jet) يستخدم لادخال تیار ماء تحت ضغط عال ورش جوانب واسفل وعاء العزل لتنظيفه من الرمل والمواد الصلبة.
    4. مخروط الرمل (Sand cone) يستخدم في الحالات التي ينتج فيها الرمل والمواد الصلبة الأخرى حيث تتجمع في المخروط وتنظف بين وقت واخر.
    5. صمام ضغط عكسي (back pressure valve) على مخرج الغاز للحفاظ على ضغط ثابت في الوعاء.
    6. مخرج النفط (oil outlet) وهي فتحه تعمل على إخراج النفط بعد عزلة.
    7. مخرج الغاز (gas outlet) وهي فتحه تعمل على إخراج النفط بعد عزلة.
    8. مخرج الماء (water outlet) وهي فتحه تعمل على إخراج الماء بعد عزلة (في العازلة ثلاثية الطور).
    9. أجهزة تخفيف الضغط (Pressure relief devices).
    10. قدرة سائلة حجمية كافية للتعامل مع الكتل السائلة (Slug) من الآبار و/أو خطوط التدفق.
    11. قطر الوعاء وارتفاعه أو طوله، مناسبين للسماح بمعظم السائل بالانفصال عن الغاز حتى لا يغرق مستخلص الرذاذ (Mist extractor).
    12. تملك وسيلة للتحكم في مستوى النفط في العازلة، والذي يتضمن عادةً متحكمًا بمستوى السائل وصمام رق (Diaphragm valve) على مخرج النفط.


    تعمل العازلات على مبدأ أن المكونات الثلاثة لها كثافات مختلفة، مما يسمح لها بالتقسيم الطبقي عند التحرك ببطء مع وجود الغاز في الأعلى والماء في الأسفل والنفط في المنتصف. أي مواد صلبة مثل الرمل سوف تستقر أيضًا في الجزء السفلي من العازلة. يمكن تقسيم وظائف عازلات النفط والغاز إلى وظائف أولية وثانوية والتي سيتم مناقشتها لاحقًا.


    أنواع عازلات النفط والغاز

    أنواع العازلات حسب الشكل

    تتوفر ثلاثة أنواع من أجهزة العزل بشكل عام من الشركات المصنعة: العازلات العمودية والأفقية والكروية. يعتمد اختيار نوع العازلة على عدة عوامل بما في ذلك خصائص بخار الإنتاج المراد معالجته، وتوافر مساحة الأرضية في موقع المنشأة، والنقل، والتكلفة.


    العازلات العمودية

    يوضح الشكل (2) عازلةٌ عمودية. عارضة محول المدخل (inlet diverter baffle) هو جهاز مدخل طرد مركزي يجعل التيار الوارد يدور حوله. يجبر هذا الإجراء قطرات السائل على البقاء معًا والسقوط في قاع العازلة على طول جدار العازلة بسبب الجاذبية. تتوفر حجرة اندفاع كافية في مقطع الإستقرار الجذبي بالعازلة العمودية للتعامل مع كتل السائل (Slug) دون انتقالها إلى مخرج الغاز. يسمح مستخلص الرذاذ بالقرب من مخرج الغاز بالتخلص تقريبًا من السائل الموجود في الغاز.

    عازلات النفط والغاز وملحقاتها | Oil & Gas Separators
    شكل (2) العازلة العمودية.


    غالبًا ما تُستخدم العازلات العمودية لمعالجة تيارات الآبار ذات النسبة المنخفضة إلى المتوسطة لنسبة الغاز الى النفط (GOR) والتي تحتوي على كتل سائلة (Slug) كبيرة نسبيًا. لذلك هي صممت للتعامل مع تكتلات السائل الكبيرة حيث تحول دون انتقالها إلى مخرج الغاز، كما أن إجراء التحكم في مستوى السائل ليس بالغ الأهمية. تشغل العازلات العمودية مساحة أرضية أقل، وهو أمر مهم لمواقع المنشآت مثل تلك الموجودة على المنصات البحرية حيث تكون المساحة محدودة. نظرًا للمسافة العمودية الكبيرة بين مستوى السائل ومخرج الغاز، فإن فرصة تجدد السائل الى الطور الغازي تكون محدودة. ومع ذلك، نظرًا للتدفق الطبيعي للغاز إلى أعلى في العازلة العمودية مقابل قطرات السائل الساقطة، يتطلب أن يكون قطر العازلة كافٍ. تعتبر العازلات العمودية أكثر تكلفة في التصنيع والشحن في مجموعات مثبته على منصة متنقلة (skid-mount).


    العازلات الأفقية

    يعرض الشكل (3) رسمًا تخطيطيًا لعازلة أفقية. في العازلات الأفقية، يتدفق الغاز أفقيًا بينما تتساقط قطرات السائل نحو سطح السائل. يتدفق الغاز الرطب في سطح العارضه (Baffle) ويشكل فيلمًا سائلًا يتم تصريفه بعيدًا إلى القسم السائل للعازلة. يجب أن تكون العوارض أطول من مسافة انتقال مسار السائل. يعد وضع التحكم في مستوى السائل أكثر أهمية في العازلة الأفقية منه في العازلة العمودية بسبب مساحة الزيادة المحدودة.

    عازلات النفط والغاز وملحقاتها | Oil & Gas Separators
    شكل (3) عازلة أفقية نموذجية.


    عادة ما تكون العازلات الأفقية هي الخيار الأول بسبب انخفاض تكاليفها. يتم استخدامها على نطاق واسع في تيارات الآبار التي يكون فيها GOR عالي، أو تيارات الآبار الرغوية (foaming)، أو عزل سائل عن سائل. يمتلك هذا النوع من العازلات واجهة غاز-سائلة أكبر بكثير بسبب قسم عزل الغاز الكبير والطويل والمربك. العازلات الأفقية أسهل في التركيب في المنصات المتنقلة وتتطلب أنابيب أقل للتوصيلات الميدانية. يمكن تكديس العازلات الفردية بسهولة واحدة فوق الاخرى في تجميعات عزل المرحلة لتقليل متطلبات المساحة. [2]


    يتم تصنيف العازلات الأفقية إلى فئتين:

    1. إحادية الأنبوب (Single tube).
    2. مزدوجة الأنبوب (Double tube).

    كل نوع من هذه العازلات له مزايا وقيود محددة.


    يمكن استخدام كلا النوعين من الوحدات للخدمة على مرحلتين وثلاث مراحل. عادةً ما يُفضل عازلة النفط والغاز الأفقية أحادية الأنبوب على وحدة الأنبوب المزدوج. تحتوي وحدة الأنبوب الأحادي على مساحة أكبر لتدفق الغاز بالإضافة إلى مساحة واجهة نفط/غاز أكبر مما هو متاح عادة في عازلة مزدوجة الأنبوب بسعر مشابه. عادةً ما توفر العازلة أحادية الأنبوب وقتًا أطول للاحتفاظ لأن الوعاء الأحادي الأنبوب الأكبر يحتفظ بكمية أكبر من الزيت مقارنة بالعازلة ثنائية الأنبوب. كما أنه أسهل في التنظيف من وحدة الأنبوب المزدوج. في المناخات الباردة، من المحتمل أن يتسبب التجميد في مشاكل أقل في وحدة الأنبوب الأحادي لأن السائل عادة ما يكون على اتصال وثيق بالتيار الدافئ للغاز المتدفق عبر العازلة. عادةً ما يكون لتصميم الأنبوب الأحادي صورة ظلية أقل من وحدة الأنبوب المزدوج، ومن الأسهل تكديسها للعزل متعدد المراحل على المنصات البحرية حيث تكون المساحة محدودة. وقد أوضح باورز وآخرون (1990)[3] أنه يجب إنشاء عازلات عمودية بحيث يدخل تيار التدفق بالقرب من القمة ويمر عبر غرفة عزل الغاز/السائل على الرغم من أنها ليست بدائل تنافسية على عكس العازلات الأفقية.


    يوضح الشكل (4) عازلة أفقية مزدوجة الأنبوب يتكون من قسمين من الأنبوب. يمتلئ قسم الأنبوب العلوي بالعوارض (Baffles)، ويتدفق الغاز مباشرة من خلاله وبسرعات أعلى، ويتم تصريف السائل الحر الوارد بعيدًا عن قسم الأنبوب العلوي إلى قسم الأنبوب السفلي. تتمتع بعض العازلات الأفقية ذات الأنبوب المزدوج عادتاًّ بجميع مزايا العازلات الافقية أحادية الأنبوب.

    عازلات النفط والغاز وملحقاتها | Oil & Gas Separators
    شكل (4) عازلة أفقية مزدوجة الأنبوب.


    يوضح الشكل (5) عازلة أفقية ثلاثية الطور (نفط/غاز/ماء). يشيع استخدام هذا النوع من أجهزة العزل في اختبار الآبار (well testing) وفي الحالات التي ينعزل فيها الماء الحر بسهولة عن النفط أو المكثف.

    عازلات النفط والغاز وملحقاتها | Oil & Gas Separators
    الشكل (5) عازلة أفقية ثلاثية الطور.


    العازلات الكروية

    توفر العازلات الكروية وسيلة غير مكلفة ومدمجة لترتيب العزل. بسبب التكوينات المدمجة، فإن هذا النوع من العازلات لديه مساحة تدفق محدودة للغاية وقسم إستقرار جذبي للسائل. أيضًا، يعد وضع وعمل التحكم في مستوى السائل في هذا النوع من العازلات أمرًا بالغ الأهمية.

    عازلات النفط والغاز وملحقاتها | Oil & Gas Separators
    شكل (6) عازلة كروية منخفضة الحرارة.



    أنواع العازلات حسب الوظيفة التشغيلية

    تنقسم انواع العازلات أعلاه الى عدة أنواع أخرى حسب الوظيفة التشغيلية وهي:

    1. عازلات ثنائية الطور (two-phase separator).
    2. عازلات ثلاثية الطور (three-phase separator).

    في العازلات ثنائية الطور، يتم عزل الغاز عن السائل مع تفريغ الغاز والسائل بشكل منفصل. تم تصميم عازلات النفط والغاز ميكانيكيًا بحيث يتم عزل مكونات السائل والغاز عن مجرى الهيدروكربون عند درجة حرارة وضغط معينين وفقًا Arnold وآخرون (2008).[4] في العازلات ثلاثية الطور، يتم عزل مائع البئر إلى غاز ونفط وماء مع تصريف الموائع الثلاثة بشكل منفصل. يتم تحديد قسم عزل الغاز عن السائل بالعازلة من خلال الحجم الأقصى لقطرات الإزالة باستخدام معادلة سودرس-براون مع عامل K مناسب. يتم الاحتفاظ بقسم عزل النفط عن الماء لفترة الاحتفاظ التي يتم توفيرها من خلال بيانات الاختبارات المعملية أو إجراءات تشغيل المصنع التجريبي أو تجربة التشغيل. في حالة عدم توفر وقت الاستبقاء، يتم استخدام وقت الاستبقاء الموصى به للعازلة ثلاثية الأطوار في API 12J. طرق التحجيم بواسطة عامل K ووقت الاستبقاء تعطي أحجام عازلة مناسبة. وفقًا لـ Song وآخرون (2010)[5] يحتاج المهندسون أحيانًا إلى مزيد من المعلومات لظروف تصميم معدات المصب، مثل تحميل السائل لمستخلص الرذاذ، أو محتوى الماء لوحدة التجفيف (Dehydrator)/وحدة إزالة الاملاح (Desalter) أو محتوى النفط لمعالجة المياه (Water treatment).


    أنواع العازلات حسب الضغط التشغيلي

    يمكن أن تعمل عازلات النفط والغاز تحت ضغوط تتراوح من فراغ عالي إلى 4000 إلى 5000 psi. تعمل معظم عازلات النفط والغاز في نطاق ضغط يتراوح من 20 إلى 1500 psi. يمكن الإشارة إلى العازلات على أنها ذات ضغط منخفض أو ضغط متوسط ​​أو ضغط مرتفع. تعمل عازلات الضغط المنخفض عادة عند ضغوط تتراوح من 10 إلى 20 إلى 180 إلى 225 psi. تعمل عازلات الضغط المتوسط ​​عادة عند ضغوط تتراوح من 230 إلى 250 حتى 600 إلى 700 psi. تعمل عازلات الضغط العالي بشكل عام في نطاق ضغط واسع من 750 إلى 1500 psi.

    أنواع العازلات حسب التطبيقات

    يمكن تصنيف عازلات النفط والغاز وفقًا للتطبيق كعازلة اختبار  (Test separator)، وعازلة إنتاج (Production separator)، وعازلة الحرارة المنخفضة (Low temperature separator)، وعازلة قياس (metering separator)، وعازلة مرتفع (Elevated separator)، وعازلات مرحلية (المرحلة الأولى، المرحلة الثانية، إلخ).

    عازلة الاختبار
    يتم استخدام عازلة الاختبار لعزل وقياس موائع البئر. يمكن الإشارة إلى عازلة الاختبار على أنها جهاز اختبار البئر أو مدقق لحالة البئر. يمكن أن تكون عازلات الاختبار عمودية أو أفقية أو كروية. يمكن أن تكون على مرحلتين أو ثلاث مراحل. يمكن تثبيتها بشكل دائم أو محمولة (مثبتة على منصة متنقلة أو المقطورة). يمكن تجهيز عازلات الاختبار بأنواع مختلفة من العدادات لقياس النفط والغاز و/أو الماء للاختبارات المحتملة، واختبارات الإنتاج الدورية، واختبارات الآبار الثانوية، إلخ.

    عازلة الانتاج
    يتم استخدام عازلة الإنتاج لعزل مائع البئر المنتج من البئر أو مجموعة الآبار أو الإيجار على أساس يومي أو مستمر. يمكن أن تكون عازلات الإنتاج عمودية أو أفقية أو كروية. يمكن أن تكون على مرحلتين أو ثلاث مراحل. يتراوح حجم عازلات الإنتاج من 12 in إلى 15 ft في القطر، ويتراوح قطر معظم الوحدات من 30 in إلى 10 ft. يتراوح طولها من 6 إلى 70 ft، ويبلغ طول معظمها من 10 إلى 40 ft.

    عازلة الحرارة المنخفضة
    عازلة الحرارة المنخفضة هو جهاز خاص يتم فيه ضخ مائع البئر عالي الضغط في الوعاء من خلال صمام الاختناق أو تخفيض الضغط بحيث تنخفض درجة حرارة العازلة بشكل ملحوظ إلى ما دون درجة حرارة مائع البئر. يتم الحصول على انخفاض درجة الحرارة من خلال تأثير جول تومسن (Joule–Thomson effect) لتوسيع مائع البئر أثناء تدفقه عبر صمام أو صمام تقليل الضغط (Choke) إلى العازلة. تؤدي درجة حرارة التشغيل المنخفضة في العازلة إلى تكثيف الأبخرة التي قد تخرج من العازلة في حالة البخار. السوائل المستعادة على هذا النحو تتطلب الاستقرار لمنع التبخر المفرط في صهاريج التخزين (Storage tanks).

    عازلة القياس
    يمكن تحقيق وظيفة عزل موائع الآبار إلى النفط والغاز والماء وقياس الموائع أيضاّ في وعاء واحد. يشار إلى هذه الأوعية عمومًا بعازلات القياس وهي متاحة للتشغيل على مرحلتين وثلاث مراحل. هذه الوحدات متوفرة في نماذج خاصة تجعلها مناسبة للقياس الدقيق للرغوة والنفط اللزج الثقيل.


    الوظائف الأساسية لعازلات النفط والغاز

    قد تبدأ عملية عزل النفط عن الغاز عندما يتدفق المائع من التكوين المنتج (Producing formation) إلى تجويف البئر (Wellbore) وبسبب الإنخفاض التدريجي للضغط أثناء صعود النفط الى السطح قد تزداد عملية العزل عبر الأنابيب وخطوط التدفق ومعدات المعالجة السطحية. في ظل ظروف معينة، يمكن عزل المائع تمامًا إلى سائل وغاز قبل أن يصل إلى عازلة النفط والغاز. في مثل هذه الحالات، لا يوفر وعاء العزل سوى "توسيع enlargement" للسماح للغاز بالصعود إلى منفذ واحد والسائل ينزل إلى آخر.


    إزالة النفط من الغاز

    قد يؤدي الاختلاف في كثافة الهيدروكربونات السائلة والغازية إلى تحقيق عزل مقبول في عازلة النفط والغاز. ومع ذلك، في بعض الحالات، من الضروري استخدام الأجهزة الميكانيكية التي يشار إليها عادة باسم "مستخلصات الرذاذ" لإزالة الرذاذ السائل من الغاز قبل تصريفه من العازلة. أيضًا، قد يكون من المرغوب أو الضروري استخدام بعض الوسائل لإزالة الغاز غير المحلول من النفط قبل تصريف النفط من العازلة.

    إزالة الغاز من النفط

    تحدد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للنفط وظروف ضغطه ودرجة حرارته كمية الغاز التي سيحتويها في المحلول. معدل تحرر الغاز من نفط معين هو دالة للتغير في الضغط ودرجة الحرارة. يعتمد حجم الغاز الذي سوف تزيله عازلة النفط والغاز من النفط الخام على: 
    1. الخصائص الفيزيائية والكيميائية للخام
    2. ضغط التشغيل
    3. درجة حرارة التشغيل
    4. معدل الإنتاجية
    5. حجم وتكوين العازلة
    6. عوامل أخرى

    الإثارة (Agitation)، والحرارة (Heat)، والإعتراض الخاص (Special baffling)، وحزم الاندماج (Coalescing packs)، ومواد الترشيح (Filtering materials) يمكن ان تساعد في إزالة الغاز غير المحلول الذي قد يتم الاحتفاظ به في النفط بسبب اللزوجة والتوتر السطحي للنفط. يمكن إزالة الغاز من أعلى الأسطوانة بسبب كونه غازًا. يتم عزل النفط والماء بواسطة عارضة في نهاية العازلة، والذي يتم ضبطها على ارتفاع قريب من ملامسة النفط والماء، مما يسمح للنفط بالتسرب على الجانب الآخر، بينما يحبس الماء على الجانب القريب. يمكن بعد ذلك إخراج السائلين من العازلة من جانبي العارضه. ثم يتم حقن الماء المنتج مرة أخرى في خزان النفط أو التخلص منه أو معالجته. يتم تحديد المستوى الكلي (السطح البيني بين الغاز والسائل) وواجهة النفط والماء باستخدام أجهزة مثبتة على الوعاء. يتم التحكم في الصمامات الموجودة في منافذ النفط والماء لضمان الحفاظ على الواجهات عند مستوياتها المثلى حتى تحدث عملية العزل. سوف تحقق العازلة فقط العزل الكلي. لن تستقر قطرات الماء الصغيرة بالجاذبية وستبقى في مجرى النفط. عادةً ما يتم توجيه النفط من العازلة إلى جهاز دمج (Coalescer) لتقليل محتوى الماء بشكل أكبر.

    إقرأ أيضاً

    عزل الماء عن النفط

    لا يزال إنتاج الماء مع النفط يمثل مشكلة للمهندسين ومنتجي النفط. منذ عام 1865 عندما تم إنتاج المياه بشكل مشترك مع الهيدروكربونات، أدى عزل الهيدروكربونات القيمة عن المياه إلى تحدي صناعة النفط وإحباطها. وفقًا لـ Rehm وآخرون (1983)[6] أدى الابتكار على مر السنين من الحفرة المقشودة (Skim pit) إلى تركيب خزان التخزين (Stock tank)، إلى صهريج سبطاني ،(Gunbarrel) إلى فصل الماء الطليق (Freewater knockout)، إلى وحدة الاندماج المعبأة (hay-packed coalescer) ومؤخراً إلى جهاز دمج الصفائح (Performax Matrix Plate Coalescer)، عازلة الإستقرار الجذبي المعززة. كان تاريخ معالجة المياه في الغالب سطحيًا ومتقشفًا. هناك القليل من القيمة الاقتصادية للمياه المنتجة، وتسبب تكلفة إضافية على المنتج عند التخلص منها. تنتج حقول النفط اليوم كميات من الماء أكبر مما تنتج النفط. إلى جانب زيادة إنتاج المياه، هناك المستحلبات (Emulsions) والتشتت التي يصعب معالجتها. تتشابك عملية العزل مع عدد لا يحصى من الملوثات حتى آخر قطرة نفط يتم إستعادتها من المكمن. في بعض الحالات ، يُفضل عزل الماء وإزالته من مائع البئر قبل أن يتدفق من خلال خافضات الضغط، مثل تلك التي تسببها الخانقات والصمامات. إزالة الماء تمنع الصعوبات التي يمكن أن تسببها المياه في اتجاه الجريان، مثل التآكل الذي يمكن الإشارة إليه على أنه تفاعلات كيميائية تحدث عندما يهاجم غاز أو سائل كيميائيًا سطحًا معدنيًا مكشوفًا.[7] عادة ما يتم تسريع التآكل بفعل درجات الحرارة الدافئة وبالمثل وجود الأحماض والأملاح. تشمل العوامل الأخرى التي تؤثر على إزالة الماء من النفط هي تكوين الهيدرات وتكوين مستحلب محكم قد يصعب كسرة في النفط والماء. يمكن عزل الماء عن النفط في عازلة ثلاثية الاطور باستخدام المواد الكيميائية والجاذبية. إذا لم تكن العازلة ثلاثية الأطوار كبيرة بما يكفي لعزل الماء بشكل كافٍ، فيمكن عزلة في وعاء Freewater knockout مركب في أعلى أو أسفل العازلات.

    إقرأ أيضاً

    الوظائف الثانوية لعازلات النفط والغاز

    الحفاظ على الضغط الأمثل في العازلة

    لكي تنجز عازلة النفط والغاز وظائفها الأساسية، يجب الحفاظ على الضغط في العازلة بحيث يمكن تفريغ السائل والغاز في أنظمة المعالجة أو التجميع الخاصة بهما. يتم الحفاظ على الضغط في العازلة باستخدام صمام ضغط عكسي للغاز على كل عازلة أو باستخدام صمام ضغط عكسي رئيسي واحد يتحكم في الضغط على عازلتين أو أكثر. الضغط الأمثل للمحافظة عليه في العازلة هو الضغط الذي سينتج عنه أعلى عائد اقتصادي من بيع الهيدروكربونات السائلة والغازية.

    المحافظة على مانع تسرب السائل في العازلة

    للحفاظ على الضغط في العازلة، يجب عمل مانع تسرب للسائل (liquid seal) في الجزء السفلي من الوعاء. يمنع  مانع السائل من تسرب الغاز بالنفط ويتطلب استخدام وحدة تحكم في مستوى السائل (liquid-level controller) وصمام.

    الطرق المستخدمة لإزالة النفط من الغاز في العازلات

    يعد العزل الفعال بين الغاز والنفط أمرًا مهمًا ليس فقط لضمان تحقيق جودة التصدير المطلوبة ولكن أيضًا لمنع حدوث مشاكل في معدات وكابسات العمليات النهائية. بمجرد التخلص من السائل الكلي، وهو ما يمكن تحقيقه بعدة طرق، يتم عزل قطرات السائل المتبقية عن طريق جهاز إزالة (demisting device). حتى وقت قريب، كانت التقنيات الرئيسية المستخدمة لهذا التطبيق هي الدوامات ذات التدفق العكسي (reverse-flow cyclones) والمساند الشبكية (mesh pads) وحزم الريش (vane packs). وفي الآونة الأخيرة، تم تطوير أجهزة جديدة ذات قدرة أعلى على مناولة الغاز، مما أتاح إمكانية تقليل حجم وعاء الغسل (Scrubber). هناك العديد من المفاهيم الجديدة قيد التطوير حاليًا والتي يتم فيها تفريغ السوائل من الاعلى للقسم الاولى للعازلو. تعتمد هذه الأنظمة على تقنية الطرد المركزي والتوربينات ولها مزايا إضافية من حيث أنها مدمجة وغير حساسة للحركة، وبالتالي فهي مثالية لمنشآت الإنتاج العائمة.[8] فيما يلي بعض الطرق التي يتم بها عزل النفط عن الغاز في أجهزة العزل.

    اختلاف الكثافة (العزل بالجاذبية)

    الغاز الطبيعي أخف من الهيدروكربون السائل. الجسيمات الدقيقة للهيدروكربونات السائلة المعلقة مؤقتًا في تيار من الغاز الطبيعي، وبفارق الكثافة أو قوة الجاذبية ستستقر خارج تيار الغاز إذا كانت سرعة الغاز بطيئة بدرجة كافية. سوف تستقر قطرات الهيدروكربون الكبيرة بسرعة خارج الغاز لكن القطرات الأصغر ستستغرق وقتًا أطول. في الظروف القياسية للضغط ودرجة الحرارة، قد تكون كثافة قطرات الهيدروكربون السائل 400 إلى 1600 مرة من كثافة الغاز الطبيعي. ومع ذلك، مع زيادة ضغط التشغيل ودرجة الحرارة سيقل الفرق في الكثافة. عند ضغط تشغيل يبلغ 800 psi، قد تكون كثافة الهيدروكربون السائل من 6 إلى 10 أضعاف كثافة الغاز. وبالتالي ، فإن ضغط التشغيل يؤثر ماديًا على حجم العازلة وحجم ونوع مستخلص الرذاذ المطلوب لعزل السائل والغاز بشكل مناسب. حقيقة أن القطرات السائلة قد تكون ذات كثافة 6 إلى 10 أضعاف كثافة الغاز قد تشير إلى أن قطرات السائل سوف تستقر بسرعة وتنفصل عن الغاز. ومع ذلك، قد لا يحدث هذا لأن جزيئات السائل قد تكون صغيرة جدًا لدرجة أنها تميل إلى "الطفو" في الغاز وقد لا تستقر خارج تيار الغاز في فترة زمنية قصيرة يكون الغاز في عازلة النفط والغاز. كلما زاد ضغط التشغيل على العازلة، يقل فرق الكثافة بين السائل والغاز. لهذا السبب، من المستحسن تشغيل عازلات النفط والغاز عند ضغط منخفض كما هو متسق مع متغيرات العملية والظروف والمتطلبات الأخرى.

    الارتطام

    إذا كان تيار الغاز المتدفق يحتوي على سائل، سيرتطم (Impinged) الرذاذ بسطح ما، فقد يلتصق الرذاذ السائل ويتجمع على سطح. بعد أن يتحد الرذاذ إلى قطرات أكبر، تنجذب القطرات إلى القسم السائل من الوعاء. إذا كان المحتوى السائل للغاز مرتفعًا أو إذا كانت جزيئات الرذاذ دقيقة للغاية، فقد يتطلب الأمر عدة أسطح ارتطام متتالية لإحداث إزالة مرضية للرذاذ.

    تغيير اتجاه التدفق

    عندما يتغير اتجاه تدفق تيار الغاز المحتوي على رذاذ سائل فجأة، يتسبب القصور الذاتي في استمرار السائل في الاتجاه الأصلي للتدفق. وبالتالي يمكن أن يتم فصل الضباب السائل عن الغاز لأن الغاز سيفترض بسهولة تغيير اتجاه التدفق وسوف يتدفق بعيدًا عن جزيئات الرذاذ السائلة. السائل الذي تمت إزالته بهذه الطريقة قد يتجمع على سطح أو يسقط إلى قسم السائل تحته.

    تغيير سرعة التدفق

    يمكن أن يحدث عزل السائل عن الغاز إما بزيادة أو نقصان مفاجئ في سرعة الغاز. يستخدم كلا الشرطين الاختلاف في القصور الذاتي للغاز والسائل. مع انخفاض السرعة يؤدي القصور الذاتي الأعلى للرذاذ السائل إلى حمله للأمام بعيدًا عن الغاز.[9] قد يتحد السائل بعد ذلك على بعض الأسطح وينجذب إلى القسم السائل من العازلة. مع زيادة سرعة الغاز، يؤدي القصور الذاتي للسائل إلى ابتعاد الغاز عن السائل، وقد يسقط السائل في القسم السائل من الوعاء.

    قوة الطرد المركزي

    إذا كان تيار الغاز الذي يحمل رذاذاً سائلًا يتدفق في حركة دائرية بسرعة عالية كافية، فإن قوة الطرد المركزي ترمي رذاذ السائل إلى الخارج على جدران الحاوية. هنا يتحد السائل في قطرات أكبر تدريجيًا وينجذب أخيرًا إلى القسم السائل تحته. تعتبر قوة الطرد المركزي من أكثر الطرق فعالية لعزل الرذاذ السائل عن الغاز. ومع ذلك، وفقًا لـKeplinger (1931)[10] أشار بعض مصممي أجهزة العزل إلى عيب يتمثل في أن السائل ذي السطح الحر الذي يدور ككل يكون سطحه منحنيًا حول أدنى نقطة له مستلقية على محور الدوران. قد يتسبب هذا المستوى الخاطئ في صعوبة تنظيم التحكم في مستوى السائل في العازلة. يتم التغلب على هذا إلى حد كبير عن طريق وضع عوارض تهدئة عمودية والتي يجب أن تمتد من أسفل العازلة إلى أعلى المخرج. كفاءة هذا النوع من مستخلص الرذاذ تزداد مع زيادة سرعة تيار الغاز. وبالتالي، بالنسبة لمعدل إنتاج معين فيكفي جهاز طرد مركزي اصغر في العازلة.

    الطرق المستخدمة لإزالة الغاز من النفط في العازلات

    بسبب ارتفاع أسعار الغاز الطبيعي والاعتماد الواسع النطاق على قياس الهيدروكربونات السائلة وأسباب أخرى، من المهم إزالة جميع الغازات غير المحلولة من النفط الخام أثناء المعالجة الميدانية. تتم مناقشة الطرق المستخدمة لإزالة الغاز من النفط الخام في عازلات النفط والغاز أدناه:

    الإثارة

    عادة ما تكون الإثارة (Agitation) المعتدلة المتحكم فيها والتي يمكن تعريفها على أنها حركة النفط الخام بقوة مفاجئة (sudden force)[11] مفيدًا في إزالة الغاز غير المحلول الذي قد يتم قفله ميكانيكيًا في النفط عن طريق التوتر السطحي ولزوجة التفط. عادة ما تسبب الإثارة في تماسك فقاعات الغاز والانفصال عن النفط في وقت أقل مما هو مطلوب في حالة عدم استخدام الإثارة.

    التسخين

    الحرارة كشكل من أشكال الطاقة التي تنتقل من جسم إلى آخر ينتج عنها اختلاف في درجة الحرارة.[12] هذا يقلل من التوتر السطحي ولزوجة النفط وبالتالي يساعد في تحرر الغاز المحتفظ به هيدروليكيًا في النفط. الطريقة الأكثر فعالية لتسخين النفط الخام هي تمريره في حمام ماء ساخن (Heated-water bath). تعمل صفيحة التوزيع (Spreader plate) التي تنثر النفط في تيارات صغيرة أو مجاري صغيرة على زيادة فعالية حمام الماء الساخن. يؤدي التدفق التصاعدي للنفط عبر الحمام المائي إلى حدوث تهيج طفيف مما يساعد في الاندماج وفصل الغاز الملتصق عن النفط. ربما يكون حمام الماء الساخن هو الطريقة الأكثر فعالية لإزالة فقاعات الرغوة من النفط الخام الرغوي. لا يعد حمام الماء الساخن عمليًا في معظم عازلات النفط والغاز ولكن يمكن إضافة الحرارة إلى النفط التي تعمل بشكل مباشر أو غير مباشر عن طريق السخانات (Heaters) و/أو المبادلات الحرارية (Heat exchangers)، أو يمكن استخدام طرق الفصل بالمياه الحرة (Free-water knockouts) المسخنة أو معالجات المستحلب للحصول على حمام ماء ساخن.

    قوة الطرد المركزي

    قوة الطرد المركزي التي يمكن تعريفها على أنها قوة وهمية خاصة بجسيم يتحرك على مسار دائري، لها نفس حجم وأبعاد القوة التي تحافظ على الجسيم في مساره الدائري (قوة الجاذبية) [13] ولكنها تشير إلى الاتجاه المعاكس ويكون فعال في فصل الغاز عن النفط. يتم طرح النفط الأثقل مقابل جدار على شكل دوامة بحيث يكون الغاز في منتصف الدوامة. ستسمح الدوامة ذات الشكل والحجم المناسب للغاز بالصعود بينما يتدفق السائل إلى أسفل الوحدة.

    قياسات التدفق في عازلات النفط والغاز

    عادةً ما يتم توضيح اتجاه التدفق داخل العازلة وحولها جنبًا إلى جنب مع أدوات التدفق الأخرى في مخطط الأنابيب والأجهزة، (P & ID). بعض هذه أدوات التدفق هذه تشمل مؤشر التدفق "Flow Indicator" (FI)، جهاز إرسال التدفق "Flow Transmitter" (FT) ووحدة التحكم في التدفق "Flow Controller" (FC). يعتبر التدفق ذا أهمية قصوى في صناعة النفط والغاز لأن التدفق كمتغير رئيسي في العملية مهم بشكل أساسي من حيث أن فهمه يساعد المهندسين على التوصل إلى تصميمات أفضل ويمكّنهم من إجراء أبحاث إضافية بثقة. نفذ Mohan وآخرون (1999)[14] بحثا في تصميم وتطوير عازلات لنظام تدفق ثلاثي الطور. كان الغرض من الدراسة هو التحقيق في سلوك التدفق الهيدروديناميكي متعدد المراحل المعقد في عازلة النفط والغاز ثلاثية الاطور. تم تطوير نموذج ميكانيكي جنبًا إلى جنب مع محاكي ديناميكيات الموائع الحسابية "Computational fluid dynamics" (CFD). تم استخدام هذه بعد ذلك لإجراء تجارب مفصلة في عازلة ثلاثية الاطور. تم دمج نتائج المحاكاة التجريبية و CFD بشكل مناسب مع النموذج الميكانيكي (Mechanistic model). كان وقت المحاكاة للتجربة 20 ثانية مع الثقل النوعي للنفط 0.885، وكان طول وقطر الجزء السفلي للعازلة 4 أقدام و 3 بوصات على التوالي. أصبحت المجموعة الأولى من التجربة أساسًا تم من خلاله استخدام التحقيقات التفصيلية لإجراء وإجراء دراسات محاكاة مماثلة لسرعات التدفق المختلفة وظروف التشغيل الأخرى أيضًا.

    معايرة التدفق في عازلات النفط والغاز

    كما ذكرنا سابقًا، تشتمل أدوات التدفق التي تعمل مع العازلة في بيئة النفط والغاز على مؤشر التدفق وجهاز إرسال التدفق ووحدة التحكم في التدفق. بسبب الصيانة (التي ستتم مناقشتها لاحقًا) أو بسبب الاستخدام العالي ، تحتاج مقاييس التدفق هذه إلى المعايرة من وقت لآخر. [15] يمكن تعريف المعايرة بأنها عملية إحالة الإشارات ذات الكمية المعروفة التي تم تحديدها مسبقًا لتناسب نطاق القياسات المطلوبة. يمكن أيضًا رؤية المعايرة من وجهة نظر رياضية يتم فيها توحيد مقاييس التدفق من خلال تحديد الانحراف عن المعيار المحدد مسبقًا للتأكد من عوامل التصحيح المناسبة. عند تحديد الانحراف عن المعيار المحدد مسبقًا، عادةً ما يتم تحديد معدل التدفق الفعلي أولاً باستخدام مقياس رئيسي (Master meter) وهو نوع من مقياس التدفق الذي تمت معايرته بدرجة عالية من الدقة أو عن طريق وزن التدفق ليكون قادرًا على الحصول على قراءة الجاذبية لتدفق الكتلة. نوع آخر من العدادات المستخدمة هو مقياس النقل (Transfer meter). ومع ذلك، وفقًا لـ Ting واخرون (1989)[16] ثبت أن عدادات النقل أقل دقة إذا كانت ظروف التشغيل مختلفة عن نقاط المعايرة الأصلية. وفقًا لـ Yoder (2000)، [17] أنواع مقاييس التدفق المستخدمة كمقاييس رئيسية تشمل عدادات التوربينات (Turbine meters)، وعدادات الإزاحة الإيجابية (Positive displacement meters)، وعدادات الفنتوري (Venturi meters)، وعدادات كوريوليس (Coriolis meters). 

    في الولايات المتحدة غالبًا ما تتم معايرة العدادات الرئيسية في مختبر التدفق المعتمد من قبل المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST). تعني شهادة NIST لمختبر مقياس التدفق أن أساليبها قد تمت الموافقة عليها من قبل NIST. عادةً يتضمن ذلك إمكانية تتبع NIST، مما يعني أن المعايير المستخدمة في عملية معايرة مقياس التدفق قد تم اعتمادها من قبل NIST أو تم ربطها سببيًا بالمعايير التي تمت الموافقة عليها من قبل NIST. ومع ذلك، هناك اعتقاد عام في الصناعة بأن الطريقة الثانية التي تتضمن قياس الوزن بالجاذبية لكمية السائل (السائل أو الغاز) التي تتدفق فعليًا عبر العداد داخل أو خارج الحاوية أثناء إجراء المعايرة هي الطريقة الأكثر مثالية لقياس كمية التدفق الفعلية. على ما يبدو، يجب أيضًا أن يكون مقياس الوزن المستخدم لهذه الطريقة قابلاً للتتبع إلى المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) أيضًا. عند التحقق من عامل التصحيح المناسب ، غالبًا لا يوجد تعديل بسيط للأجهزة لجعل مقياس التدفق يبدأ في القراءة بشكل صحيح. بدلاً من ذلك، يتم تسجيل الانحراف عن القراءة الصحيحة في مجموعة متنوعة من معدلات التدفق. يتم رسم نقاط البيانات، ومقارنة إخراج مقياس التدفق بمعدل التدفق الفعلي كما هو محدد بواسطة مقياس الوزن أو مقياس الوزن المعياري للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا.

    أدوات التحكم والصمامات والملحقات وميزات الأمان لعازلات النفط والغاز

    أدوات التحكم

    أدوات التحكم المطلوبة لعازلات النفط والغاز هي أدوات التحكم في مستوى السائل (liquid level controllers) للنفط ولواجهة النفط/الماء (عملية ثلاثية الاطوار) وصمام التحكم في الضغط العكسي (back-pressure control valve) للغاز مع جهاز التحكم في الضغط (pressure controller). على الرغم من أن استخدام أدوات التحكم باهظ التكلفة مما يجعل تكلفة الحقول التشغيلية ذات العازلات عالية جدًا، إلا أن هذه التركيبات أدت إلى تحقيق وفورات كبيرة في نفقات التشغيل الإجمالية.

    الصمامات

    الصمامات المطلوبة لعازلات النفط والغاز هي صمام التحكم في تصريف النفط (Oil discharge control valve)، وصمام التحكم في تصريف المياه (Water-discharge control valve) (تشغيل ثلاثي الطور)، وصمامات التصرف (Drain valve)، وصمامات احنباس (Block valves)، وصمامات تنفيس الضغط (Pressure relief valves)، وصمامات وقف التشغيل للطوارئ (Emergency Shutdown valves) (ESD). تظل ESD عادةً في وضع مفتوح لأشهر أو سنوات في انتظار إشارة أوامر للعمل. يتم إيلاء القليل من الاهتمام لهذه الصمامات خارج فترات التحول المجدولة. غالبًا ما تمتد ضغوط الإنتاج هذه لفترة زمنية أطول. وهذا يؤدي إلى تراكم أو تآكل هذه الصمامات مما يمنعها من الحركة. بالنسبة لتطبيقات السلامة الحرجة يجب التأكد من أن الصمامات تعمل عند الطلب.[18]

    الملحقات

    الملحقات المطلوبة لعازلات النفط والغاز هي مقاييس الضغط (Pressure gauges)، ومقاييس الحرارة (Thermometers)، ومنظمات خفض الضغط (Pressure-reducing regulators) (للتحكم بالغاز)، ونظارات رؤية المستوى (Level sight glasses)، ورأس الأمان (Safety head) مع قرص التمزق (Rupture disk)، والأنابيب (Piping)، وانابيب الانتاج (Tubing).

    ميزات الأمان لعازلات النفط والغاز

    يجب تركيب عازلات النفط والغاز على مسافة آمنة من المعدات الأخرى. عند تركيبها على منصات بحرية أو بالقرب من معدات أخرى، يجب اتخاذ الاحتياطات اللازمة لمنع إصابة الأفراد وتلف المعدات المحيطة في حالة فشل العازلة أو عناصر التحكم أو الملحقات. يوصى باستخدام ميزات الأمان التالية لمعظم أجهزة عزل النفط والغاز.

    • High- and low-liquid-level controls
    يتم تثبيت أدوات التحكم بالضغط العالي والمنخفض (High- and low-liquid-level controls) على العازلات لمنع الضغوط العالية أو المنخفضة بشكل مفرط من التدخل في العمليات العادية. يمكن أن تكون أدوات التحكم ذات الضغط المرتفع والمنخفض ميكانيكية أو تعمل بالهواء المضغوط أو كهربائي ويمكن أن تصدر تحذيرًا أو تشغل صمامًا للإغلاق أو تفتح ممرًا جانبيًا (bypass) أو تؤدي وظائف أخرى ذات صلة لحماية الأفراد والعازلة والمعدات المحيطة.

    • High- and low-temperature controls
    يمكن تثبيت أدوات التحكم في درجة الحرارة على العازلات لإغلاقها في الوحدة، أو لفتح أو إغلاق ممر جانبي للسخان أو لإصدار تحذير إذا أصبحت درجة الحرارة في العازلة مرتفعة جدًا أو منخفضة جدًا. لا تُستخدم أدوات التحكم في درجة الحرارة عادةً في أجهزة العزل، ولكنها قد تكون مناسبة في حالات خاصة. وفقًا لـ Francis (1951) ، فإن أدوات التحكم في درجات الحرارة المنخفضة في العازلات هي أدوات أخرى يستخدمها منتجو الغاز والتي تجد تطبيقها في حقول الغاز عالية الضغط والتي يشار إليها عادةً بمكامن طور البخار (Vapour-phase). يتم استخدام درجات الحرارة المنخفضة التي يمكن الحصول عليها من تمدد تيارات الغاز عالية الضغط لتحقيق ميزة مربحة. تعد الاستعادة الأكثر كفاءة لمكثفات الهيدروكربونات ودرجة أكبر من تجفيف الغاز مقارنةً بالتسخين التقليدي وتركيب العازلة ميزة رئيسية للتحكم في درجات الحرارة المنخفضة في عازلات النفط والغاز.[19]

    • Safety relief valves
    عادة ما يتم تثبيت صمام التصريف (Safety relief valves) محمل بنابض على جميع عازلات النفط والغاز. عادة ما يتم ضبط هذه الصمامات عند الضغط التصميمي للوعاء. تعمل صمامات التصريف في المقام الأول كتحذير، وفي معظم الحالات تكون صغيرة جدًا بحيث لا يمكنها التعامل مع سعة السوائل الكاملة المقدرة للعازلة. يمكن استخدام صمامات تصريف كاملة السعة ويوصى بها بشكل خاص في حالة عدم استخدام safety head (rupture disk) على العازلة.

    • Safety heads or rupture disks
    رأس الأمان أو قرص التمزق عبارة عن جهاز يحتوي على غشاء معدني رقيق مصمم للتمزق عندما يتجاوز الضغط في العازلة قيمة محددة مسبقًا. هذا عادة ما يكون من 1 1/4 إلى 1% ضعف الضغط التصميمي لوعاء العازلة. عادةً ما يتم اختيار قرص رأس الأمان بحيث لا يتمزق حتى يتم فتح صمام التصريف ويكون غير قادر على منع تراكم الضغط الزائد في العازلة.

    اعتبارات التشغيل والصيانة لعازلات النفط والغاز

    على مدار عمر نظام الإنتاج من المتوقع أن تقوم العازلة بمعالجة مجموعة واسعة من الموائع المنتجة. مع الاختراق من فيضان المياه ودورة غاز الرفع الموسعة، يتغير إنتاج الماء من المائع ونسبة الغاز إلى النفط باستمرار. في كثير من الحالات قد يتجاوز تحميل المائع في العازلة، السعة التصميمية الأصلية للوعاء. نتيجة لذلك ، يجد العديد من المشغلين أن عازلتهم لم تعد قادرة على تلبية معايير تدفق النفط والماء المطلوبة ، أو يواجهون نسبة عالية من السوائل في الغاز وفقًا لـ وآخرون (1990).[20] تتم مناقشة بعض الاعتبارات والصيانة التشغيلية أدناه:

    التفتيش الدوري

    في المصافي ومصانع المعالجة من المعتاد فحص جميع أوعية الضغط والأنابيب بشكل دوري بحثًا عن التآكل والتعرية. في حقول النفط لا يتم اتباع هذه الممارسة بشكل عام (يتم فحصها بتردد محدد مسبقًا، يتم تحديده عادةً من خلال تقييم RBI) ويتم استبدال المعدات فقط بعد الفشل الفعلي. قد تخلق هذه السياسة ظروفًا خطرة لموظفي التشغيل والمعدات المحيطة. يوصى بوضع جداول فحص دورية لجميع معدات الضغط واتباعها للحماية من الأعطال غير المبررة.

    تركيب أجهزة الأمان

    يجب تثبيت جميع أجهزة التصريف في أقرب مكان ممكن من الوعاء وبطريقة لا تنفصل فيها قوة رد الفعل من السوائل المستنفدة أو تفكها أو تزيحها بطريقة أخرى. يجب ألا يعرض التفريغ من أجهزة السلامة الأفراد أو المعدات الأخرى للخطر.

    درجة حرارة منخفضة

    يجب تشغيل أجهزة العزل فوق درجة حرارة تكوين الهيدرات (Hydrate). وبخلاف ذلك، قد تتشكل الهيدرات في الوعاء وتسدها جزئيًا أو كليًا وبالتالي تقلل من قدرة العازلة. في بعض الحالات عندما يتم توصيل أو تقييد مخرج الغاز أو السائل، يؤدي ذلك إلى فتح صمام الأمان أو تمزق رأس الأمان. يمكن تثبيت لفائف البخار (Steam coils) في القسم السائل من عازلات النفط والغاز لصهر الهيدرات التي قد تتشكل هناك. هذا مناسب بشكل خاص للعازلات ذات درجات الحرارة المنخفضة.

    الموائع المسببة للتآكل

    يجب فحص العازلة التي تتعامل مع الموائع المسببة للتآكل بشكل دوري لتحديد ما إذا كان إصلاحها مطلوبًا. قد تتطلب حالات التآكل الشديدة انخفاضًا في الضغط التشغيلي المقدر للوعاء. يوصى بإجراء اختبار هيدروستاتيكي دوري، خاصة إذا كانت الموائع التي يتم التعامل معها مسببة للتآكل. يمكن استخدام الأنود القابل للاستهلاك في العازلات لحمايتها من التآكل الإلكتروليتي. يحدد بعض المشغلين غلاف العازلة وسماكة الرأس بمؤشرات سمك بالموجات فوق الصوتية ويحسبون أقصى ضغط عمل مسموح به من سمك المعدن المتبقي. يجب أن يتم ذلك سنويًا في الحقول البحرية (offshore) وكل سنتين إلى أربع سنوات في الحقول البرية (onshore).

    المصادر

    1. ^ Separator (د.ت). ورشة الانتاج، معهد التدريب النفطي بصرة. تم الإسترجاع(2020). نسخة مطبوعة.
    2. ^ Boyun B, Xinghui L, Xuehao T. (2011). Petroleum production engineering. Joe Hayton. Retrieved (2020). نسخة مطبوعة.
    3. ^ Powers, M. L. (1990). Analysis of gravity separation in freewater knockouts. SPE Production Engineering5(01), 52-58.‏ Retrieved (2020). https://www.onepetro.org/journal-paper/SPE-18205-PA
    4. ^ Arnold, K., & Stewart, M. (2008). Surface Production Operations-Design of Oil Handling Systems and Facilities, Volume 1. Gulf Professional Publishing. Retrieved (2020). 
    5. ^ Song, J. H., Jeong, B. E., Kim, H. J., & Gil, S. S. (2010, January). Three-phases separator sizing using drop size distribution. In Offshore Technology Conference. Offshore Technology Conference. Retrieved (2020). https://www.onepetro.org/conference-paper/OTC-20558-MS
    6. ^ Rehm, S. J., & Shaughnessy III, R. J. (1983, January). Enhanced oil-water separation-the Performax coalescer. In SPE Production Operations Symposium. Society of Petroleum Engineers. Retrieved (2020). https://www.onepetro.org/conference-paper/SPE-11562-MS
    7. ^ "Corrosion on Encyclopædia Britannica 2011 – Encyclopædia Britannica Online. Accessed: 04 April 2011". Retrieved (2020).
    8. ^ Stewart, A. C., Chamberlain, N. P., & Irshad, M. (1998, January). A new approach to gas-liquid separation. In European Petroleum Conference. Society of Petroleum Engineers. Retrieved (2020). https://www.onepetro.org/conference-paper/SPE-50685-MS
    9. ^ changent, 2008. Production Separator Principles – sample[video online] Available at: https://youtu.be/vhkcGCUN_Uo. Retrieved (2020).
    10. ^ Keplinger, 1931. Physical Problems in the Separation of Oil and Gas. Proceedings of the Oklahoma, University of Tulsa, Volume VI, pp. 74–75. Retrieved (2020).
    11. ^ "Agitation on The Free Dictionary by Farlex 2011. Retrieved (2020)"
    12. ^ "Heat on Encyclopædia Britannica 2011 – Encyclopædia Britannica Online. Retrieved (2020)"
    13. ^ "Centrifugal Force on Encyclopædia Britannica 2011 – Encyclopædia Britannica Online. Retrieved (2020)"
    14. ^ Mohan, R. S., & Shoham, O. (1999, June). Technologies Under Development: Design and Development of Gas-Liquid Cylindrical Cyclone Compact Separators for Three-Phase Flow. In Oil and Gas Conference-Technology Options for Producers’ Survival, Co-Sponsored by DOE and PTTC, Dallas, TX. Retrieved (2020). https://edx.netl.doe.gov/dataset/proceedings-of-the-1999-oil-gas-conferences-technology-options-for-producer-survival/resource_download/ngp6.pdf
    15. ^ "Calibration on Encyclopædia Britannica 2011 – Encyclopædia Britannica Online. Retrieved (2020)"
    16. ^ Ting, V. C., & Halpine, J. C. (1991). Portable piston gas prover for field calibration of flowmeters. SPE production engineering, 6(04), 454-458. Retrieved (2020). https://www.onepetro.org/journal-paper/SPE-19767-PA
    17. ^ Jesse Yoder, 2000. Flowmeter Calibration: How, Why, and Where. Control for the Process Industries. Houston: Putman Media. Retrieved (2020).
    18. ^ Al-Khaledi, S. M. B., Abdulaziz, N., & Bora, D. (2011, January). Replacement Of Existing ESD Valves With New SIL Rated ESD valves: A Case Study Of Production Optimization And Enhancement Of Process Safety And Integrity In Kuwait Oil Company. In SPE Project and Facilities Challenges Conference at METS. Society of Petroleum Engineers. Retrieved (2020). https://www.onepetro.org/conference-paper/SPE-141174-MS
    19. ^ Francis, A. W. (1951, January). Low-Temperature Separation as Applied to Gas-Condensate Production. In Drilling and Production Practice. American Petroleum Institute. Retrieved (2020). https://www.onepetro.org/conference-paper/API-51-108
    20. ^ Choi, M. S. (1990, January). Prediction of separator performance under changing field conditions. In SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers.  Retrieved (2020). https://www.onepetro.org/conference-paper/SPE-20703-MS
    اعجبك الموضوع؟

    تعليقات

    التنقل السريع