عزل الغاز والماء عن النفط
بعد الانتهاء من عملية حفر الآبار واكمالها باحدى طرق الأكمال تبدأ
عملية انتاج النفط من هذه الآبار ويرسل النفط الخام إلى اولى العمليات
التي تجري عليه وهي عملية عزل الأطوار الثلاثة للموائع المكمنية (
النفط والماء والغاز ) من خلال عملية خفض الضغط التدريجي ومن خلال فرق
الكثافة وغيرها من العوامل في معدات خاصة تسمى العازلات والتي تكون باطوار واشكال
واحجام و اعداد مختلفة وهذه المعدات موجودة في محطات تسمى بمحطات
عزل الغاز عن النفط (Gas oil sepration plant) والتي من خلالها تجري عملية
الفصل الأكبر للماء والغاز عن النفط بعدها يرسل كل من النفط والغاز الى وحدات
معالجته لتهيئته للتصفية او للتصدير.
محطات عزل النفط ومعالجتة تختلف بالنسبة للنفط المستخرج من الحقول
المائية (Offshore) عن النفط المستخرج من الحقول البرية (Onshore).
كل مرحلة من مراحل عزل النفط لها ضغط يختلف عن المراحل الاخرى في نفس الضفة
(يعني عدد المراحل في الضفة لايعتمد على عدد العازلات بل يعتمد على الاختلاف في
الضغط من مرحلة الى اخرى) وغالبا تكون العازله ذات مرحلة واحده وأحيانا ذات
مرحلتين او اكثر.
النفط المستخرج من البئر يحتوي على نسبة معينه من الغاز الذائب فية وكذلك نسبة من الماء وللحصول على جودة ممتازه للنفط لابد من التخلص من هذه النسب التي قد تسبب مشاكل اذا لم يتم ازالتها بصورة صحيحة. حيث يتم التخلص من هذه النسب بتخفيض الضغط العالي للنفط القادم من البئر الى الضغط الجوي في العازلات بالاضافة الى عدة عمليات اخرى.
قبل البدأ بمسار حركة النفط عبر محطة عزل الغاز يرجى الاطلاع على مكونات محطة عزل الغاز
تتبع مسار وحدة عزل الغاز والماء عن النفط
تم الاعتماد في الشرح على مشبه نموذجي للانتاج لذلك وجب التنبة.
والان اليكم التفاصيل:
يظهر في الشكل(2) العازلات ومسار النفط والماء والغاز حيث ياتي النفط بما فيه من ماء وغاز من هيدر الضغط العالي او من هيدر الفحص ويدخل إلى عازلة المرحلة الأولى ليتم عزل الماء والغاز عن النفط ليذهب النفط الخارج من هذه العازلة (المرحلة) مع النفط القادم من ضفة الفحص ويدخل الى عازلة المرحلة الثانية مع ضفة الاختبار في حال استخدامها لفحص الآبار ويعزل الماء والغاز عن النفط ويذهب النفط إلى عازلة المرحلة الثالثة حيث تجري عملية عزل اخرى للماء والغاز عن النفط ثم يذهب النفط الى الخزانات.
هذه الضفة مشابهة تماماً للضفة الاولى والاختلاف فقط في رموز وارقام المعدات.
بعض المحطات قد تحتوي على ضفاف لفحص الابار لذلك تعتبر كعملية عزل بحد ذاتها وضغوطها مساويه تقريبا الى ضغوط هذه العملية لذلك يمكن اعتبارها احد اجزائها.
ياتي النفط اليها من عازلة المرحلة الثالثة من احدى الضفتين أو كلاهما ويخزن النفط فيها ويرسل من هذه الخزانات الى خط المضخات الرئيسي عبر المضخات (Mine Line Pumps).
الآبار والهيدرات
|
| شكل (1) |
الهيدر: انبوب يجمع النفط من مجموعة من الآبار وعددها بعدد اختلاف الضغوط فيما بين الآبار لمنع رجوع النفط من آبار الضغط العالي الى آبار الضغط الواطئ وكذلك تفيد الهيدرات في تسهيل السيطرة على الانتاج والتحكم بأنابيب النفط القادمة من الآبار وبشكل اكثر يسر وسهولة من خلال مجمعات الابار MANIFOLD، والصمامات المسيطرة على عملها مثل صمام الكراش (Crush Valve) لزيادة الامان بالإضافة إلى بعض العدادات.
مسار النفط
يخرج النفط بما يحتويه من ماء وغاز ومواد اخرى من الآبار متجها نحو ضفتي
عزل ويمر من خلال الهيدرات عبر انابيب تربط الهيدرات بالابار.
وفي هذه العمليه توجد ثلاث هيدرات:
هيدر الضغط العالي HP Header
وتربط به الآبار ذات الضغط العالي لمنع رجوع آبار الضغط العالي الى
آبار الضغط الواطئ في حال ربطها بهيدر واحد والنفط الخارج منه يذهب الى
احدى ضفتي العزل حيث يدخل العازلة الأولى (المرحلة الأولى).
هيدر الضغط الواطيء LP Header
وتربط به آبار الضغط الوطئ لنفس الفائدة اعلاه والنفط الخارج منه يذهب
الى احدى ضفتي الفحص حيث يدخل العازلة الثانية (المرحلة الثانية).
هيدر الفحص Test Header
تربط به الابار التي يراد اجراء الفحص عليها والنفط الخارج منه يدخل الى
ضفة الفحص (الى عازلة الاختبار).
- الصمام الذي يكون بلون ابيض و بشکل حرف N أو Z هو صمام مانع للرجوع (Check valve).
- لايمكن تحویل هیدر آبار الضغط الوطئ مباشرة الى ضفة الفحص ويمكن تحویل آبار الضغط الواطئ الى ضفة الفحص كلاً على حدة.
- فائدة صمام الأمان هنا لتصريف النفط في حال عدم السيطرة على تدفقه.
- لاحظ العدادات الموجودة في الشكل(1) وقيمها حيث يمكن معرفة نوع العداد من مختصر اسمه أو من وحدة قياسه.
ضفة العزل الاولى
|
|
شكل (2) |
يظهر في الشكل(2) العازلات ومسار النفط والماء والغاز حيث ياتي النفط بما فيه من ماء وغاز من هيدر الضغط العالي او من هيدر الفحص ويدخل إلى عازلة المرحلة الأولى ليتم عزل الماء والغاز عن النفط ليذهب النفط الخارج من هذه العازلة (المرحلة) مع النفط القادم من ضفة الفحص ويدخل الى عازلة المرحلة الثانية مع ضفة الاختبار في حال استخدامها لفحص الآبار ويعزل الماء والغاز عن النفط ويذهب النفط إلى عازلة المرحلة الثالثة حيث تجري عملية عزل اخرى للماء والغاز عن النفط ثم يذهب النفط الى الخزانات.
النفط القادم من الماء الخارج من كل عازلة يذهب الى التصريف او الى وحدات
معالجته.
الغاز الخارج من كل العازلات
- الغاز الخارج من العازلة الأولى يذهب إلى محطة كبس الغاز المرحلة الثانية لان ضغط الغاز الخارج من العازلة مساوي تقريبا للضغط الداخل الى مرحلة الكبس الثانية لذلك يذهب الى هذه المرحلة بشكل مباشر.
- الغاز الخارج من العازلة الثانية يذهب إلى محطة كبس الغاز المرحلة الرابعة.
- الغاز الخارج من العازلة الثالثة يذهب إلى Gas Receiver.
- هنالك خط للغاز يخرح من العازلة الثانية ويذهب الى خزان النفط الميت Bad Oil Tank.
النفط الميت : هو النفط الخالي من الغازات.
النفط الحي : هو النفط الذي يحتوي على نسبة مؤثرة من
الغازات.
العازلات الموجودة في هذه الضفة ثلاثية الاطوار اي يخرج منها ثلاث أطوار
من المواد المعزولة (نفط ، غاز ، ماء)
يوجد تحت كل عازلة انبوب (Drain) لتصريف النفط في حالات الضرورة (مثل
الحاجة الى فتح التصريف) وحالات الصيانة.
يخرج من كل عازلة صمام أمان PSV يفتح عند الضغوط المسيتة عليها لحماية
العازلة من الانفجار ويؤدي بالغاز الى ضفة الحرق.
هناك نوعين من ضفاف الحرق
- ضفة الحرق ذات الضغط العالي HP Flare.
- ضفة الحرق ذات الضغط الواطئة LP Flare.
صمام أمان العازلة الأولى والثانية يؤدي الى ضفة الحرق ذات الضغط العالي
عبر منفذين.
صمام أمان العازلة الثالثة يؤدي إلى LP Flare.
يوجد انبوب بلون اصفر يسمى (Purge gas) يستخدم لتجهيز العازلة
بضغط معين في بداية تشغيل المحطة لتهيئتها للعمل ولأستقبال النفط الذي
يأتي بضغط عالي وذلك من خلال ضخ غاز مثل غاز النتروحين.
يستخدم غاز النتروحين في هكذا عمليات لتوفره ولانه مادة خاملة لا تتفاعل
مع النفط القادم الى العازلة.
- النفط الخارج من العازلة الثالثة يذهب الى الخزانات او الى العازلة الثالثة من الضفة الأخرى.
- الغاز الخارج من العازلة الثالثة يذهب الى العازلة الثالثة من الضفة الاخرى لغرض موازنة الضغط او عند الحاجة الى ارسال النفط الى الضفة الأخرى مثل زيادة العزل او غيرها.
- النفط الخارج من العازلة الأولى قد يذهب الى العازلة الثانية من الضفة الأخرى لغرض الموازنة او غيرها من الاغراض مثل حصول عطل في العازلة الثانية أو الثالثة.
الخزانات تعتبر مرحلة عزل بنفسها لان مدة بقاء النفط فيها يساعد على
تحرر الغازات بسبب ضغط الخزانات المنخفض.
في بعض الانابيب يظهر صمامين بنفس النوع على الانبوب وهذا الصمام الآخر
يكون للاحتياط او لغرض آخر.
يمكنك ملاحظة ضغوط مراحل العزل والفرق بينها من خلال قراءة عدادات الضغط
لكل مرحلة عزل.
ايضا يمكن ملاحظة مربعات المستوى التي تظهر في العازلة حيث يشير احد
المربعات الى مستوى النفط والاخر يشير الى مستوى الماء ويمكن معرفته من
خلال الخط المتقطع الواصل بين المربع الموجود في العازلة والصمام الموجود
على خط النفط أو خط الماء وعند تغيير المستوى فانه لا يتغير على الشاشة
مباشرة بل يكون بشكل تدريجي.
ضفة العزل الثانية
|
|
شكل (3) |
هذه الضفة مشابهة تماماً للضفة الاولى والاختلاف فقط في رموز وارقام المعدات.
|
| شكل (4) ضفتي العزل |
ضفة الفحص
|
|
شكل (5) |
بعض المحطات قد تحتوي على ضفاف لفحص الابار لذلك تعتبر كعملية عزل بحد ذاتها وضغوطها مساويه تقريبا الى ضغوط هذه العملية لذلك يمكن اعتبارها احد اجزائها.
تتكون الضفة من عازلتين الأولى ثلاثية الاطوار والاخرى ثنائية الطور
(والتي تكون عمودية الشكل).
وخزانين فحص الأول للنفط الحي (خزان القياس) والآخر للنفط الميت.
يأتي هيدر الفحص Test Header بالنفط الى هذه الضفة ويدخل الى عازلة
المرحلة الأولى ليتم فصل الماء والغاز عنه.
يذهب الماء الى وحدات تصريفه او معاملته والغاز يذهب الى محطة الكبس
المرحلة الثالثة اما النفط فمازال يحتوي على نسبة من الغاز فيدخل الى
عازلة المرحلة الثانية التي تكون عمودية ثنائية الاطوار ويفصل الغاز عن
النفط ويرسل الغاز الى الحرق اما النفط فيذهب الى خزان النفط الحي (او
خزان القياس) وبعد خروج الكمية المتبقية من الغاز من النفط يرسل النفط
الى خزان النفط الميت وبعده يرسل الى التصريف او الى احدى ضفتي العزل حيث
يدخل الى العازلة الثانية.
يوجد انبوب للتصريف في كل من عازلة المرحلة الأولى والثانية وكلا
الخزانين لتصريف الغاز الذي ياتي مع النفط.
العازلة العمودية لا تحتوي على انبوب PURGE GAS.
النفط الخارج من خزان النفط الميت (وبالتالي من ضفة الفحص) يذهب الى احدى
الضفتين أو كلاهما حيث يدخل عازلة المرحلة الثانية حيث تعتبر هذه الضفة
مرحلة عزل اولى بكاملها لكون ضغوطها مساوية تقريبا لضغط المرحلة الاولى
من العزل.
عازلة الاختبار تختلف عن العازلات الموجودة في ضفة العزل من بعض النواحي
مثل كفائة العزل تكون افضل والحجم أكبر والثمن اغلى وغيرها.
الخزانات
|
|
شكل (5) |
ياتي النفط اليها من عازلة المرحلة الثالثة من احدى الضفتين أو كلاهما ويخزن النفط فيها ويرسل من هذه الخزانات الى خط المضخات الرئيسي عبر المضخات (Mine Line Pumps).
يمكن تحويل النفط من خزان الى اخر بغلق الصمام المؤدي الى الخزان الحالي
وفتح الصمام المؤدي إلى الخزان الاخر او بتحويل النفط من خزان الى الخزان
الاخر عبر خط الانبوب الواصل بين الخزانين وذلك بفتح صمامات هذا
الخط. المضخة الثانية للاحتياط.
الصمام الموجود بعد المضخات من النوع التعاقبي حيث يسيطر على التدفق من
خلال قيمة المستوى في الخزان والذي يمكن استخدامه للسيطرة على احد الخزانين حيث يمكن تحويل سيطرته عبر
الدائرة الظاهرة في الشاشة حيث يشير الخط الى المستوى الذي يسيطر
عليه.
المصادر
- Guo, B. (2011). Petroleum production engineering, a computer-assisted approach. Elsevier. تم الإسترجاع 2020-7-10.
- مشبه الإنتاج. تم الإسترجاع 2020-7-10.