عمليات الفصل للنفط الخام في المكامن النفطية

 

 

عمليات الفصل للنفط الخام في المكامن النفطية

 

أ.م.د. أنيس عبدالله كاظم

قسم الهندسة الكيمياوية

 

 

ان النفط والغاز المنتج من الابار هو عبار عن مزيج معقد من العديد من المواد المختلفة. فنواتج الابار عبارة عن مزيج من النفط والغاز والماء وبعض الاحيان بعض المواد الصلبة. ان هذا المزيج يجب ان يعامل و يعالج حال وصوله الى السطح. هناك نوعين من عمليات الفصل التي تتم في حقول انتاج النفط:

  1. عمليات فصل النفط والغاز والماء.
  2. عمليات ازالة الرطوبة والمواد الاخرى الغير مرغوب بها مثل كبريتيد الهايدروجين و ثاني اوكسيد الكاربون.

ان عملية فصل الغاز من السوائل الناتجة من البئر تعتبر العملية الاولى والمهمة لعمليات الفصل التي تتم حقليا. ان مواصفات الخليط والضغط تحدد نوع وحجم جهاز الفصل المستخدم. ان المبدا الاساسي لعمليات الفصل يعتمد على مبدأ فرق الكثافة او اعتمادا على قوة الطرد المركزي. ان النفط داخل البئر يكون تحت تأثير ضغط العالي وعليه فان كمية الغاز المذابة فيه تكون كبيرة جدا. عند وصول المزيج الى السطح فان الضغط ينخفظ كثيرا وان الغاز يبدا بالانفصال عن النفط, لذلك يجب توفير الوسائل المناسبة لفصل الغاز عن النفط و بدون خسارة كبيرة للنفط. ضغط المزيج يجب ان يخفض والسرعة يجب ان تقلل لضمان فصل الغاز عن النفط. هناك نوعين من العمليات التي تتم لغرض اجاراء الفصل:

  1. فصل ثنائي الطور two – phase separators  لغرض فصل الغاز عن النفط في حقول النفط او لغرض فصل الغاز عن الماء في حقول الغاز.
  2. فصل ثلاثي الطور three – phase separators  لفصل الغاز عن الطور السائل و من ثم فصل الماء عن النفط.

في الفصل ثنائي الاطوار, فان المبدأ الاساسي هو دخول المزيج الى جهاز الفصل الملائم حيث يترسب النفط الى الاسفل وينفصل الغاز من الاعلى. عندما تكون نسبة الغاز الى النفط Gas – Oil ratio عالية فيجب مرور المزيج الى اكثر من جهاز فصل وذلك لضمان افضل فصل. و ان عملية تخفيض الضغط عند انتقال النفط بين معدات الفصل يجب ان تتم بشكل تدريجي. هناك العديد من الاجهزة و المعدات المستخدمة في فصل نواتج البئر النفطي. فبالاعتماد على طبيعة المائع فانه توجد هناك ثلاث انواع من اجهزة الفصل وهي الافقية horizontal و العموديvertical  و الكروية spherical. ان اكثر الانواع شيوعا في منطقة الشرق الاوسط هو جهاز الفصل الافقي حيث ان نسبة الغاز الى النفط عالية. ان كل جهاز من اجهزة الفصل اعلاه يحتاج الى تصميم معين اعتمادا الى موصفات مزيج النفط والغاز والظروف التشغيلية التي تؤخذ من الموقع, حيث ان اداء اجهزة الفصل يعتمد و بدرجة كبيرة على اربعة عوامل وهي:

  1. درجة الحرارة التشغيلية حيث ارتفاعها سوف يؤدي الى تبخير المواد الهايدروكاربونية ويقلل استرداد الجزء السائل.
  2. الضغط التشغيلي حيث ان ارتفاعه يؤدي الى زيادة استرداد الجزء السائل.
  3. بصورة عامة فان زيادة عدد المراحل يؤدي الى زيادة كفاءة الفصل.
  4. اضافة الى العوامل اعلاه فان مكونات المزيج الناتج من البئر يجب ان تؤخذ بنظر الاعتبار لتقيم كفاءة جهاز الفصل.

اما في الفصل ثلاثي الاطوار, فان المبادئ الاساسية التي تم مناقشتها في الفصل ثنائي الطور ممكن ان تنطبق في الفصل ثلاثي الاطوار, مثلا انظمة, غاز – نفط او غاز – ماء او غاز – ماء متكثف. بصورة عامة فان الماء المصاحب للنفط ممكن ان يكون ماء خال من النفط او ممكن ان يكون بشكل مزيز مستحلب من النفط والماء. في بعض الحالات عندما تكون نسبة الماء – نفط عالية جدا فالمستحلب الناتج يكون نفط – في – ماء و ليس ماء – في – نفط. ان الماء المصاحب الحر free produced water يمكن ان يعرف على انه الماء الذي يمكن ترسيبه في العوازل واجهزة الفصل عن طريق فرق الكثافة. اما مستحلبات النفط والماء emulsified water فيجب ولغرض اجراء الفصل استخدام المعالجات الحرارية, المعالجات الكيمياوية, المعالجات الكهربائية او استخدام طريقتين معا لغرض اتمام الفصل. لذلك ومن النواحي الاقتصادية, يجب فصل الماء الحر في البداية لغرض تقلل كلف المعالجات التي تجري على المستحلبات النفطية. اضافة الى النفط والماء فان الغاز يكون موجود ايضا, لذلك يجب فصل الغاز عن السائل. ان حجم الغاز الناتج يعتمد وبشكل كبير على ظروف عمليات الفصل والانتاج. عندما يكون حجم الغاز قليل مقارنة بحجم السائل فتستخدم طريقة free – water – knockout  لفصل الغاز عن النفط والماءوان فصل الماء عن النفط هو العامل الاساس الذي يحدد مبادئ تصميم جهاز الفصل. لكن عندما يكون حجم الغاز المراد فصله عن السائل (نفط +ماء) كبيرا فان الجهاز المستخدم هو عازلة ثلاثية الطور three – phase separator  وهنا فان حجم الغاز المراد فصله او  محددات نسبة الماء – نفط هي التي تحدد اعتبارات التصميم. ان العوازل او الفواصل ثلاثية الطور اما تكون افقية او عمودية وكما ذكر في الفصل ثنائي الطور. اضافة الى ذلك, فان اجهزة الفصل الثلاثي تكون بحاجة الى اجهزة سيطرة اضافية والى اجزاء داخلية اخرى لغرض السيطرة على مستويات الغاز والماء والنفط. ان العيوب التصميمية او عدم الصيانة الدورية لاجهزة الفصل ممكن ان تؤدي الى خلل في عمليات الفصل والتي ممكن ان تؤدي الى ظهور نفط مع الماء المعزول او مركبات ثقيله مع الغاز الناتج.

   

 

حقوق النشر محفوظة لموقع كلية الهندسة جامعة ديالى Copyright (c) 2017

3:45