Uploaded by الاثرم الاثرم

عزل الغاز

advertisement
‫الباب الثاني ‪ :‬عمليات فصل الغازات‬
‫تتمتع الدول التي تمتلك مصادر الطاقة البديلة بقوة اقتصادية ومادية‪ ،‬ومنذ اكتشاف الطاقة البديلة والدول تسعى‬
‫إلى التنقيب عنها من أجل االستفادة منها في األمور الحياتية المختلفة‪ ،‬والتي تسهم في نهضة المجتمع‪ .‬ومن‬
‫مصادر الطاقة البديلة األكثر استخداما ً الغاز الطبيعي‪ ،‬وفيما يلي سنتناول الحديث عنه‪]7[ .‬‬
‫‪ 2.1‬الغاز الطبيعي‬
‫مركبببب ريبببدروكربوني يحتبببون فبببي تكوينبببه علبببى العوالبببقة وربببي كا نببباا حيبببة دقيقبببة كالطحالبببب‪ ،‬والمبببواد‬
‫العضببببوية مببببن النباتبببباا والحيوانبببباا‪ ،‬وأخببببرر أوليببببة‪ ،‬تكونببببا بتبببب ثير الضببببغط والحببببرارة الشببببديدين تحببببا‬
‫درجبببة حبببرارة أكثبببر مبببن ‪ 150‬درجبببة م ويبببة فبببي طبقببباا األرح‪ ،‬أو البحبببار‪ ،‬أو المحيطببباا الرسبببوبية منبببذ‬
‫اآلف السببببنين علببببى عمببببق يصببببل إلببببى سببببتة اآلف متببببر‪ .‬رببببو ابببباز ال را حببببة لببببه وال لببببون‪ ،‬والرا حببببة التببببي‬
‫تصببببدر منببببه مجببببرد بعببببح مببببواد مضببببافة إليببببه لتمييببببزل‪ ،‬ورببببو أخببببف مببببن الهببببوا ‪ ،‬فهببببو قابببببل للتطبببباير‪،‬‬
‫واالشبببببتعال إذا تعبببببرح لمصبببببدر حبببببرارن كاللهبببببب أو الكهرببببببا ‪ ،‬ويبببببتم وضبببببعه فبببببي أسبببببطواناا محكمبببببة‬
‫اإلابببوال وال تبببتم تعب تهبببا كاملبببة فقبببط بنسببببة ‪ %85 / %80‬لمنبببع حبببدوث انفجببباراا‪ ،‬ومبببا قبببد يخلفبببه مبببن‬
‫أضببرار بشبببرية أو ماديبببة‪ ،‬ويعتببببر مصبببدرا ً ببببديوً عبببن البببنفط‪ ،‬والبببذن يعتببببر أقبببل تكلفبببة وأعلبببى جبببودة ون افبببة‬
‫للبي ة‪]7[ .‬‬
‫‪ 2.2‬أنواع الغاز الطبيعي‬
‫‪-‬‬
‫الميثان تتراوح نسبته ما بين ‪.%100 / %70‬‬
‫‪-‬‬
‫اإليثان تتراوح نسبة وجودل بين ‪.%10 / %1‬‬
‫‪-‬‬
‫البرويان يشكل نسبة قليلة جداً‪.‬‬
‫‪ 2.3‬فوائد الغاز الطبيعي‬
‫‪-‬‬
‫يعتبر ثروة اقتصادية حيث يوفر دخوً ماديا ً عاليا ً للفرد‪ ،‬ويزيد المستور المعيشي‪ ،‬ويعود على الدولة‬
‫في تحسين اقتصادرا وتعزيز قوتها‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫يعتبر الغاز الطبيعي من أكثر مصادر الطاقة البديلة أماناً‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫يحد من االتلوث السمعية ألن عملية نقل الغاز تتم عن طريق معداا تتواجد في باطن األرح‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫يمنع تلوث البي ةة ألنه من مصادر الطاقة الن يفة‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫اتخذا الوالياا المتحدة األمريكية الغاز الطبيعي بديوً عن الفحم الحجرنة لكونه أن ف في عام‬
‫‪1952‬م‪ ،‬وأصبح يشكل ربع الطاقة المستهلكة فيها‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫تتمتع قطر بمركز مرموال في إنتاج الغاز الطبيعي المسال‪ ،‬حيث يقدر إنتاجها ما يقارب ‪ 23‬مليار قدم‬
‫مكعب بشكل يومي‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫يتخذ الصينيون من الغاز الطبيعي وسيلة الستخراج األموح من البحار‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫استخداماا الغاز الطبيعي‬
‫‪-‬‬
‫يستعمل في النشاطاا الحيوية المختلفة‪ ،‬واألمور الحياتية كالطبخ‪ ،‬والتدف ة‪ ،‬وتسخين الما ‪ ،‬وتعتمد عليه‬
‫المصانع في عمل آالتها‪ ،‬وكوقود للسياراا‪ ،‬وااز للثوجاا‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫يستعمل في محطاا توليد الكهربا ‪ ،‬حيث يتم حرال الغاز واالستفادة من الطاقة الناتجة في توليد الطاقة‬
‫الكهربا ية‪ ،‬والتي ال يستطيع اإلنسان االستغنا عنها في عصرنا الحديث‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫يشكل وقودا ً أحفورياً‪ ،‬ويسارم في صناعة الصلب والبوستيك‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫يصنع منه اإلسمنا‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫تحلية ميال البحار‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫يدخل في الصناعاا الكيميا ية وايار المركباا‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫فصل مكوناا النفط عن بعضها عن طريق الطاقة المتولدة من إحراال الغاز‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫يدخل في صناعة المنسوجاا والموبس‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫يستعمل في صناعة المن فاا كالصابون وايررا‪ ،‬والدراناا‪ ،‬والمواد العازلة‪ ،‬و أشرطة الكاسيا‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫اتجها العديد من الشركاا لصنع السياراا التي تسير باستخدام الغاز الطبيعي ومن رذل الشركاا‬
‫م رسيدس‪ ،‬وسكانيا‪ ،‬ومان‪ ،‬وفولفو‪ ،‬وجنرال موتورز‪ ،‬وفياا‪ ،‬وتويوتا وايررا الكثير‪.‬‬
‫‪ 2.4‬تأثير الغاز الطبيعي على اإلنسان‬
‫يسبب استنشاال الغاز بعح األعراح ومنها الغثيان‪ ،‬والدوخة‪ ،‬واالستفراغ ‪ ،‬وصعوبة في مدر الرؤية‪،‬‬
‫وصعوبة التنفس‪ ،‬والموا‪.‬‬
‫لم تثبا أية آثار أو حساسية عند مومسته للجلد أو العين‪]7[ .‬‬
‫‪ 2.5‬عزل الغاز عن النفط‬
‫بعد االنتها من عملية حفر اآلبار وإكمالها بإحدر طرال اإلكمال تبدأ عملية إنتاج النفط من رذل اآلبار ويرسل‬
‫النفط الخام إلى أولى العملياا التي تجرن عليه وري عملية عزل األطوار الثوثة للموا ع المكمنية ( النفط والما‬
‫والغاز) من خول عملية خفح الضغط التدريجي ومن خول فرال الكثافة وايررا من العوامل في معداا خاصة‬
‫تسمى العازالا والتي تكون ب طوار وأشكال وأحجام و أعداد مختلفة ورذل المعداا موجودة في محطاا تسمى‬
‫بمحطاا عزل الغاز عن النفط (‪ )Gas oil separation plant‬والتي من خولها تجرن عملية الفصل‬
‫األكبر للما والغاز عن النفط بعدرا يرسل كل من النفط والغاز إلى وحداا معالجته لتهي ته للتصفية أو للتصدير‪،‬‬
‫ومحطاا عزل النفط ومعالجته تختلف بالنسبة للنفط المستخرج من الحقول الما ية (‪ )Offshore‬عن النفط‬
‫المستخرج من حقول اليابسة (‪]1[ .)Onshore‬‬
‫‪ 2.6‬محطات العزل‬
‫تعتبر محطاا عزل الغاز الطبيعي أول حلقاا العملية اإلنتاجية للنفط الخام (‪ )Crude Oil‬عبر سلسلة طويلة‬
‫من المراحل منذ لح ة خروجه من الب ر ولحين خروج النفط والغاز الطبيعي عبر منافذ التصدير أو المنتجاا‬
‫األخرر من المصافي (‪ )Refineries‬أو معامل معالجة الغاز(‪ . )LPG Plants‬ومحطاا عزل الغاز‬
‫الطبيعي أول ما يصل اليه النفط المنتج من رأس الب ر (‪ )Well Head‬من خول شجرة عيد الميود (‪X-‬‬
‫‪ )mass Tree‬وعند دخول أنبوب الجريان إلى المحطة يدخل على صمام خانق (‪ )Choke valve‬التحديد‬
‫معدل الجريان (‪ )Flow Rate‬وقبله صمام عدم الرجوع (‪ )Check Valve‬أو صمام االتجال الواحد لمنع‬
‫رجوع النفط إلى باالتجال المعاكس مع وجود مقاييس ضغط (‪ )Pressure Gauges‬قبل وبعد رذل الصماماا‬
‫‪ ،‬بعدرا يدخل النفط الخام إلى مجمع الصماماا (‪ )Manifold‬والذن يقوم بتوزيع النفط على العازالا وفقا‬
‫اإلنتاجية كل ب ر من النفط والغاز والسعة التشغيلية لكل عازلة (‪]5[ .)Separator Capacity‬‬
‫‪ 2.6.1‬مكونات محطة العزل‬
‫تتكون أالب محطاا العزل من المكوناا التالية ‪:‬‬
‫‪ -1‬أنبوب الجريان (‪ : )Flow Line‬رو األنبوب الذن يوصل الب ر اإلنتاجي بمحطة العزل وان اختيار‬
‫قطر األنبوب يحددل ضغط رأس الب ر في حالة الغلق والمسافة بين الب ر ومحطة العزل وضغط المرحلة‬
‫األولى للعزل وكمية اإلنتاج القصور للب ر‪.‬‬
‫‪ -2‬حوح التقاسيم (‪ : )Harb‬ورو مجموعة من األنابيب مختلفة األقطار‪ ،‬لكل منها إنتاجية محددة يتم‬
‫تحديدرا بعملية اختبار اآلبار ‪ ،‬وقد استعيح عنه اآلن بالصمام الخانق (‪.)Choke Valve‬‬
‫‪ -3‬مجمع الصماماا (‪ : )Manifold‬ورو عبارة عن مجموعة األنابيب والصماماا‪ ،‬الغرح منها تحديد‬
‫كمية النفط الداخلة إلى كل عازلة‪ .‬أو توجيه النفط المنتج من الب ر إلى عازلة االختبار أو الخزان‪.‬‬
‫‪ -4‬العازالا (‪ : )Separators‬وري عبارة عن أوعية مختلفة األشكال (عمودية‪ ،‬أفقية‪ ،‬كروية‪ ،‬الخ)‬
‫الغرح منها عزل الغاز الطبيعي عن النفط‪.‬‬
‫‪ -5‬أنابيب التجميع (‪ : )Outlet headers‬وري أنابيب تقوم بتجميع الغاز والنفط والما من جميع‬
‫العازالا ب نبوب واحد للنفط وأنبوب آخر للغاز وأنبوب للما المنتج‪.‬‬
‫‪ -6‬الخزاناا (‪ : )Tanks‬وري أوعية أسطوانية أو كروية الشكل الغاية منها تجميع النفط المنتج من‬
‫المحطة ومن ثم ضخه إلى محطاا المعالجة بواسطة المضخاا (‪.)Pumps‬‬
‫‪ -7‬من ومة المشاعل (‪ : )Flare System‬وتتكون من المشاعل (‪ )flares‬وملحقاتها مثل صناديق‬
‫الحصى (‪ )Gravel Box‬أو كوابح اللهب (‪ ،)Flame Arrestor‬باإلضافة إلى وعا ( ‪Knock‬‬
‫‪ )Out Drum‬االصطياد السوا ل الموجودة في الغاز والحيلولة دون احتراقها‪.‬‬
‫‪ -8‬من ومة روا‬
‫السيطرة (‪ : )Instrument Air system‬تتكون من كابسة روا‬
‫( ‪Air‬‬
‫‪ )Compressor‬وأنابيب روا لصماماا السيطرة (‪.)Control Valves‬‬
‫‪ -9‬من ومة مكافحة الحرا ق (‪ : )Fire Fighting System‬وتتكون من خزان ما الحريق ومضخاا‬
‫الحريق وشبكة أنابيب الما وأنابيب الراوة المتصلة بالخزاناا‪.‬‬
‫والمخطط التالي يبين مجمع صماماا مثالي ‪:‬‬
‫مجمع صمامات (‪]6[ Figure )2.1‬‬
‫يوح من المخطط السابق ما يلي‪:‬‬
‫‪-‬‬
‫رذا التصميم نموذجي لمحطاا العزل‪ ،‬والعازالا الموجودة فيه ثوثية الطور‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫يمكن توجيه النفط إلى العازالا اإلنتاجية عبر خط اإلنتاج (‪ )Production header‬أو إلى من ومة‬
‫االختبار عبر خط االختبار (‪.)Test Header‬‬
‫‪-‬‬
‫وجود صمامي توقف اضطرارن (‪ )Emergency Shut Down valves‬المسماة اختصارا‬
‫(‪ )ESDV‬تقوم بإيقاف المحطة اضطراريا عند ورود إشاراا معينة مثل (‪ )LAHH‬وري مختصر‬
‫(‪ )Level Alarm High‬بالنسبة للنفط أو الما التي تحدث عند صعود مستوارما إلى ارتفاع عال ‪،‬‬
‫باإلضافة إلى إشارة (‪ )LALL‬وري مختصر(‪.)Level Alarm Low‬‬
‫‪-‬‬
‫يجب الحفا على ضغط العازلة بين (‪ psi )60-50‬ورو الضغط المثالي الذن يضمن عدم خسارة‬
‫الغازاا الخفيفة التي نخسررا في الضغوط العالية أو خسارة المكوناا الثقيلة في النفط ‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫تتم السيطرة على ضغط العازلة من خول التحكم بكمية الغاز الخارج منها ‪ ،‬ويتحقق ذلك من خول‬
‫صمام سيطرة على الضغط (‪ )Pressure Control valve‬المسمى اختصارا (‪ )PCV‬ويقوم‬
‫بتن يم الضغط من خول تصريف الغاز إلى محطة معالجة الغاز‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫لزيادة األمان يتم وضع صمام أمان (‪ )Pressure Safety Valve‬المسمى اختصارا (‪ )PSV‬تتم‬
‫معايرته على ضغط معين وفقا للنفط المعالج وللحقل الذن يتم اإلنتاج منه من حيث كونه مكمن ضغط‬
‫عال أو ضغط منخفح‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫أن الما الخارج من العازلة ال يكون نقية ‪ ۱۰۰%‬بل يحتون على قطراا من النفط على شكل مستحلب‬
‫لذا يرسل إلى وحدة معالجة الما ليتم عزل رذل القطراا ‪ ،‬ويمكن بعدرا حقنه في اآلبار التي توقفا‬
‫عن اإلنتاج‪.‬‬
‫‪ 2.6.2‬أنواع العازالت‬
‫تصنيف العازالا حسب الشكل ‪:‬‬
‫‪ ‬عازالا عمودية (‪)Vertical Separators‬‬
‫‪ ‬عازالا أفقية (‪)Horizontal Separators‬‬
‫‪ ‬عازالا كروية (‪)Spherical Separators‬‬
‫‪ ‬عازالا ما لة (‪)Inclined Separators‬‬
]8[ Figure )2.2( )Vertical Separators( ‫عازالت عمودية‬
)Horizontal Separators( ‫عازالت أفقية‬
]8[Figure )2.3(
)Spherical Separators( ‫عازالت كروية‬
]8[ Figure )2.4(
‫الفرق بين العازالت األفقية والعمودية )‪Table (2.1‬‬
‫النوع‬
‫العازالت العمودية‬
‫العازالت األفقية‬
‫الضغط‬
‫محطاا الضغط العالي‬
‫محطاا الضغط المنخفح‬
‫‪GOR‬‬
‫أعلى‬
‫أقل‬
‫بسبب توفيررا مساحة فصل أعلى فإنها تسرع عملية‬
‫مساحة فصل قليلة لذا فهي اير‬
‫الفصل لذا يكون تحرر الغازاا أسهل‬
‫مناسبة للتعامل مع الحد الفاصل‬
‫الحجم‬
‫أكبر‬
‫أصغر‬
‫السعة‬
‫أكبر‬
‫أقل‬
‫أقل كفا ة‬
‫أكثر كفا ة‬
‫الحد الفاصل‬
‫التعامل مع معدل‬
‫التدفق‬
‫التعامل مع مستوى‬
‫السائل‬
‫أقل كفا ة بسبب قلة ارتفاعها‪ ،‬كما أن تذبذب معدل‬
‫التدفق سيؤدن إلى إرباك مسيطر المستور‬
‫التعامل مع‬
‫المستحلبات والرغوة‬
‫أكثر كفا ة‬
‫أكثر كفا ة بسبب ارتفاعها‬
‫أقل كفا ة‬
‫‪ 2.6.3‬تصنيف العازالت من حيث عدد األطوار ‪:‬‬
‫حيث تقسم إلى عازالا ثنا ية الطور (‪ )2- phase separator‬وثوثية الطور (‪)3- phase separator‬‬
‫ويمكن استعمال العازالا العمودية واألفقية لكو الغرضين‪]8[ .‬‬
‫ثالثية الطور عمودية (‪]4[ Figure )2.5( )phase separator -3‬‬
‫ثالثية الطور أفقية (‪]4[ Figure )2.6( )phase separator -3‬‬
‫‪ 2.6.4‬تصنيف العازالت من حيث الضغط التشغيلي ‪:‬‬
‫حيث أن العازالا تعمل بضغط تشغيلي يتراوح بين (‪ ،)1500 -20 psi‬ويمكن تصنيفها على أنها ‪:‬‬
‫عازالا ضغط عالي (‪. )1500 -750 psi‬‬
‫عازالا ضغط متوسط (‪. )700 -230 psi‬‬
‫عازالا ضغط منخفح (‪.)225 -10 psi‬‬
‫‪ 2.6.5‬تصنيف العازالت من حيث وظيفتها ‪:‬‬
‫‪-‬‬
‫عازلة االختبار(‪ : )Test Separator‬الغرح منها اختبار اآلبار لمعرفة إنتاجيتها من النفط والغاز‪.‬‬
‫ويمكن أن تكون ثابتة أو متنقلة‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫العازلة اإلنتاجية (‪ : )Production Separator‬الغرح منها عزل الغاز عن النفط إلنتاج كل‬
‫منهما على حدة‪.‬‬
‫‪ 2.6.6‬الوظائف األساسية لعازالت النفط والغاز‬
‫تبدأ عملية عزل النفط عن الغاز عندما يتدفق الما ع من التكوين المنتج (‪ )Producing formation‬إلى‬
‫تجويف الب ر (‪ )Wellbore‬وبسبب االنخفاح التدريجي للضغط أثنا صعود النفط إلى السطح قد تزداد عملية‬
‫العزل عبر األنابيب وخطوط التدفق ومعداا المعالجة السطحية‪ .‬في ل روف معينة‪ ،‬يمكن عزل الما ع تما ًما‬
‫إلى سا ل وااز قبل أن يصل إلى عازلة النفط والغاز‪ .‬في مثل رذل الحاالا‪ ،‬ال يوفر وعا العزل سور "توسيع‬
‫‪ "enlargement‬للسماح للغاز بالصعود إلى منفذ واحد والسا ل ينزل إلى آخر‪]6[ .‬‬
‫‪ 2.7‬إزالة الغاز من النفط‬
‫تحدد الخصا ص الفيزيا ية والكيميا ية للنفط و روف ضغطه ودرجة حرارته كمية الغاز التي سيحتويها في‬
‫المحلول‪ .‬معدل تحرر الغاز من نفط معين رو دالة للتغير في الضغط ودرجة الحرارة‪ .‬يعتمد حجم الغاز الذن‬
‫سوف تزيله عازلة النفط والغاز من النفط الخام على ‪:‬‬
‫‪ ‬الخصا ص الفيزيا ية والكيميا ية للخام‬
‫‪ ‬ضغط التشغيل‬
‫‪ ‬درجة حرارة التشغيل‬
‫‪ ‬معدل اإلنتاجية‬
‫‪ ‬حجم وتكوين العازلة‬
‫‪ ‬عوامل أخرر‬
‫اإلثارة (‪ ،)Agitation‬والحرارة (‪ ،)Heat‬واالعتراح الخاص (‪ ،)Special baffling‬وحزم االندماج‬
‫(‪ ،)Coalescing packs‬ومواد الترشيح (‪ )Filtering materials‬يمكن ان تساعد في إزالة الغاز اير‬
‫المحلول الذن قد يتم االحتفا به في النفط بسبب اللزوجة والتوتر السطحي للنفط‪ .‬يمكن إزالة الغاز من أعلى‬
‫األسطوانة بسبب كونه ً‬
‫اازا‪ .‬يتم عزل النفط والما بواسطة عارضة في نهاية العازلة‪ ،‬والذن يتم ضبطها على‬
‫ارتفاع قريب من مومسة النفط والما ‪ ،‬مما يسمح للنفط بالتسرب على الجانب اآلخر‪ ،‬بينما يحبس الما على‬
‫الجانب القريب‪ .‬يمكن بعد ذلك إخراج السا لين من العازلة من جانبي العارضة‪ .‬ثم يتم حقن الما المنتج مرة‬
‫أخرر في خزان النفط أو التخ لص منه أو معالجته‪ .‬يتم تحديد المستور الكلي (السطح البيني بين الغاز والسا ل)‬
‫وواجهة النفط والما باستخدام أجهزة مثبتة على الوعا ‪ .‬يتم التحكم في الصماماا الموجودة في منافذ النفط‬
‫والما لضمان الحفا على الواجهاا عند مستوياتها المثلى حتى تحدث عملية العزل‪ .‬سوف تحقق العازلة فقط‬
‫العزل الكلي‪ .‬لن تستقر قطراا الما الصغيرة بالجاذبية وستبقى في مجرر النفط‪ .‬عادةً ما يتم توجيه النفط من‬
‫العازلة إلى جهاز دمج (‪ )Coalescer‬لتقليل محتور الما بشكل أكبر‪]6[ .‬‬
‫‪ 2.8‬عزل الماء عن النفط‬
‫ال يزال إنتاج الما مع النفط يمثل مشكلة للمهندسين ومنتجي النفط‪ .‬منذ عام ‪ 1865‬عندما تم إنتاج الميال بشكل‬
‫مشترك مع الهيدروكربوناا‪ ،‬حيث إن تاريخ معالجة الميال في الغالب سطحيًا ومتقشفًا‪ .‬رناك القليل من القيمة‬
‫االقتصادية للميال المنتجة‪ ،‬وتسبب تكلفة إضافية على المنتج عند التخلص منها‪ .‬تنتج حقول النفط اليوم كمياا من‬
‫الما أكبر مما تنتج النفط‪ .‬إلى جانب زيادة إنتاج الميال‪ ،‬رناك المستحلباا (‪ )Emulsions‬والتشتا التي‬
‫يصعب معالجتها‪ .‬تتشابك عملية العزل مع عدد ال يحصى من الملوثاا حتى آخر قطرة نفط يتم استعادتها من‬
‫المكمن‪ .‬في بعح الحاالا ‪ ،‬يُفضل عزل الما وإزالته من ما ع الب ر قبل أن يتدفق من خول خافضاا الضغط‪،‬‬
‫مثل تلك التي تسببها الخانقاا والصماماا‪ .‬إزالة الما تمنع الصعوباا التي يمكن أن تسببها الميال في اتجال‬
‫الجريان‪ ،‬مثل التآكل الذن يمكن اإلشارة إليه على أنه تفاعوا كيميا ية تحدث عندما يهاجم ااز أو سا ل كيميا يًا‬
‫سط ًحا معدنيًا مكشوفًا‪ ،‬عادة ما يتم تسريع التآكل بفعل درجاا الحرارة الداف ة وبالمثل وجود األحماح‬
‫واألموح‪ .‬تشمل العوامل األخرر التي تؤثر على إزالة الما من النفط ري تكوين الهيدراا وتكوين مستحلب‬
‫محكم قد يصعب كسرة في ا لنفط والما ‪ .‬يمكن عزل الما عن النفط في عازلة ثوثية االطور باستخدام المواد‬
‫الكيميا ية والجاذبية‪ .‬إذا لم تكن العازلة ثوثية األطوار كبيرة بما يكفي لعزل الما بشكل كافٍ ‪ ،‬فيمكن عزلة في‬
‫وعا ‪ Free water knockout‬مركب في أعلى أو أسفل العازالا‪]8[ .‬‬
‫‪ 2.9‬الوظائف الثانوية لعازالت النفط والغاز‬
‫‪ -1‬الحفاظ على الضغط األمثل في العازلة‬
‫لكي تنجز عازلة النفط والغاز و ا فها األساسية‪ ،‬يجب الحفا على ضغطها بحيث يمكن تفريغ السا ل‬
‫والغاز في أن مة المعالجة أو التجميع الخاصة بهما‪ .‬يتم الحفا على الضغط في العازلة باستخدام صمام‬
‫ضغط عكسي للغاز على كل عازلة أو باستخدام صمام ضغط عكسي ر يسي واحد يتحكم في الضغط‬
‫على عازلتين أو أكثر‪ .‬الضغط األمثل للمحاف ة عليه في العازلة رو الضغط الذن سينتج عنه أعلى عا د‬
‫اقتصادن من بيع الهيدروكربوناا السا لة والغازية‪]8[ .‬‬
‫‪ -2‬المحاف ة على مانع تسرب السا ل في العازلة‬
‫للحفا على الضغط في العازلة‪ ،‬يجب عمل مانع تسرب للسا ل (‪ )liquid seal‬في الجز السفلي من‬
‫الوعا ‪ .‬يمنع مانع السا ل من تسرب الغاز بالنفط ويتطلب استخدام وحدة تحكم في مستور السا ل‬
‫(‪ )liquid-level controller‬وصمام‪.‬‬
‫‪ 2.10‬الطرق المستخدمة إلزالة النفط من الغاز في العازالت‬
‫ضا لمنع‬
‫أمرا مه ًما ليس فقط لضمان تحقيق جودة التصدير المطلوبة ولكن أي ً‬
‫يعد العزل الفعال بين الغاز والنفط ً‬
‫حدوث مشاكل في معداا وكابساا العملياا النها ية‪ .‬بمجرد التخلص من السا ل الكلي‪ ،‬ورو ما يمكن تحقيقه‬
‫بعدة طرال‪ ،‬يتم عزل قطراا السا ل المتبقية عن طريق جهاز إزالة (‪ .)demisting device‬حتى وقا‬
‫قريب‪ ،‬كانا التقنياا الر يسية المستخدمة لهذا التطبيق ري الدواماا ذاا التدفق العكسي ( ‪reverse-flow‬‬
‫‪ )cyclones‬والمساند الشبكية (‪ )mesh pads‬وحزم الريش (‪ .)vane packs‬وفي اآلونة األخيرة‪ ،‬تم‬
‫تطوير أجهزة جديدة ذاا قدرة أعلى على مناولة الغاز‪ ،‬مما أتاح إمكانية تقليل حجم وعا‬
‫الغسل‬
‫(‪ .)Scrubber‬رناك العديد من المفاريم الجديدة قيد التطوير حاليًا والتي يتم فيها تفريغ السوا ل من األعلى‬
‫للقسم األولى للعازل ‪ .‬تعتمد رذل األن مة على تقنية الطرد المركزن والتوربيناا ولها مزايا إضافية من حيث أنها‬
‫مدم جة واير حساسة للحركة‪ ،‬وبالتالي فهي مثالية لمنشآا اإلنتاج العا مة‪ ،‬فيما يلي أرم الطرال التي يتم بها‬
‫عزل النفط عن الغاز في أجهزة العزل ‪:‬‬
‫‪ 2.10.1‬اختالف الكثافة (العزل بالجاذبية)‬
‫الغاز الطبيعي أخف من الهيدروكربون السا ل‪ .‬الجسيماا الدقيقة للهيدروكربوناا السا لة المعلقة مؤقتًا في تيار‬
‫من الغاز الطبيعي‪ ،‬وبفارال الكثافة أو قوة الجاذبية ستستقر خارج تيار الغاز إذا كانا سرعة الغاز بطي ة بدرجة‬
‫كافية‪ .‬سوف تستقر قطراا الهيدروكربون الكبيرة بسرعة خارج الغاز لكن القطراا األصغر ستستغرال وقتًا‬
‫أطول‪ .‬في ال روف القياسية للضغط ودرجة الحرارة‪ ،‬قد تكون كثافة قطراا الهيدروكربون السا ل ‪ 400‬إلى‬
‫‪ 1600‬مرة من كثافة الغاز الطبيعي‪ .‬ومع ذلك‪ ،‬مع زيادة ضغط التشغيل ودرجة الحرارة سيقل الفرال في‬
‫الكثافة‪ .‬عند ضغط تشغيل يبلغ ‪ ،psi 800‬قد تكون كثافة الهيدروكربون السا ل من ‪ 6‬إلى ‪ 10‬أضعاف كثافة‬
‫الغاز‪ .‬وبالتالي ‪ ،‬فإن ضغط التشغيل يؤثر ماديًا على حجم العازلة وحجم ونوع مستخلص الرذاذ المطلوب لعزل‬
‫السا ل والغاز بشكل مناسب‪ .‬حقيقة أن القطراا السا لة قد تكون ذاا كثافة ‪ 6‬إلى ‪ 10‬أضعاف كثافة الغاز قد‬
‫تشير إلى أن قطراا السا ل سوف تستقر بسرعة وتنفصل عن الغاز‪ .‬ومع ذلك‪ ،‬قد ال يحدث رذا ألن جزي اا‬
‫السا ل قد تكون صغيرة جدًا لدرجة أنها تميل إلى "الطفو" في الغاز وقد ال تستقر خارج تيار الغاز في فترة‬
‫زمنية قصيرة يكون الغاز في عازلة النفط والغاز‪ .‬كلما زاد ضغط التشغيل على العازلة‪ ،‬يقل فرال الكثافة بين‬
‫السا ل والغاز‪ .‬لهذا السبب‪ ،‬من المستحسن تشغيل عازالا النفط والغاز عند ضغط منخفح كما رو متسق مع‬
‫متغيراا العملية وال روف والمتطلباا األخرر‪]8[ .‬‬
‫‪ 2.10.2‬االرتطام‬
‫إذا كان تيار الغاز المتدفق يحتون على سا ل‪ ،‬سيرتطم (‪ )Impinged‬الرذاذ بسطح ما‪ ،‬فقد يلتصق الرذاذ‬
‫السا ل ويتجمع على سطح‪ .‬بعد أن يتحد الرذاذ إلى قطراا أكبر‪ ،‬تنجذب القطراا إلى القسم السا ل من الوعا ‪.‬‬
‫إذا كان المحتور السا ل للغاز مرتفعًا أو إذا كانا جزي اا الرذاذ دقيقة للغاية‪ ،‬فقد يتطلب األمر عدة أسطح‬
‫ارتطام متتالية إلحداث إزالة مرضية للرذاذ‪]8[ .‬‬
‫‪ 2.10.3‬تغيير اتجاه التدفق‬
‫عندما يتغير اتجال تدفق تيار الغاز المحتون على رذاذ سا ل فج ة‪ ،‬يتسبب القصور الذاتي في استمرار السا ل في‬
‫االتجال األصلي للتدفق‪ .‬وبالتالي يمكن أن يتم فصل الضباب السا ل عن الغاز ألن الغاز سيفترح بسهولة تغيير‬
‫اتجال التدفق وسوف يتدفق بعيدًا عن جزي اا الرذاذ السا لة‪ .‬السا ل الذن تما إزالته بهذل الطريقة قد يتجمع على‬
‫سطح أو يسقط إلى قسم السا ل تحته‪]8[ .‬‬
‫‪ 2.10.4‬تغيير سرعة التدفق‬
‫يمكن أن يحدث عزل السا ل عن الغاز إما بزيادة أو نقصان مفاجئ في سرعة الغاز‪ .‬يستخدم كو الشرطين‬
‫االختوف في القصور الذاتي للغاز والسا ل‪ .‬مع انخفاح السرعة يؤدن القصور الذاتي األعلى للرذاذ السا ل إلى‬
‫حمله لألمام بعيدًا عن الغاز‪ ،‬قد يتحد السا ل بعد ذلك على بعح األسطح وينجذب إلى القسم السا ل من العازلة‪.‬‬
‫مع زيادة سرعة الغاز‪ ،‬يؤدن القصور الذاتي للسا ل إلى ابتعاد الغاز عن السا ل‪ ،‬وقد يسقط السا ل في القسم‬
‫السا ل من الوعا ‪]8[ .‬‬
‫‪ 2.10.5‬قوة الطرد المركزي‬
‫إذا كان تيار الغاز الذن يحمل رذاذاً سا ًو يتدفق في حركة دا رية بسرعة عالية كافية‪ ،‬فإن قوة الطرد المركزن‬
‫أخيرا‬
‫ترمي رذاذ السا ل إلى الخارج على جدران الحاوية‪ .‬رنا يتحد السا ل في قطراا أكبر تدريجيًا وينجذب‬
‫ً‬
‫إلى القسم السا ل تحته‪ .‬تعتبر قوة الطرد المركزن من أكثر الطرال فعالية لعزل الرذاذ السا ل عن الغاز‪ .‬ومع‬
‫ذلك أشار بعح مصم مي أجهزة العزل إلى عيب يتمثل في أن السا ل ذن السطح الحر الذن يدور ككل يكون‬
‫سطحه منحنيًا حول أدنى نقطة له مستلقية على محور الدوران‪ .‬قد يتسبب رذا المستور الخاطئ في صعوبة‬
‫تن يم التحكم في مستور السا ل في العازلة‪ .‬يتم التغلب على رذا إلى حد كبير عن طريق وضع عوارح تهد ة‬
‫عمودية والتي يجب أن تمتد من أسفل العازلة إلى أعلى المخرج‪ .‬كفا ة رذا النوع من مستخلص الرذاذ تزداد مع‬
‫زيادة سرعة تيار الغاز‪ .‬وبالتالي‪ ،‬بالنسبة لمعدل إنتاج معين فيكفي جهاز طرد مركزن اصغر في العازلة‪]8[ .‬‬
‫‪ 2.10.6‬التسخين‬
‫الحرارة كشكل من أشكال الطاقة التي تنتقل من جسم إلى آخر ينتج عنها اختوف في درجة الحرارة‪ .‬رذا يقلل‬
‫من التوتر السطحي ولزوجة النفط وبالتالي يساعد في تحرر الغاز المحتف به ريدروليكيًا في النفط‪ .‬الطريقة‬
‫األكثر فعالية لتسخين النفط الخام ري تمريرل في حمام ما ساخن (‪ .)Heated-water bath‬تعمل صفيحة‬
‫التوزيع (‪ ) Spreader plate‬التي تنثر النفط في تياراا صغيرة أو مجارن صغيرة على زيادة فعالية حمام‬
‫الما الساخن‪ .‬يؤدن التدفق التصاعدن للنفط عبر الحمام الما ي إلى حدوث تهيج طفيف مما يساعد في االندماج‬
‫وفصل الغاز الملتصق عن النفط‪ .‬ربما يكون حمام الما الساخن رو الطريقة األكثر فعالية إلزالة فقاعاا الراوة‬
‫من النفط الخام الراون‪ .‬ال يعد حمام الما الساخن عمليًا في مع م عازالا النفط والغاز ولكن يمكن إضافة‬
‫الحرارة إلى النفط التي تعمل بشكل مباشر أو اير مباشر عن طريق السخاناا (‪ )Heaters‬و‪/‬أو المبادالا‬
‫الحرارية (‪ ،)Heat exchangers‬أو يمكن استخدام طرال الفصل بالميال الحرة ( ‪Free-water‬‬
‫‪ )knockouts‬المسخنة أو معالجاا المستحلب للحصول على حمام ما ساخن‪]8[ .‬‬
: ‫المراجع‬
Petroleum Production Engineering, A Computer-Assisted Approach, 1st -1
Edition - February 5, 2007
Boyun B, Xinghui L, Xuehao T. (2011). Petroleum production
-2
.)engineering. Joe Hayton. Retrieved (2020
Arnold, K., & Stewart, M. (2008). Surface Production Operations-Design -3
of Oil Handling Systems and Facilities, Volume 1. Gulf Professional
.Publishing
Song, J. H., Jeong, B. E., Kim, H. J., & Gil, S. S. (2010, January). Three- -4
phases separator sizing using drop size distribution. In Offshore
.Technology Conference. Offshore Technology Conference
PDF ، ‫ للمهندس را د العبيدن‬، ‫ عملياا معالجة النفط الخام‬-5
PDF ، ‫ للمهندس سمير خالد‬، ‫ محطاا عزل الغاز الطبيعي‬-6
https://mawdoo3.com/ -7
https://www.oilgaswiki.com/2020/10/Separators.html -8
Download