طريقة الرفع بالغاز لإنتاج النفط: الوصف والخصائص

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

لطالما استخدمت مجموعة طرق النقل الجوي لإنتاج الهيدروكربونات في حقول النفط والغاز من قبل الصناعة المحلية كبديل لتطوير الآبار المتدفقة. توفر هذه التقنية ، في ظل ظروف معينة للتطبيق ، مزايا اقتصادية وتقنية كبيرة ، ولكنها تتطلب أيضًا توصيل موارد إضافية. الحل الأمثل في معظم الحالات هو طريقة الرفع بالغاز لإنتاج الزيت ، حيث يتم استخدام خليط الغاز كوسيط رفع نشط. مثل هذا الحل يبرر نفسه بسبب الأداء العالي ، ولكنه يفرض أيضًا متطلبات تنظيمية إضافية من حيث الأمان. لهذا السبب ، يتم استخدام الطريقة في الغالب من قبل المؤسسات الكبيرة التي لديها قاعدة موارد كافية.

الخصائص العامة لطريقة الرفع بالغاز لإنتاج النفط

تم استخدام مبادئ الجسر الجوي ، أي تقنية رفع موارد الآبار من الرواسب الجوفية ، لأول مرة في نهاية القرن الثامن عشر. كان ظهور فكرة هذه الطريقة بسبب التطور السريع لتقنيات التعدين ، ولكن لفترة طويلة كان استخدامها الكامل محدودًا بسبب عدم وجود معدات ضاغط مطورة بشكل كافٍ. مؤلف طريقة الرفع بالغاز لإنتاج النفط هو المهندس الألماني كارل لوشر ، الذي طرح مخططًا عامًا لزيادة الموارد باستخدام طاقة مخاليط الهواء. في المستقبل ، تم تحسين التقنية وتحديثها وتحسينها بشكل متكرر في جوانب معينة من العملية. بدأ الاستخدام العملي للجسر الجوي على نطاق صناعي مع إنشاء أساس نظري لتطبيقه الفني في القرن العشرين فقط. في حقول النفط ، تعود التجربة الأولى لاستخدام المصعد الغازي إلى عام 1985.

في عصرنا ، فإن استخدام تقنية الرفع بالغاز يبرر نفسه بشكل أساسي في الآبار ذات معدلات التدفق العالية. أيضًا ، في ظروف المحتوى العالي من الشوائب ، يعد الرفع بالغاز هو الحل الأكثر اقتصادا لرفع المورد إلى السطح. ينطبق هذا بشكل أساسي على مخاليط الزيت التي تحتوي على الأملاح والراتنجات والبارافينات ، مما يجعل من الصعب رفع الكتل. فيما يتعلق بالمقارنة مع الجسر الجوي على هذا النحو ، يمكننا القول أن طريقة الرفع بالغاز لإنتاج النفط هي استمرار للتقنية العامة للرفع الاصطناعي للسوائل. فقط إذا تم استخدام خليط الهواء كوسيط نشط في الجسر الجوي الكلاسيكي ، فإن الرافعة الغازية تستخدم المواد المحتوية على الكربون. لهذا السبب ، أحد المفاتيح التشغيليةخصائص التقنية تأخذ بعين الاعتبار استهلاك الغاز المحدد. عند حساب تكلفة استخدام مصعد الغاز ، تبلغ تكاليف الطاقة الخاصة بصيانة وتوريد مخاليط الغاز حوالي 30٪ من التكلفة الإجمالية للمشاريع.

نطاق تطبيق طريقة الرفع بالغاز لإنتاج النفط

البئر عالي الإنتاجية مع ارتفاع ضغط البئر هو المكان المستهدف لإدخال الرافعة الغازية. هذه الودائع هي بيئة مواتية لتنظيم النقل الجوي من حيث المبدأ. لكن ممارسة الحد من طرق تدفق إنتاج النفط تحدد أيضًا عددًا من الظروف التي يصبح فيها رفع الغاز الطريقة الوحيدة الممكنة للعمل في البئر. على الأقل ، فإن السمة العامة لطريقة الرفع بالغاز لإنتاج النفط باعتبارها الأكثر تكيفًا مع البيئات الهيدروليكية غير المتوازنة ديناميكيًا تسمح باستخدامها في الثقوب السفلية ذات ضغط التشبع المنخفض وفي آبار الرمل ذات ظروف التثبيت التي يصعب الوصول إليها للحصول على الدعم الفني. على سبيل المثال ، يمكن استخدام نظام الرفع بالغاز في ظروف الفيضانات أو مناطق المستنقعات أو حيث يوجد خطر حدوث فيضانات. بالمناسبة ، يمكن معادلة مؤشرات الضغط بشكل مصطنع عن طريق معدات الضاغط - على الرغم من أن الارتفاع يعتمد على مؤشرات طاقة غاز البئر ، إلا أنه يمكن تعديله تمامًا وفقًا للاحتياجات الحالية.

من ناحية أخرى ، إذا لم يكن هناك إمداد مركزي بالمواد التقنية والغازية بمستوى عالٍ من ميكنة عملية الإنتاج ، فمن الأفضل استخدام مخطط النافورة التقليديالتعدين. كما في حالة الجسر الجوي ، فإن طريقة الرفع بالغاز لإنتاج النفط هي استمرار لتقنية طريقة التدفق ، ولكن في نسخة مكثفة. إن التوسع التكنولوجي للبنية التحتية للإنتاج هو الذي لا يسمح بتطبيق هذه الطريقة على الآبار الصغيرة ، والتي يتم حساب تشغيلها لفترات قصيرة.

عملية الإنتاج التكنولوجي

بعد تطوير البئر ، يتم تشكيل الأساس الهيكلي للطرف على السطح ، والذي يعمل لاحقًا كمنصة لتنظيم عمليات العمل الرئيسية. في مكان حفرة البئر ، يتم تنظيم نفق مغلق بغرف وصمامات انتقالية تعمل كمنظم لتدفق الموارد. حركة السائل المنتج لأعلى القناة هي العملية التشغيلية الرئيسية ، والتي تدعمها الوسيط المغويز في الحفرة السفلية. لضمان التغويز ، يتم إنزال حجرة بفوهة لتزويد الخليط النشط بالتوازي مع القناة على طول دائرة معزولة. في الواقع ، يتم تقليل مبدأ طريقة الرفع بالغاز لإنتاج النفط إلى اتجاه الغاز إلى الوسط السائل للمورد المستهدف ، وبعد ذلك يجب أن تتم عملية الرفع. من المهم ملاحظة أن التخصيب بمخاليط الغاز والهواء في حد ذاته لا يضمن ارتفاع السائل. لهذه العملية ، يتم استخدام مضخات خاصة. تعتمد قوة الرفع على درجة التغويز وقوة المضخة ، وكلاهما يمكن تعديله. للتحكم المعقد في مؤشرات الضغط في الدائرة ، يتم استخدام وحدة ضاغط موجودة على السطح.

كثافة الإنتاجيمكن التحكم في الموارد بواسطة ميكانيكا يدوية أو أنظمة أوتوماتيكية بأجهزة استشعار إلكترونية. يتم تعيين معلمات التشغيل وفقًا لقدرات جهاز الاستقبال. من سمات طريقة الرفع بالغاز لإنتاج النفط المعالجة الخاصة بعد استخراج المورد. نظرًا لارتفاع السائل مع خليط الغاز ، يلزم فصل خاص ، وبعد ذلك يتم إرسال الزيت المنقى بالفعل إلى حوض خاص. علاوة على ذلك ، نظرًا لأن الرفع بالغاز غالبًا ما يستخدم في البيئات ذات التلوث العالي بالملاط ، فقد تكون هناك حاجة إلى ترشيح خشن متعدد المراحل قبل دخول المورد إلى خزان التخزين المؤقت.

المعدات التطبيقية

تتكون البنية التحتية التقنية بالكامل من مجموعتين من المعدات - أجهزة وأجهزة عالمية لتنظيم عمليات صيانة الآبار والتركيبات الخاصة التي تستخدم في تشغيل المصاعد الغازية. يمكن أن تشتمل المجموعة الأولى على معدات تدوير الضخ ، ومعدات التغليف ، وأجهزة التركيب ، والأنابيب المعدنية للضخ ، إلخ. كقاعدة عامة ، يتم بناء كل من طرق التدفق والرفع بالغاز لإنتاج النفط على هذه المعدات مع وجود اختلافات هيكلية طفيفة.

بالنسبة للعناصر الفنية الخاصة لتحقيق رفع النفط على طاقة الغاز فهي تشمل ما يلي:

• ضاغط. تركيب لصيانة الضغط الأمثل بحقن الهواء المضغوط. يتم استخدام وحدات صناعية عالية الطاقة في الغالب ،قادرة على ضبط معلمات قيمة العمل في نطاق واسع.
• غرفة رفع الغاز. يمكن القول أن هذا هو جوهر البنية التحتية لإنتاج زيت رفع الغاز ، حيث تتم العمليات الرئيسية لتوجيه التدفق والتوزيع والإمداد لمخاليط الغاز والهواء. هذا هيكل معدني به أنابيب فرعية وقنوات مخرج ، يتم تنظيم تشغيله بواسطة صمامات الإغلاق.
• صمامات. في هذا النظام ، لا يؤدي الصمام وظيفة منع الدورة الدموية للوسط السائل فحسب ، بل يؤدي أيضًا دور منظم التدفق. تُستخدم صمامات رفع الغاز على مستويات مختلفة من حفرة البئر ، مما يتيح تحكمًا أكثر دقة في معدل الإنتاج. يمكن تسمية ميزة التصميم الرئيسية لمثل هذه الصمامات بوجود عناصر حساسة تسجل مؤشرات الضغط بدقة عالية وتغير حالتها اعتمادًا على قوة التأثير في منطقة التحكم.

رفع الغاز

في هذه الحالة ، يعكس مفهوم المصعد البنية التحتية المعقدة لرافعة غاز مغمورة في البئر. يحتوي مفهومها على قناتين - لحقن الغاز ورفع المورد السائل المستهدف. يتم تنظيم كلتا القناتين باستخدام أنابيب معدنية ، لكن لا يلزم ربطهما ببعضهما البعض بشكل متوازٍ. علاوة على ذلك ، في بعض الأحيان يتم توفير اتجاه زاوي لأنبوب إمداد الغاز ، والذي يتم تحديده من خلال تفاصيل توصيل وحدة الضخ. يعتمد تكوين وضع الأنابيب على الظروف التي يتم فيها تنظيم طريقة رفع الغاز لإنتاج النفط. الصورة أدناه توضح التكنولوجيا الحديثة.استخدام سلسلة حقن واسترداد مشتركة في دائرة واحدة بقطر من 90 إلى 140 ملم. في هذه الحالة ، بغض النظر عن تكوين اتجاه القنوات ، سواء من الجزء العلوي عند الرأس أو في المنطقة السفلية من الحذاء ، إذا أمكن ، يتم توفير تثبيت صارم للهيكل. قد تحتوي الأنابيب أيضًا على ثقوب تكنولوجية (ثقب) لإطلاق الرمل والجزيئات الغريبة الأخرى.

عملية رفع الغاز بدون ضاغط

توريد الغاز وتنظيم مؤشرات الضغط ، من حيث المبدأ ، لا يجب أن يتم بدعم من معدات الضاغط. إذا كانت حقول الغاز والنفط تقع داخل نفس موقع التشغيل ، فيمكن تنظيم رفع الغاز في قاع البئر على دعم الطاقة الخاص به بدون ضاغط. ولكن حتى في هذه الحالة ، فإن تقنيات إنتاج النفط المتدفق ورافع الغاز ستتباعد ، لأن استبعاد التنظيم بالهواء المضغوط من الخارج لا يستبعد التحكم في مؤشرات الضغط من الغاز الطبيعي. علاوة على ذلك ، في ظل هذه الظروف ، من الممكن إجراء التجفيف في قاع البئر والتنظيف الأولي للمورد ، مما يقلل من تكلفة العملية التكنولوجية.

ضوابط عملية رفع الغاز

بادئ ذي بدء ، يجدر التأكيد على أن رفع الغاز يتطلب استخدام مجموعة واسعة من أجهزة القياس التي تسمح لك بالحفاظ على مؤشرات الأداء المهمة تحت السيطرة. وتشمل هذه الضغط ودرجة الحرارة والرطوبة وتدفق الغاز. يتم التحكم المباشر في إنتاج الزيت بطريقة الرفع بالغاز باستخدام الصمامات المذكورة أعلاه وصمامات الإغلاق مع أنظمة تشغيل تعمل بمولدات على السطح. تعمل المصانع الأكثر تقدمًا تحت سيطرة الضوابط التلقائية ، دون مشاركة المشغلين ، وتعديل معلمات التغويز ومعدل استرداد الموارد.

مزايا التكنولوجيا

من حيث التطبيق الفني ، فإن الطريقة شاقة إلى حد ما ومكلفة ، لكنها تحتوي على عدد من الخصائص الإيجابية التي تبرر استخدامها:

• أداء عالي
• فرص واسعة للتعديل الهيكلي لظروف التشغيل الخارجية ومعلمات الآبار.
• موثوقية وسلامة عملية التعدين
• المرونة. تعكس هذه الخاصية مزايا وعيوب طريقة الرفع بالغاز لإنتاج النفط ، والتي تتجلى في جوانب مختلفة من تطبيقها. على سبيل المثال ، من وجهة نظر عامل مؤهل ، فإن عملية التحكم نفسها بسيطة للغاية ولا تتطلب عمليًا جهدًا بدنيًا. لكن أفراد الصيانة يتعاملون مع الآلات المعقدة التي تتطلب الكثير من العمالة والتكلفة للصيانة.
• معظم المعدات الهامة موجودة على السطح.
• عالمية الطريقة

عيوب التكنولوجيا

ومع ذلك ، لا يمكن تسمية هذه الطريقة على النحو الأمثل لجميع المجالات ، إذا أخذنا في الاعتبار مجموع العوامل التشغيلية ، وكذلك الجوانب البيئية والاقتصادية. إلى الجوانب السلبية لاستخدام طريقة الرفع بالغازيشمل إنتاج النفط:

• ارتفاع تكاليف موارد الطاقة. نحن نتحدث عن حقن الغاز بكميات صناعية ، وتكلفة الوقود للمولدات التي توفر وظائف معدات الضخ مع الضواغط.
• الاستثمار قد لا يتطابق مع قيمة مواد النفط والغاز المستردة - لا سيما بالنظر إلى تكلفة عمليات التنظيف والفصل الإضافية للعملية.
• مع استغلال الودائع الكبيرة ، تتناقص أحجام الإنتاج ، بينما يجب أن يظل مستوى الدعم التنظيمي والفني كما هو.

الخلاصة

تظهر تجربة الشركات المنتجة للنفط والغاز أن حوالي نصف تكاليف مشاريع تطوير وتشغيل الحقول تقع على عاتق تنظيم البنية التحتية التقنية مع دعم سير العمل الإضافي. يبدو أن اتجاهات تطوير الصناعة يجب أن تحرك التقدم نحو التحسين الهيكلي لمثل هذه الأحداث ، لكن طريقة رفع الغاز تثبت عكس ذلك. كما اقترح كارل لوشر ، مؤلف طريقة الرفع بالغاز لإنتاج النفط ، أن توصيل مصادر الطاقة الإضافية أثناء الرفع يقلل من استهلاك الطاقة لعملية التشغيل ، ولكن ليس تنظيم الحدث ككل. على أي حال ، لا توفر معدات سلسلة الرفع الكثير من الفوائد في شكل توصيل قناة تغويز ، ولكنها تفتح المزيد من الفرص للتحكم في معلمات عملية الإنتاج. وهذه الميزة على وجه التحديد هي احتمال تطوير رفع الغاز كوسيلة لذلكيمكن أن توسع إمكانيات دمج العديد من الخزانات التنموية في منشأة إنتاج واحدة عالية السعة.