مكتبة بترول: معلومة عن محطات العزل

معلومة عن محطات العزل
ما هي محطات العزل؟

تعتبر محطات عزل الغاز الطبيعي أول حلقات العملية الأنتاجية للنفط الخام Crude Oil عبر سلسلة طويلة من المراحل منذ لحظة خروجه من البئر ولحين خروج النفط والغاز الطبيعي عبر منافذ التصدير أو المنتجات الأخرى من المصافي Refineries أو
معامل معالجة الغاز LPG Plants.
ومحطات عزل الغاز الطبيعي أول ما يصل أليه النفط المنتج من رأس البئر Well Head من خلال شجرة عيد الميلاد X-mass Tree وعند دخول أنبوب الجريان الى المحطة يدخل على صمام خانق Choke valve لتحديد معدل الجريان FlowRate وقبله صمام اللارجعة Check Valve (أو صمام الأتجاه الواحد) لمنع رجوع النفط الى بالأتجاه المعاكس مع وجود مقاييس ضغط Pressure Gauges قبل وبعد هذه الصمامات ، بعدها يدخل النفط الخام الى مجمع الصمامات Manifold والذي يقوم بتوزيع النفط على العازلات وفقاً لإنتاجية كل بئر من النفط والغاز والسعة التشغيلية لكل عازلة Separator Capacity والمخطط التالي يبين مجمع صمامات مثالي:

يلاحظ من المخطط أعلاه ما يلي:
- هذا التصميم نموذجي لمحطات العزل ، والعازلات الموجودة فيه ثلاثية الطور 3-phase separators .
- يمكن توجيه النفط الى العازلات الإنتاجية عبر خط الإنتاج Production header أو الى منظومة الأختبار عبر خط الأختبارTest Header .
- وجود صمامي توقف أضطراري Emergency Shut Down valves المسماة أختصاراً ESDV تقوم بأيقاف المحطة أضطرارياً عند ورود اشارات معينة مثل LAHH وهي مختصر Level Alarm High High بالنسبة للنفط أو الماء التي تحدث عند صعود مستواهما الى أرتفاع عال ، بالأضافة الى أشارة LALL وهي مختصر Level Alarm Low Low
- يجب الحفاظ على ضغط العازلة بين (50-60) psi وهو الضغط المثالي الذي يضمن عدم خسارة الغازات الخفيفة التي نخسرها في الضغوط العالية أو خسارة المكونات الثقيلة في النفط.
- تتم السيطرة على ضغط العازلة من خلال التحكم بكمية الغاز الخارج منها ، ويتحقق ذلك من خلال صمام سيطرة على الضغط Pressure Control Valve المسمى أختصاراً PCV ويقوم بتنظيم الضغط من خلال تصريف الغاز الى محطة معالجة الغاز.
- لزيادة الأمان يتم وضع صمام أمان Pressure Safety Valve المسمى أختصاراً PSV تتم معايرته على ضغط معين وفقاً للنفط المعالج وللحقل الذي يتم الأنتاج منه من حيث كونه مكمن ضغط عال أو ضغط واطيء.
- أن الماء الخارج من العازلة لا يكون نقياً 100% بل يحتوي على قطرات من النفط على شكل مستحلب لذا يرسل الى وحدة معالجة الماء ليتم عزل هذه القطيرات ، ويمكن بعدها حقنه في الآبار التي توقفت عن الأنتاج.

س: الى أين يذهب النفط المنتج من محطات العزل؟
إذا كان النفط المنتج نفط رطب يتم نقله الى محطة معالجة النفط الرطب
إذا كان حاوياً على غاز H2S ينقل النفط الى وحدات معالجة النفط Processing Unit والتي تحتوي على برج نزع Stripping Column يحتوي على صواني Trays على كل منها تراكيب أشبه بالفنجان المقلوب Bubble Caps لتضمن حدوث تلامس بين النفط وغاز الوقود ليتم تخليصه من غاز H2S والذي يسبب مشاكل تشغيلية مختلفة منها مشكلة التآكل بسبب تفاعله مع قطرات الماء الموجود في النفط مكوناً حامض الكبريتيك H2SO4.
إذا كان النفط الخام المنتج لا يحتوي على الماء أو غاز H2S ينقل مباشرة ً الى منافذ التصدير.

الى أين يذهب الغاز المنتج من محطات العزل؟
إذا كانت محطات معالجة الغاز بعيدة عن محطات عزل الغاز الطبيعي يتم نقل الغاز الى محطات كبس الغاز الطبيعي Gas Compressor Stations.
يتم إزالة قطرات الماء من الغاز الطبيعي عبر أدخاله الى وحدات تجفيف الغاز الطبيعي Dehydration Units حيث تتم معالجته من خلال تلامسه مع الكلايكول في برج تلامس Contactor.
تذهب نسبة معينة (قليلة) الى المشعل Flare لغرض الحرق ، وللأمان في حالات توقف نقل الغاز الى وحدات معالجة الغاز أو محطات الكبس لأي سبب كان.

س: ما هي العوامل المؤثرة على عملية العزل؟
معدل تدفق النفط والغاز الطبيعي (الحد الأدنى Minimum Flowrate – الحد الأعلى Peak Flowrate – المعدل Average Flowrate ).
الضغط التشغيلي Operating Pressure والحرارة التشغيلية Operating Temperature.
الخواص الفيزياوية للموائع Fluids' Physical Properties مثل الكثافة Density والأنضغاطية Compressibility.
الكفاءة التصميمية للعزل (على سبيل المثال: إزالة 100% من الجزيئات التي يزيد حجمها عن 10 Micron).
وجود الشوائب مثل البارافين Paraffin والرمل Sand .. ألخ.
ميل النفط الخام الى تكوين الرغوة Foam.
ميل السائل الى أحداث التآكل.

س: ما هي العازلة الأنتاجية Production Separator وما هي عازلة الأختبار Test Separator؟
عازلة الاختبار : تستخدم لعزل وقياس الموائع الخارجة من البئر ، ويمكن ان تكون عمودية او افقية او كروية ، يمكن ان تكون بطورين أو ثلاثة
أطوار ، كما يمكن أن تكون ثابتة أو محمولة وتستعمل لأحتساب كميات النفط والغاز المنتج من البئر.
العازلة الانتاجية : تستعمل لعزل المائع المنتج الى أطواره ، ويتراوح قطرها بين (12-30) قدم ، وارتفاع يتراوح بين (6-70) قدم.

س: ما هي العوامل المؤثرة على أختيار سعة العازلة؟
- الحجم (القطر - الأرتفاع) للعازلة.
- تصميم وترتيب الأجزاء الداخلية للعازلة.
- عدد مراحل العزل.
- الضغط التشغيلي والحرارة التشغيلية.
- الخواص الكيمائية والفيزيائية للموائع الخارجة من النفط (الوزن النوعي - اللزوجة - توازن الأطوار..ألخ).
- نسبة الغاز الى النفط GOR.
- ميل النفط الى إحداث الرغوة.

أن فرق الكثافة بين السائل والغاز يحقق فصل قطرات السائل والغاز في حين تكون تبدأ سرعة الجريان قليلة بما فيه الكفاية للحصول على زمن كاف لحصول العزل. حيث تنزل القطرات الكبيرة أولاً . في حين تتأخر القطرات الأكبر حجماً. أن قطرات السوائل الهيدروكاربونية في الضغط القياسي والحرارة القياسية تكون كثافتها أكبر (400-1600) مرة من كثافة الغاز. وبزيادة الضغط ودرجة الحرارة يقل فرق الكثافة، ففي ضغط تشغيلي يبلغ 800 PSIG فأن كثافة السوائل الهيدروكاربونية تكون (6-10) مرات أكبر من كثافة الغاز. لذا فأن الضغط التشغيلي يؤثر على حجم العازلة وحجم مستخلص
الرذاذ المطلوب