بهمن 10, 1404 06:15

فرازآوری مصنوعی و پمپ های میله ای مکشی

فرازآوری مصنوعی یکی از روش های رایج در آن، استفاده از پمپ های میله مکشی(SRP) می باشد که از سال 1859 توسط Edvin Drake استارت آن زده شد. از آن تاریخ تاکنون با توجه به گسترش استفاده از این نوع پمپ و رشد فناوری در ساخت و استفاده از آن روند قابل قبولی در فرازآوری مصنوعی داشته است. قبل از اینکه به توضیح تجهیزات و مدل های آن بپردازیم، ابتدا لازم میدانم که در مورد چرایی استفاده از روش های فرازآوری مصنوعی اشاره کنم.

 از آنجا که به کمک روش‌های معمول در استخراج نفت، در حدود 40 درصد نفت موجود در یک مخزن نفتی قابل استخراج می‌باشد و با توجه به حجم بسیار زیاد نفت باقی مانده در مخازن، بهبود بازده استخراج حتی به اندازه چند درصد، نهایتاً به استحصال مقدار قابل توجهی نفت خواهد انجامید، از این رو استفاده از فرآیندهای با بازده بالا در زمینه استخراج نفت می‌تواند به این مهم جامع عمل بپوشاند.

در تولید طبیعی، نفت و گاز به واسطه فشار طبیعی و جریان طبیعی سیالات از مخزن به سطح زمین می‌رسند. با افزایش میزان تولید سیالات و به علت افت فشار مخزن ناشی از تولید به ویژه در اطراف چاه، فشار مخزن به زیر فشار نقطه حباب (Bubble Point) رسیده، گاز محلول در نفت آزاد ‌شده و در نتیجه سرعت جریان نفت افزایش یافته، که باعث کاهش فشار ته چاهی (Back Pressure) می‌شود.

از این روش تولید تا زمانی که صرفه اقتصادی داشته باشد، می‌توان استفاده کرد، چون یک روش ساده و ارزان است. تولید طبیعی از مخزن تا زمانی که فشار مخزن آن قدر کم شود که دیگر قادر نباشد ستون نفت را به سطح برساند، ادامه دارد اصولاً این اتفاق زمانی حادث می‌شود که فشار نفت در مخزن از فشار سرچاهی (Wellhead Pressure) ایجاد شده توسط خودش کمتر یا نزدیک به آن باشد چنان که تولید متوقف یا غیر اقتصادی باشد، شاهد افزایش درصد آب تولیدی و کاهش درصد گاز تولیدی خواهیم بود بنابراین تمامی این عوامل دست به دست داده و موجب کاهش یا حتی توقف تولیدی خواهیم بود، بنابراین تمامی این عوامل دست به دست هم داده و موجب کاهش یا حتی توقف تولید سیال از چاه به سطح زمین خواهند شد.

یکی از مفیدترین روش‌های موجود جهت مقابله با این پدیده، این است که چاه مورد نظر را به کمک یکی از روش‌های فرازآوری مصنوعی (Artificial Lift) تکمیل نماییم.

به طور کلی عملکرد تمامی روش‌های فرازآوری مصنوعی به این صورت است که مقداری انرژی به سیال و یا سیالات موجود در مخزن (چاه) می‌دهند و باعث می‌شوند که این سیالات به سطح زمین جریان پیدا کنند. در این روش پس فشار (Back Pressure) ایجاد شده در ته چاه را کاهش داده و باعث جریان یافتن سیال درون ستون چاه می‌شود.

دلایل استفاده از فرازآوری مصنوعی

استفاده از روش های فرازآوری مصنوعی ممکن است با هدف افزایش فشار سطحی چاه های تولید شده تا مرحله دوم جداسازی در تفکیک گر به منظور کاهش سوختن گاز در فلر استفاده نمود.

بهره برداری و میزان بازیافت نفت و گاز در بسیاری از میادین به دلیل پایین بودن فشار مخزن محدود است. انتقال نفت از مخزن به تاسیسات بهره برداری نیازمند انرژی کافی جهت غلبه بر افت فشارهای درون چاهی، تاسیسات سرچاهی و خطوط انتقال می‌باشد. در دبی‌های بالا، فشار بهره برداری غالباً پایین است که در این حالت جریان سیال نمی‌تواند بر افت فشارهای سیستم غلبه نماید.

لذا جهت ثابت نگه داشتن تولید و یا افزایش تولید و بازیافت، اغلب نیاز به روش‌های تولید ثانویه و ثالثیه و یا روش‌های تولید مصنوعی جهت جبران افت فشارها در طول عمر یک میدان نفتی-گازی می‌باشد.

زمانی می‌توان از یک چاه، تولید و بهره برداری نمود که دارای قدرت باشد، به عبارت دیگر چاه اگر فشار کافی نداشته باشد توانایی جریان پیدا کردن را ندارد.

روش‌های فرازآوری مصنوعی(Artificial Lift) با کم کردن فشار ناشی از ستون سیال درون چاه (Back pressure) و در نتیجه کم شدن فشار ته چاه، باعث زیاد شدن اختلاف فشار مخزن و ته چاه شده که نتیجه آن رساندن سیال تولیدی به سطح می‌باشد.

البته باید توجه داشت که مقدار این اختلاف فشار از حدی بیشتر نشود که باعث تولید شن می‌شود.

آشنایی با تسهیلات سرچاهی پمپ های میله ای مکشی در ایران

قبل از معرفی تسهیلات سر چاهی لازم است به مواردی اشاره کنم:

هدف و دلیل از معرفی و مطرح کردن موارد ذیل آنست که آشنایی با تسهیلات سر چاهی، ولهد و شیرهای سر چاهی جزء الفبای این کار میباشد، در طی مدت زمانی که در این حوزه مشغول به کار هستم به جرات می توانم بگویم که نه از همکاری شنیده ام و نه در مباحث آموزشی کوتاهی که بوده جایی برای این موضوع گنجانده شده بود، یا اگر شخصی می دانست (به این گستردگی بعید می دانم) این مباحث را بعنوان دانش شخصی حفظ می نمود.

به نظر من دانستن و آشنایی با این تسهیلات برای شخص شاغل در این حوزه الزامی بوده تا به بخش کوچکی از استاندارد شاغلین صنعت نفت دست پیدا کند.

آشنایی با تسهیلات سرچاهی پمپ های میله ای و مکشی در ایران
توضیحات تسهیلات سر چاهی

توضیحات:

  1. Stuffing box

وظیفه اصلی آن مانع از عبور جریان سیال به بیرون از جعبه نشت بند است.که تاثیرات زیست محیطی مخربی دارد.

   2،7،11. Flang

فلنج: جهت اتصال دو شیر هم سایز و غیر هم سایز یا تغییر سایز خروجی سیال استفاده می شود. نحوه قرارگیری و استفاده از فلنج، در زمان طراحی مشخص می شود.

  1. Gate Valve

شیردروازه ای(مدل کاندویتی): این شیر در چاه های که مجهز به پمپ های میله ای و مکشی است اصلاً نباید بسته شود، در صورت بستن این شیر خسارت جدی به پالیش راد وارد شده و در نتیجه با خرابی پکینگ ها عمل نشت بندی بخوبی انجام نمی شود.

4. (T – Bend BOP Assembly) Blow Out Preventer

شیر فوران گیر: این شیر نقطه اتصال ستون سیال با خط بهره برداری میباشد. با بستن این شیر می توان ارتباط سیال با لاین تولید را قطع کرده و به همین شکل می توان تعمیرات و ایمن کردن چاه را پس از خاموشی فراهم کرد. از این شیر در مدل های دستی و اتوماتیک در این حوزه استفاده می شود.

  1. Cross BOP

با بستن این شیر می توان ارتباط سیال با لاین تولید را قطع کرده و به همین شکل می توان تعمیرات و ایمن کردن چاه را پس از خاموشی فراهم کرد.

  1. Gate Valve

(مدل کاندویتی) سیال از این شیر عبور می‌کند، این شیر عمدتاً باز است فقط در شرایط خاص تعمیراتی این شیر بسته می‌شود.

   8. Needle Valve

محل قرار گیری نشان دهنده فشار دیجیتال و آنالوگ است. گاهی نیز در زمان تعمیرات از شیرسوزنی که تجهیزی بر روی آن نصب نیست، جهت اطمینان از خالی بودن مسیر سیال یا احیاناً نشت سیال، این شیر را تا پایان عملیات باز نگه می دارنند.

  1. Pressure Transmitter

نشان دهنده فشار: این امکان را فراهم می کند که فشار را توسط PLC نیز خوانده شود.

  1. Check Valve

شیر یکطرفه: اجازه برگشت سیال به درون ستون سیال را نمی‌دهد.

  1. Flang

از این فلنج جهت قرار گیری شیر سوزنی یا گیج فشار استفاده می شود.

  1. Company Flange

توسط این فلنج ارتباطX – Mas tree با لاین تولید برقرار می شود. فلنج بهره برداری با SWEPT BEND توسط جوش یکپارچه می شود.

اتصال دهنده لاین و انواع شیرها(valve)
  1. Flang Adabtor

اتصال دهنده لاین و انواع شیرها(valve) به یکدیگر است، و جهت تغییر سایز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

  1. Master valve

مهمترین نقطه دسترسی به چاه همین شیر است، که معروف به شیر وزیر می‌باشد که نوعی شیر دروازه‌ای کاندویتی است و فقط به دستور رئیس بهره برداری بسته می‌شود.

نکته: در صورت بستن شیر وزیر در چاه های که مجهز به پمپ های میله ای و مکشی است با قطع شدن رشته های درون چاهی مواجه شده و در واقع چاه دیگر قابلیت بهره برداری را ندارد.

  1. Double Studded Adabtor (DSA)

آداپتور معمولاً جهت اتصال فلنج ها در اندازه‌های مختلف اسمی، رتبه بندی فشار و … استفاده می‌شود.

  1. Bolts of DSA

پیچ های قرار گرفته روی  DSAجهت؛

1) آبندی و نشت بندی   2) بررسی وضعیت فشار حلقوی  3) تخلیه و تزریق فیتینگ

  1. Tie down screw

شاخک ها: وظیفه نگهداری و سفت کردن Tubing Hanger  را بر عهده دارند.

  1. Tubing Head Spool

وظیفه نگهداری Tubing hanger در داخل محفظه داخلی را دارد.

Tubing hanger: لوله‌های مغزی را به خودش آویزان نگه می‌دارد.

  1. (CHS) Casing Head Spool

انتهای لوله‌های جداری به Casing head spool متصل بوده و وظیفه نگهداشت کیسینگ های سایز 5/8 9

اینچ را بر عهده دارد.

  1. Casing Head Housing (CHH) or Base Flang

انتهای لوله‌های جداری به Casing Head Housing متصل بوده و وظیفه نگهداشت کیسینگ ها سایز 5/8 13

اینچ را بر عهده دارد.

  1. Side Valve

به بین Tubing و آخرین Casing متصل بوده (آخرین آنالوس) اگر چاه مجهز به پکر باشد می‌توانیم از این شیرها فشار خوانی کنیم. جهت، کشتن چاه در زمان تعمیرات و تزریق سیالات استفاده می‌شود.

  1. Side Valve

شیرهای جانبی با زاویه 180 درجه که به روی  Casing head spool متصل است و به فضاهای که پشتشان سیمان است راه پیدا می‌کند که جهت، تزریق سیمان و ترمیم سیمان جداره‌ها استفاده می‌شود.

نکته: * برای اینکه متوجه شوید چاه چه تعداد Casing دارد، لازم است: تعداد  Casing head و Casing head spool  را بشمارید و حاصل را بعلاوه 1 کنید. *

  1. Annulus line

مسیر خروج گازِ فضای حلقوی چاه

لوله اي است به شكل T كه بين زانوي توليد يا لوله دو سر خم، شير سوخـت و شير بهره بـرداري قـرار دارد.
  1. Type Swept Bend

این لوله فقط برای انحراف گاز و نفت با یک زاویه معین به طرف لوله جریانی نصب شده و جریان نفت را طوری تغییر می‌دهد که از ضربه‌های مستقیم نفت به لوله و از صدمه دیدن آنها جلوگیری کند.

  1. (Gate valve 5000) Connector Valve

بر روی چاه‌های میادین بنگستان نصب می‌شود و با بستن این شیر می‌توان تعمیرات لازم بر روی خط را انجام داد.

  1. Conversion Flange
  2. Pressure Gauge
  3. Stone Trap

لوله اي است به شكل T كه بين زانوي توليد يا لوله دو سر خم، شير سوخـت و شير بهره بـرداري قـرار دارد. در بعضي موارد بين اين لوله و لوله دو سر خم نيز يك شير دروازهاي قرار داده ميشود. تله سنگ براي جلوگيري از عبور قطعات سنگ جدا شده از سنگ مخـزن يا ذرات ديگري است كه از ته چـاه همراه نفت خارج ميشوند. اين وسيله مانع ورود سنگها به دستگاه بهره برداري ميشود. بشکل خلاصه می توان گفت: دارای پوسته 8 اینچ و یک لوله 4 اینچ می‌باشد، نفت به درون لوله 4 اینچ وارد شده، لوله 4 اینچ به سمت شیر بهره برداری شیارشیار است (تعداد شیارها 124 عدد می‌باشد.) اگر جسم جامدی درون نفت باشد، دراین لوله 4 اینچ می‌ماند و نفت به سمت بهره برداری انتقال داده می‌شود.

  1.  Burning Line Valve (Gate valve 3000)

شــير دروازه اي 4 اينچي می باشد كه در ابتداي لوله سوخت و در انتهاي تله سنگ قرار گرفته است،  هنگامي كه توليد چاه از لايه هاي ماسه سنگي سست (Loose) باشد، اغلب همراه نفت توليدي مقداري ماسه نيز توليد مي شود كــه به مــرور زمان در تله ســنگ جمع مي گردنــد و مانع از آن مي شــود كه نفت به طرف واحد بهره برداري جريان داشته باشد. اگر اختلاف فشار قبل و بعد از تله سنگ خيلي زياد شود، معلوم مي شود كه صافي تله سنگ كثيف شده و بايد جهت تميز كردن آن اقدام نمود. بدين صورت كه بايد شــير بهره برداري را به طور كامل بسته و بعد شير روي لوله سوخت را به آرامي باز كرد؛ در نتيجه سنگ و مواد زائد ديگر كه در تله سنگ جمع شده، خارج خواهند شد و تله سنگ تميز مي شود.

  1. Choke Flang

درســت قبل از شــير توليــد، دو ســرلوله  Flangeی تعبيه شــده كه مي تــوان در داخل آن ها كاهنــده قرار داد و در مــواردي كه چاه به طرف واحد بهره بردارى در جريان اســت در كنترل مقدار دبي مورد اســتفاده قــرار مي گيرد. كاهنده، جهت كنترل و تنظيم دبي توليدي چاه و فشــار جرياني به كاربرده ميشــود. فشــار قبل از كاهنده، فشــار لوله مغزي يا فشــار چاه و فشار بعد از كاهنده، فشــار خط جرياني به طرف واحد بهره برداري ميباشــد. به عنوان مثال: قطر عبوری سیال از 6 اینچ به 5/0 اینچ کاهش داده که در نتیجه با کاهش دبی مواجه خواهیم بود.

  1. SPOOL

محل اتصال تله سنگ به شیر بهره برداری و ادغام نفت با گاز است.

  1. Sample Point
  2. Production Valve (Gate valve 3000)

روي لولهاي كه به طرف كارخانه جريان دارد و متصل به سطح جانبي تله سنگ ميباشد، قرار گرفته و براي باز و بسته كردن چاه از آن استفاده ميشود. معمولاً از نوع شيرهاي دروازه اي است. اين شير در ابتداي لوله توليد چـاه قرار دارد و معمولاً براي برگرداندن توليد چـاه بـه گـودال آتش (Burning Pit) يا واحد بهره برداري استفاده ميشود. اندازه معمولي آن 6 اينچ است.

  1. Flowing Line

بعد از شير توليد شروع ميشود.

لوله توليد كه جهت انتقال نفت چـاه به واحـد بهـره برداري مورد استفاده قرار ميگيرد، بعد از شير توليد شروع ميشود و با توجـه به موقعيت چـاه به سمت نزديكترين واحد بهره برداري به چاه يا كارخانه هاي تفكيك كشيده ميشود. قطر لوله هاي جريانى نفت بستگي به قدرت توليد چاه (مقدار نفت مورد بهره برداري از چـاه) و مشخصات منطقه دارد، اندازه هاي 6 و 8 اينچ نمونه هاي معمولي هستند (چاهي كه تفكيك كننده سرچـاهي دارد، لوله توليد آن به سمت تفكيك كننده كشيده خـواهد شد). طول لوله توليد بستگي به دوري و نزديكي چـاه از واحـد بهره برداري مورد نظر دارد.

  1. Burning Pit

برای تخلیه فشار سر چاهی استفاده می‌شود.

  1. Pressure Gage (After choke)
  2. Anchor Support

دلیل استفاده جلوگیری از وارد شدن انبساط و انقباض خط لوله به تسهیلات سر چاهی.

  1. Annulus Line

گاز تفکیک شده نفت از این مسیر جهت جریان پیدا کردن نفت تا واحد بهره برداری به نفت اضافه می گردد.

  1. Annulus Pressure Gage
  2. Checke Valve
  3. Gate Valve

گردآورنده: ثارالله ابوالحسنی

مقالات مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.

فهرست