نظم الإنتاج الاصطناعي: الطرق والاختيار

نظم الإنتاج الاصطناعية هي العمليات المستخدمة في آبار النفط لزيادة الضغط داخل الخزان وبالتالي تكون قادرة على تشجيع النفط على الارتفاع إلى السطح.

عندما لا تكون الطاقة الدافعة الطبيعية للخزان قوية بما يكفي لدفع الزيت إلى السطح ، يتم استخدام نظام اصطناعي للحصول على المزيد من المواد.

في حين أن بعض الآبار تحتوي على ما يكفي من الضغط حتى يرتفع النفط إلى السطح دون الاضطرار إلى القيام بأي تحفيز ، فإن معظمها لا يتطلب ذلك ، لذلك يلزم وجود نظام صناعي.

من بين ما يقرب من مليون بئر نفط وغاز يتم إنتاجها في العالم ، يتدفق 5٪ فقط بشكل طبيعي ، مما يجعل كل إنتاج العالم من النفط والغاز تقريباً يعتمد على العمليات الفعالة لأنظمة الإنتاج الاصطناعي.

حتى بالنسبة لتلك الآبار التي لديها في البداية تدفق طبيعي على السطح ، يصبح هذا الضغط مستنفدًا بمرور الوقت. بالنسبة لهم مطلوب أيضا استخدام نظام اصطناعي.

طرق

على الرغم من وجود عدة طرق لتحقيق الإنتاج الصناعي ، فإن النوعين الرئيسيين من الأنظمة الاصطناعية هما أنظمة الضخ وأنظمة رفع الغاز.

على سبيل المثال ، في الولايات المتحدة ، يستخدم 82٪ من الآبار أذرع الروك الميكانيكية ، و 10٪ تستخدم الرفع بالغاز ، و 4٪ تستخدم المضخات الغاطسة الكهربائية ، و 2٪ تستخدم المضخات الهيدروليكية.

أنظمة الضخ

نظام الضخ الميكانيكي

يستخدم هذا النظام معدات على السطح وتحته لزيادة الضغط ودفع الهيدروكربونات إلى الأرض. المضخات الميكانيكية هي المناشير المعروفة التي يتم رؤيتها في آبار النفط الأرضية.

على السطح ، يتأرجح الروك للأمام والخلف. إنه متصل بسلسلة من قضبان تسمى قضبان المضخة ، والتي تغرق في البئر.

يتم توصيل قضبان المضخة بمضخة قضيب المضخة ، والتي يتم تثبيتها كجزء من الأنابيب بالقرب من أسفل البئر.

عندما يتأرجح ذراع الكرسي الهزاز ، يعمل هذا على تشغيل سلسلة القضبان ، وقضيب المضخة ومضخة قضيب المضخة ، التي تعمل بشكل مشابه للمكابس داخل الأسطوانة.

ترفع مضخة قضيب المضخة الزيت من قاع البئر إلى السطح. بشكل عام ، يتم تشغيل وحدات الضخ إلكترونياً أو بواسطة محرك بنزين يُطلق عليه المحرك الأساسي.

لكي يعمل نظام المضخة بشكل صحيح ، يتم استخدام مخفض السرعة لضمان تحرك وحدة المضخة بثبات.

نظام الضخ الهيدروليكي

يطبق نظام الضخ هذا مضخة هيدروليكية من قاع البئر ، بدلاً من قضبان المضخة ، لرفع الزيت إلى السطح. يتم فرض الإنتاج ضد المكابس ، مما تسبب في الضغط والمكابس لرفع السوائل إلى السطح.

على غرار الفيزياء المطبقة على العجلات الهيدروليكية التي تدفع الطواحين القديمة ، يتم استخدام الطاقة الطبيعية داخل البئر لرفع الإنتاج إلى السطح.

تتكون المضخات الهيدروليكية عمومًا من مكبسين ، أحدهما فوق الآخر ، متصل بقضيب يتحرك لأعلى ولأسفل داخل المضخة.

يتم تشغيل كل من المضخات الهيدروليكية السطحية والمضخات الهيدروليكية تحت الأرض بزيت نظيف ، تم استخراجها مسبقًا من البئر.

ترسل المضخة الموجودة على السطح الزيت النظيف عبر الأنابيب إلى المضخة الهيدروليكية المثبتة تحت الأرض في الجزء الأدنى من خط الأنابيب. يتم إرسال سوائل الخزان إلى السطح بواسطة سلسلة موازية ثانية من الأنابيب.

نظام الضخ الكهربائي الغاطس

تستخدم أنظمة الضخ الكهربائي الغاطسة مضخة طرد مركزي تحت مستوى سوائل الخزان. متصلة بالمحرك الكهربائي الطويل ، تتكون المضخة من عدة دفاعات أو شفرات تنقل السوائل إلى البئر.

يتم تثبيت النظام بأكمله في الجزء السفلي من سلسلة الأنابيب. يعمل الكابل الكهربائي بطول البئر ويربط المضخة بمصدر للكهرباء على السطح.

تستخدم المضخة الغاطسة الكهربائية إنتاجًا صناعيًا عن طريق تدوير الدفاعات الموجودة على عمود المضخة ، والتي تمارس ضغطًا على السوائل المحيطة ، مما يجبرها على الارتفاع إلى السطح.

تعد المضخات الغاطسة الكهربائية من كبار المنتجين ، ويمكنها رفع أكثر من 25000 برميل من السوائل يوميًا.

نظام رفع الغاز

باعتباره نظامًا ناشئًا للإنتاج الصناعي ، يقوم مصعد الغاز بحقن الغاز المضغوط في البئر لاستعادة الضغط ، مما يجعله ينتج. حتى عندما يتدفق البئر بدون مصعد صناعي ، فإنه يستخدم غالبًا شكلًا طبيعيًا من المصعد الغازي

يعمل الغاز المحقون ، وخاصة النيتروجين ، على تقليل ضغط قاع البئر عن طريق تقليل لزوجة السوائل في البئر. وهذا بدوره يجعل تدفق السوائل أكثر سهولة على السطح. عادة ، يكون الغاز الذي يتم حقنه هو نفس الغاز المعاد تدويره الذي يتم إنتاجه في بئر الزيت.

على الرغم من أنه يحتوي على عدد قليل جدًا من الوحدات على السطح ، إلا أن هذا النظام هو الخيار الأمثل للتطبيق في أعالي البحار. في أسفل البئر ، يتم حقن الغاز المضغوط في حلقة الأنبوب ، حيث يدخل البئر عبر نقاط وصول عديدة ، تسمى صمامات رفع الغاز.

عندما يدخل الغاز الأنبوب في هذه المراحل المختلفة ، فإنه يشكل فقاعات ، ويخفف من السوائل ويقلل الضغط.

اختيار نظام الإنتاج الاصطناعي

للحصول على أقصى إمكانات لتطوير أي بئر نفط أو غاز ، يجب اختيار نظام الإنتاج الاصطناعي الأكثر كفاءة. المعايير المستخدمة تاريخيا لاختيار النظام الاصطناعي لبئر معين تختلف اختلافا كبيرا في الصناعة:

- تجربة المشغل.

- ما هي النظم الاصطناعية المتاحة للتركيبات في مناطق معينة من العالم.

- النظام الاصطناعي الذي يعمل في آبار متجاورة أو مماثلة.

- تحديد الأنظمة التي سيتم زرعها بالسرعة المطلوبة ومن الأعماق المطلوبة.

- تقييم قوائم المزايا والعيوب.

- نظم الخبراء لتجاهل واختيار النظم.

- تقييم التكاليف الأولية ، تكاليف التشغيل ، طاقات الإنتاج ، إلخ. مع استخدام الاقتصاد كأداة اختيار ، بشكل عام على أساس القيمة الحالية.

في معظم الحالات ، يعمل نظام الإنتاج الاصطناعي الذي كان يعمل بشكل أفضل في مجالات مماثلة كمعيار اختيار. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للمعدات والخدمات المتاحة أن تحدد بسهولة نظام الإنتاج الاصطناعي الذي سيتم تطبيقه.

ومع ذلك ، عندما يتطلب جزء من السيناريو تكاليف كبيرة للحفاظ على معدلات إنتاج عالية في الآبار ، فمن الحكمة النظر في معظم طرق التقييم والاختيار المتاحة.