اساليب وتقنيات الرفع الاصطناعى Artificial Lift Techniques for Oil

أساليب الرفع الإصطناعي


یستمرالإنتاج من الآبار المحفورة في الحقول النفطیة ذات القوة الدافعة الطبیعیة العالیة طالما یبقى الضغط المكمني بمستویات تفوق الضغط المسلَّط على نقطة دخول الموائع من المكمن إلى البئر. و لكن ذلك لن یدوم بسبب الھبوط الإعتیادي للضغط نتیجة سحب النفط من المكمن، حیث یفقد جریان النفط من قعر البئر إلى السطح فاعلیتھ تدریجیّاً و یصبح من الضروري دعم العمود النفطي في البئر لإیصالھ إلى السطح.

یأتي ھذا الدعم من خلال طرق مختلفة تستخدم داخل المكمن النفطي منھا صیانة الضغط المكمني بحقن الماء تحت مستوى النفط/الماء أو حقن الغاز فوق مستوى الغاز/النفط أو من خلال تقنیات تؤدي إلى تقلیل كثافة و لزوجة النفط بطرق حراریة و كیمیائیة معروفة بإسم .(Enhanced Oil Recovery Techniques) "  إلاّ أننا سنركز في ھذا المقال على تقنیات أُخرى لدعم عملیة الإنتاج من الآبار تستخدم داخل
البئر النفطي نفسھا لرفع النفط من جوف البئر لإیصالھ إلى محطات عزل الغاز و من ثم إلى الأنابیب الناقلة للنفط. و تسمّى ھذه التقنیات بالرفع الإصطناعي

و تستخدم معظم ھذه الأسالیب حالیاً في شركة نفط الشمال: مثل الرفع بالغاز في منطقة جبل بور من حقل كركوك، و الرفع بالمضخات الماصة في حقل صفیَّة، و الرفع بالمضخات الكھربائیة الغاطسة في بعض آبار مشروع الماء الموحد.

ھنالك أكثر من أُسلوب لرفع النفط في الآبار التي فَقَد فيھا النفط قوَّتَه الدافعة للوصول إلى
السطح و الدخول إلى وحدات عزل الغاز إزاء الضغوط المستخدمة في ھذه الوحدات. فقد أُبتُكِرَت
تقنيات عديدة تُستخدم داخل جوف الآبارلھذا الغرض نورد من أھمھا بإختصار شديد ما يأتي
(Gas Lift) الرفع بالغاز
(Electrical Submersible Pump) الرفع بالمضخات الكھربائية الغاطسة
 (Sucker Rod Pump) الرفع بالمضخات القضيبية الماصة
 (Hydraulic Pump)الرفع بالمضخات الھيدروليكية

و إن كل أُسلوب من الأساليب أعلاه مُصَمََّمٌ لحالة أو حالات معينة من إنتاج النفط على وفق
العوامل المؤثرة في عملية الإنتاج مثل طبيعة الصخور المكمنية و سلوك الموائع ( النفط و الغاز و
الماء ) فيھا عند الإنتاج و قوة الدفع المكمني و التدرج الحراري وميلان البئر عن الوضع العمودي
و عدد الآبار المطلوبة و معدلات الإنتاج المنشودة و غيرھا من العوامل.

و فيما يلي شرح موجز لكل أُسلوب:

(Gas Lift) الرفع بالغاز
 اساليب وتقنيات الرفع الاصطناعى  Artificial Lift Techniques for Oil
يعتبر ھذا الأُسلوب إحدى الطرق المستخدمة في الآبار التي ينقطع جريان النفط فيھا إلى
السطح أو لا يصل إلى وحدات العزل ذات الضغط العالي نسبيّاً. حيث يقوم الغاز المحقون إلى البئر
برفع النفط منھا و ذلك بخفض كثافة النفط و تقليل ضغط العمود النفطي إزاء نطاق الإنتاج من
المكمن ليحدث فرق الضغط المناسب بين المكمن و قاع البئر مما يساعد على تدفق النفط من
المكمن إلى جوف البر و من ثم إلى السطح . و كما تقوم الفقاعات الغازية المنتشرة في العمود
النفطي داخل أُنبوب الإنتاج، عند تمددھا كلما إرتفعت في الأنبوب و ازدادت مساحتھا، بدفع كتلة
النفط و إزاحتھا إلى الأعلى.

و يمكن إستخدام تقنية الرفع بالغاز بنجاح في الحالات الآتية:

1. للإستمرار بإنتاج النفط من الآبار التي تھبط فيھا الطاقة الطبيعية للإنتاج.
2. لزيادة معدلاات الإنتاج من الآبار المنتجة بالطاقة الطبيعية.
3. لتنشيط الآبار التي تتلكأ في الإنتاج بالطاقة الطبيعية بتحفيزھا بما يُعرَف
Kick = ( بالرفسة)
4. لتسھيل حقن الماء و الفوائض النفطية الثقيلة نسبيّاً في آبار الحقن.
5. لرفع الموائع (النفط و الماء و الھيدروكربونات الأثقل من الغاز) في الآبار
الغازية.
و إن آلية الرفع بالغاز تعتمد بالدرجة الأُولى على الطاقة الكامنة في ضغط الغاز المحقون عند
نھاية أنبوب الحقن لدفع النفط من ھذه النقطة إلى السطح من جھة وعلى إنتشار فقاعات الغاز في
العمود النفطي داخل الأُنبوب لتقليل كثافة النفط و بالتالي تقليل ضغط العمود النفطي ليسھل رفعھ
إلى السطح من جھة أُخرى.

و ھنالك نوعان من أُسلوب الرفع بالغاز ھما:

Continuous Gas Lift أُسلوب الرفع المستمر
 اساليب وتقنيات الرفع الاصطناعى  Artificial Lift Techniques for Oil

يُستخدم ھذا الأُسلوب في
الآبار التي يكون ضغط قاع البئر عالياً (يكافيء حوالي 70 % من طول عمود النفط
أكثر من ( 0,5 ) برميل (Productivity Index) في جوف البئر) و مؤشر الإنتاجية
باليوم لكل باون على العقدة المربعة. و إن طاقة الرفع تتولَّد نتيجة لتمدد الغاز
المحقون بضغط عالٍ في بيئة أقل ضغطاً مما يساعد على جريان النفط داخل أُنبوب
الإنتاج أو الفراغ الحلقي بصورة مستمرة مع إستمرار حقن الغاز


Intermittent Gas Lif أُسلوب الرفع المتقطِّع 
و يُستخدم ھذا الأُسلوب في·
الآبار التي يكون ضغط قاع البئر واطئاً (يكافيء حوالي 40 % من طول عمود النفط
في جوف البئر) و مؤشر الإنتاجية أقل من ( 0,5 ) ب/ي/عقدة مربعة و إن طاقة
الرفع تتولَّد بنفس الطريقة الموضَّحة في الرفع المستمر ، إلاّ أن الغاز يُحقن لفترة
زمنية معيَّنة يتوقَّف لفترة معيَّنة أُخرى يُعاد بعدھا الحقن – أي تكون عمليّة الحقن
دوريّة مبرمجة تُحدَّد فيھا فترتا الحقن و التوقف و تُنَظََّّمان على وفق قيمة الضغط
في كل من أنبوب الإنتاج و الفراغ الحلقي لتأمين أفضل رفع للنفط.

( Electrical Submersible Pump) الرفع بالمضخة الكھربائية الغاطسة

 اساليب وتقنيات الرفع الاصطناعى  Artificial Lift Techniques for Oil

يعتمد ھذا الأُسلوب على إنتاج النفط بإستخدام مضخة كھربائية إعتيادية لرفع السوائل التي
تُغطس فيھا المضخة. إن نجاح المضخة الكھربائية الغاطسة في الرفع الإصطناعي يكمن في
إمكانيةإستخدامھا في رفع النفط ذي الكثافة و اللزوجة المختلفة و تحت درجات حرارة عالية وفي
آبار الغاز أيضاً. و تُستخدم ھذا النوع من المضخات بطبيعة الحال لرفع الماء من الآبار المائية. و
إن كثيراً من الآبار النفطية البحرية و كذلك في المناطق المتجمدة ( في روسيا و ألاسكا ) تُستخدم
. فيھا ھذا النوع من(ESP)
 إلاّ أنً العمر التشغيلي للمضخة يُعتبر قصيراً نسبيّاً حيث كان يتراوح بين 1الى 3 سنوات فى 
الظروف الطبيعية. و بتحسن المادة المعدنية لمكوِّناتھا، أصبح العمر التشغيلي يتجاوز 5 سنوات.
و إن أھم معضلة في المضخات الغاطسة ھي صعوبة الإستمرار بالإحتفاظ على العزل التام
لمحرك المضخة و السلك الذي تتدلّى منھ و وصلة الربط لھا.
 و تُعتبر المضخة الكھربائية المعروفة  Roto Electro Dynamo Arutunoff REDA
أول أنواع المضخات الكھربائية الرافعة المستخدمة في الصناعة النفطية في العالم.

(Sucker Rod Pump) الرفع بالمضخة القضيبية الماصة

 اساليب وتقنيات الرفع الاصطناعى  Artificial Lift Techniques for Oil


يمكن إعتبار ھذا النوع من الرفع الإصطناعي للنفط الخام ھو الأقدم في صناعة النفط
الإستخراجية في العالم، و لا يزال الأكثر شيوعاً، حيث يُستدلّ من الإحصائيات بأن غالبية الآبار
المنتجة بطريقة الرفع الإصطناعي تعمل بھذا الأُسلوب.
و بالرغم من بساطتھا الظاھرية كمضخة أُنبوبية ترددية، فإن المضخة الماصة معقدة من حيث
العمل الذي يتطلب رفع موائع متعددة الأطوار ( نفط / ماء / غاز ) و متغيرة المواصفات من أعماق
كبيرة نسبياً.
و يتألف نظام المضخة القضيبية الماصة من الأجزاء الأساسية الآتية:

1. وحدة المنشآت السطحية
Subsurface Sucker Rod Pump. المضخة الماصة الجوفية
Sucker Rod. قضيب كابسة الضخ
إضافةً إلى المحرك الكھربائي ذي السرعة الواطئة الذي يعمل على تدوير عتلة كبيرة تتحوَّل عن
طريق صندوق ناقل الحركة الدورانية إلى حركة رأسية خطية ( أعلى / أسفل ) للقضيب المصقول
السطح لتنتقل ھذه الحركة إلى المضخة الماصة عند قعر البئر و تُحدث فراغاً فيھا يرفع النفط من
القعر إلى السطح.

(Hydraulic Pump) الرفع بالمضخة الھيدروليكية

 اساليب وتقنيات الرفع الاصطناعى  Artificial Lift Techniques for Oil


تعمل المضخة الھيدروليكية وفق مبدأ إنتقال الضغوط في الموائع ( السوائل و الغازات ) من خلال
و مجموعة Ejector Nozzle = و بواسطة أجزائھا المختلفة ( نفّاث القذف
لإحداث حركة سريعة ( Power Fluid= و ( مائع الطاقة ( Throat&Diffuser Assembly= الخانق
للرفع إلى الأعلى.
و ھنالك ثلاثة أنماط لعمل ھذا النوع من المضخات كالآتي:

1- (Standard Circulation) نمط التدوير الإعتيادي : الذي يتم فيھ ضخ مائع الطاقة من
خلال أُنبوب الإنتاج ليتم الإنتاج من خلال الفراغ الحلقي.
2- (Reverse Circulation) نمط التدوير العكسي : الذي يُضخ فيھ مائع الطاقة من خلال 
الفراغ الحلقي و يكون الإنتاج من خلال أُنبوب الإنتاج.
3- (Parallel Tubing) نمط الإكمال بالأنابيب المتوازية : حيث يتم الضخ في أحد الأُنبوبين
( أُنبوب مائع الطاقة ) و يكون الإنتاج من الآخر ( أنبوب الإرجاع ).
و في كل من الأنماط الثلاثة يتم إرساء المضخة الھيدروليكية عند قاع البئر مُتَدَلِّيَةً من حلمة
بنھاية سلك التعليق. ( Landing Nipple) التعليق

اساليب وتقنيات الرفع الاصطناعى Artificial Lift Techniques for Oil  اساليب وتقنيات الرفع الاصطناعى  Artificial Lift Techniques for Oil Reviewed by petroleum Engineer on 3:18:00 PM Rating: 5

Recent Posts

Powered by Blogger.