عمليات معالجة النفط الخام Crude Oil Treatment رائد العبيدي رئيس مهندسني بترول

النسخ

1 عمليات معالجة النفط الخام Crude Oil Treatment رائد العبيدي رئيس مهندسني بترول

2 املرفداا عزل الغاز الطبيعي.Degassing Stations معاجلة النفط الرطب Wet Crude Treatment نزع الغازات احلامضية من النفط اخلام.Oil Sweetening باألضافة اىل شرح عن النفط اخلام وبعض املعلومات األخرى. ما هو النرفط اخلام: هو سائل اسود مائل اىل اللون البين ويتركب من خليط معقد من املركبات الكيمياوية اليت ت ش كل املواد اهليدروكربونية )واليت تتركب أساسا من الكربون واهليدروجني( النسبة األكرب منها باألضافة اىل مواد أخرى مثل )الكربيت النتروجني األوكسجني( وأهم السالسل اهلايدروكاربونية يف النفط هي البارفينات واألوليفينات واألستيلينات وتتراوح الكثافة النسبية للنفط Specific Gravity بني واجلدول رقم )1( يبني النسب التقريبية ملكونات النفط اخلام: العنصر Element الكاربون Carbon اهليدروجني Hydrogen الكربيت Sulfur النتروجني Nitrogen األوكسجني Oxygen النسبة الوزنية % Weight Percent الجدول رقم )1( مكونات النفط الخام 2

3 : اهلايدروكاربونية Hydrocarbon Compounds.1 املدكبا وتشمل: أ. )األلكانات( أو )البارافينات( : Alkanes or Paraffins وهي مركبات مشبعة ذات صيغة. مثال هذه املركبات: امليثان CH4 واأليثان C2H6 CnH2n+2 ب. )األلكينات( أو )األوليفينات( : Alkenes or Olefins وهي مركبات مشبعة ذات صيغة CnH2n. مثال هذه املركبات: األثيلني. C2H4 ج. )األلكاينات( أو )األستيلينات( : Alkines or Actylenes وهي هايدروكاربونات غري مشب عة ذات صيغة CnH2n-2 مثال هذه املركبات: األيثاين د. املواد األروماتية :Aromatic Compounds أو ما يسمى باملركبات العطرية مثل التولوين.. C2H2 املدكبا غري اهلايدروكاربونية : NonHydrocarbon Compounds وتشمل: أ. مركبات الكربيت :Sulfur Compounds مثل كربيتيد اهليدروجني.H2S ب. مركبات النتروجني. Nitrogen Compounds ج. مركبات األوكسجني.Oxygen Compounds د. مركبات أخرى : مثل الصوديوم الكالسيوم املغنيسيوم النحاس احلديد الفناديوم النيكل وغريها..2 3

4 تصنيف النرفط اخلام Classification Crude Oil النرفط احلامضي Sour Oil والنرفط احللو :Sweet Oil يوجد الكربيت يف النفط اخلام على شكل )كربيتيد اهليدروجني )H2S غالبا وبشكل صلب يف أحيان قليلة. أن النفط اخلام احلاوي نسبة قليلة جدا من حمتوى الكربيت )أقل من %0.5( يعترب )نفط حلو(. أن النفط احلاوي على نسبة عالية من الكربيت )أعلى من %0.5( يعترب )نفط حامضي(. أن الكربيت غري مرغوب به يف النفط اخلام بسبب ما يسببه من مشاكل مثل )صعوبة تقطري النفط احلاوي على الكربيت قابلية الكربيت على إحداث التآكل تراكم الكربيت داخل املعدات يف املصايف مما يؤدي اىل زيادة كلفة ووقت صيانتها(. النرفط اخلرفيف Light Oil والنرفط الثقيل :Heavy Oil يصن ف النفط اخلام وفقا لوزنه النوعي حسب قانون API اىل التصنيفات التالية: 1. نفط خفيف : Light Oil وهو النفط الذي يزيد وزنه النوعي عن نفط متوسط : Medium Oil وهو النفط الذي يتراوح وزنه النوعي بني 31.1 و نفط ثقيل : Heavy Oil وهو النفط الذي وزنه النوعي بني 22.3 و النفط الثقيل جدا : Extra-Heavy Oil وهو النفط الذي يقل وزنه النوعي عن 10. يكون النفط اخلفيف مرغوبا أكثر من النفط الثقيل بسبب سهولة معاجلته وأحتوائه على نسب عالية من اهليدروكاربونات اخلفيفة. اما النفط الثقيل فهناك صعوبة يف أنتاجه ونقله بسبب )عدم انسيابيته( إضافة اىل أحتوائه على تراكيز عالية من املعادن مثل )النيكل والفناديوم(. وحيتاج النفط الثقيل اىل عمليات معاجلة معقدة قبل معاجلته. 4

5 منوذج نفط نفط خفيف ونفط ثقيل نفط ثقيل 5

6 معلوما عامة ومرفيدة عن النرفط )لإلطالع فقط( مت حفر أول بئر نفط سنة 1859 م يف بنسلفانيا /الواليات املتحدة. يتواجد %80 من النفط العاملي يف منطقة الشرق األوسط. يتم أستخراج %20 فقط من خمزون املكمن بطرق الدفع الطبيعي ويتم بعدها اللجوء اىل طرق Electric Gas Lift الرفع الصناعي مثل الرفع بالغاز أو أستخدام املضخات الغاطسة.Submersible Pumps ESP Sulfur يعتمد سعر برميل النفط بشكل أساسي على الوزن النوعي API وحمتوى الكربيت. Content سيتجاوز األستهالك العاملي للنفط مليون برميل يف الربع األخري من عام انه علما كان 96,5 مليون برميل يف اليوم لعام بلغ استهالك الواليات املتحدة من النفط 19,63 مليون برميل يف اليوم عام 2016 يف حني بلغ أنتاج الواليات املتحدة خالل شهر آب/ 2018 حوايل 10,9 مليون برميل يف اليوم ومن املتوقع أن يصل اىل 11 5 مليون برميل يف اليوم عام بلغ أنتاج السعودية 10 4 مليون برميل برميل يف اليوم يف شهر آب/ يف حني بلغ أنتاج روسيا لنفس الشهر 10,8 مليون برميل يف اليوم. 15 يستخدم خام برنت كمعيار لتسعري النفط العاملي ويتكون ''برنت'' من مزيج نفطي من حقال خمتلفا يف منطقيت برنت ونينيان يف حبر الشمال ويعترب ''برنت'' من النفوط اخلفيفة احللوة بسبب وزنه النوعي البالغ 38 واخنفاض نسبة الكربيت اليت تصل إىل %0.37. تتكون سلة ''أوبك'' من سبعة خامات قياسية تنتج ''أوبك'' ستة منها وهي النفط العريب السعودي اخلفيف ديب الفاتح الصحراوي اجلزائري بوين اخلفيف النيجريي ميناس اإلندونيسي وتياخوانا اخلفيف الفزنويلي باإلضافة إىل خام ال تنتجه ''أوبك'' هو إمثاس املكسيكي. 6

7 حمطا عزل الغاز الطبيعي Degassing Stations ما هي عملية العزل : يكون التدفق من البئر بطورين سائل وغاز وحتت ضغط عال ويكون قسم بسيط من الغاز حرا يف حني يكون اجلزء اآلخر مذابا يف السائل جيب ختفيض ضغط وسرعة تدفق النفط اخلام للحصول Gas-Oil Separator Plant على فصل مستقر. وذلك من خالل أدخال النفط اىل حمطة العزل GOSP وختفيض الضغط اىل الضغط اجلوي من خالل عدة مراحل من العزل. والغاية منها هي عزل أكرب كمية ممكنة من املركبات اهليدروكاربونية اخلفيفة )الغازات( واحملافظة على املركبات اهليدروكاربونية الثمينة حيث يتحول النفط من الضغط العايل اىل ضغط العزل أو الضغط اجلوي لتسهيل خزنه وتسويقه. وتعترب حمطة العزل املرحلة األوىل من مراحل معاجلة النفط اخلام وذلك للسماح للقسم األكرب من الغاز للتحرر من هذه املركبات اهليدروكاربونية الثمينة وبالتايل زيادة أستخالص النفط. خيتلف النفط املنتج من البئر من حقل اىل آخر بعض احلقول ال ينتج املاء أو األمالح مع النفط. من حيث كمية الغاز واملاء الذي حيتويه. ففي أن النفط عايل الضغط حيتوي على كمية كبرية من الغاز املصاحب الذي يرافق النفط اخلام من GOSP رأس البئر والذي سيصل اىل حمطة العزل ويف العازلة ينفصل النفط عن الغاز ويستقر أسفل العازلة أما الغاز األخف من النفط فسيكون يف اجلزء العلوي. أن النفط الذي يكون ذو GOR عايل جيب أن مير خالل العديد من مراحل العزل. GOR = Gas flow (SCF/day)/ Oil flow (Barrel/day) = SCF Gas/BBl Oil لنبني ما يعنيه مصطلح GOR عمليا: إذا فرضنا أن لدينا بئر معينة فيها = 300 GOR فهذا يعين أن هذه البئر تنتج 300 قدم مكعب قياسي من الغاز لكل برميل من النفط. 7

8 ما هي حمداا الضغط ااخل العازلة ان أرتفاع الضغط داخل العازلة فأن هذا سيؤدي اىل بقاء املكونات اخلفيفة يف الطور السائل ومن م فقداهنا داخل اخلزان عند خزن هذا النفط فيه. إذا كان الضغط واطئا نسبيا فأن هذه املكونات اخلفيفة سوف تكون موجودة يف الطور الغازي. أن ميل أي عنصر اىل التحول اىل الطور الغازي يعتمد على ضغطه اجلزئي partial Pressure يع رف الضغط اجلزئي على أنه عدد جزيئات هذا العنصر يف الطور الغازي مقسوما على العدد الكلي جلزيئات كل العناصر مضروبا يف ضغط الوعاء وكاآليت: )عدد جزيئات المركب في الطور الغازي/ العدد الكلي لجزيئات كل المركبات( X ضغط الوعاء Vessel Pressure إذا كان ضغط الوعاء عاليا فأن الضغط اجلزئي للعنصر سوف يكون عاليا نسبيا وستميل جزيئات هذا املركب اىل البقاء يف الطور السائل وإذا كان الضغط اجلزئي لعنصر ما قليال يزيد ميله اىل. التحرر اىل الطور الغازي. 8

9 مكونا حمطة العزل : تتكون أغلب حمطات العزل من املكونات التالية: انبوب اجلريان : FlowLine هو االنبوب الذي يوصل البئر االنتاجي مبحطة العزل وان اختيار قطر االنبوب حيدده ضغط رأس البئر يف حالة الغلق واملسافة بني البئر وحمطة العزل وضغط املرحلة األوىل للعزل وكمية االنتاج القصوى للبئر. حوض التقاسيم :Harb وهو جمموعة من األنابيب خمتلفة األقطار لكل منها أنتاجية حمددة يتم حتديدها بعملية أختبار االبار وقد استعيض عنه اآلن بالصمام اخلانق. Choke Valve جممع الصمامات :Manifold وهو عبارة عن جمموعة األنابيب والصمامات الغرض منها حتديد كمية النفط الداخلة اىل كل عازلة. أو توجيه النفط املنتج من البئر اىل عازلة األختبار أو اخلزان. العازالت :Separators وهي عبارة عن أوعية خمتلفة األشكال )عمودية أفقية كروية اخل( الغرض منها عزل الغاز الطبيعي عن النفط أنابيب التجميع :Outlet headers وهي أنابيب تقوم بتجميع الغاز والنفط واملاء العازالت بأنبوب واحد للنفط وأنبوب آخر للغاز وأنبوب للماء املنتج. من مجيع.5 اخلزانات :Tanks وهي أوعية اسطوانية أو كروية الشكل الغاية منها جتميع النفط املنتج من احملطة ومن م ضخه اىل حمطات املعاجلة بواسطة املضخات.Pumps.6 وتتكون من املشاعل flares وملحقاهتا مثل صناديق احلصى.7 منظومة املشاعل :Flare System Knock Out Drum باإلضافة اىل وعاء Flame Arrestor أو كوابح اللهب Gravel Box ألصطياد السوائل املوجودة يف الغاز واحليلولة دون أحتراقها. Air Compressor منظومة هواء السيطرة :Instrument Air system تتكون من كابسة هواء.8 وأنابيب هواء لصمامات السيطرة.Control Valves منظومة مكافحة احلرائق :Fire Fighting System وتتكون من خزان احلريق وشبكة أنابيب املاء وأنابيب الرغوة املتصلة باخلزانات. ماء احلريق ومضخات.9 9

10 نظدة عامة اىل حمطا العزل: تعترب حمطات عزل الغاز الطبيعي أول حلقات العملية األنتاجية للنفط اخلام Crude Oil عرب سلسلة طويلة من املراحل منذ حلظة خروجه من البئر وحلني خروج النفط والغاز الطبيعي عرب منافذ التصدير أو املنتجات األخرى من املصايف Refineries أو معامل معاجلة الغاز.LPG Plants وتعترب حمطات عزل الغاز الطبيعي أول ما يصل أليه النفط املنتج من رأس البئر Well Head من X-mass Tree خالل شجرة عيد امليالد وعند دخول أنبوب اجلريان اىل احملطة يدخل على صمام خانق Choke valve وقبله صمام الالرجوع Check Valve )أو صمام األجتاه الواحد( ملنع رجوع النفط Pressure اىل باألجتاه املعاكس مع وجود مقاييس ضغط Pressure Gauges أو متحسسات ضغط Manifold قبل وبعد هذه الصمامات بعدها يدخل النفط اخلام اىل جممع الصمامات Indicators والذي يقوم بتوزيع النفط على العازالت وفقا ألنتاجية كل بئر من النفط والغاز والسعة التشغيلية لكل عازلة Separator Capacity واملخطط التايل يبني حمطة عزل مثالية: 10

11 يالحظ من املخطط أعاله ما يلي: ميكن توجيه النفط اىل العازالت اإلنتاجية عرب خط اإلنتاج Production header أو اىل منظومة األختبار عرب خط األختبارHeader.Test وجود صمامي توقف أضطراري Emergency Shut Down valves املسماة أختصارا ESDV تقوم بأيقاف احملطة أضطراريا عند ورود اشارات معينة مثل LAHH وهي خمتصر Level Alarm High High بالنسبة للنفط أو املاء اليت حتدث عند صعود مستوامها اىل أرتفاع عال باإلضافة اىل أشارة LALL وهي خمتصر. Level Alarm Low Low جيب احلفاظ على ضغط العازلة يف املرحلة األخرية بني (50-60) psi وهو الضغط املثايل الذي يضمن عدم خسارة الغازات اخلفيفة واليت خنسرها يف الضغوط العالية بسبب بقاءها يف الطور السائل وحتررها يف اخلزانات. تتم السيطرة على ضغط العازلة من خالل التحكم بكمية الغاز اخلارج منها ويتحقق ذلك من خالل صمام سيطرة على الضغط Pressure Control Valve املسمى أختصارا PCV ويقوم بتنظيم الضغط من خالل تصريف الغاز اىل حمطة معاجلة الغاز. لزيادة األمان يتم وضع صمام أمان Pressure Safety Valve املسمى أختصارا PSV تتم معايرته على ضغط معني وفقا للنفط املعاجل وللحقل الذي يتم األنتاج منه من حيث كونه مكمن ضغط عال أو ضغط واطيء. أن املاء اخلارج من العازلة ال يكون نقيا 100% بل حيتوي على قطرات من النفط على شكل مستحلب لذا يرسل اىل وحدة معاجلة املاء ليتم عزل هذه القطرات وميكن بعدها حقنه يف اآلبار اليت توقفت عن األنتاج أو أستعماله ألغراض الشرب والري

12 س: اىل أين يذهب النرفط املنتج من حمطا العزل إذا كان النفط املنتج نفط رطب يتم نقله اىل حمطة معاجلة النفط الرطب. Processing Unit إذا كان حاويا H2S على غاز ينقل النفط اىل وحدات معاجلة النفط ليتم ختليصه من غاز H2S والذي يسبب مشاكل تشغيلية خمتلفة منها مشكلة التآكل بسبب تفاعله مع قطرات املاء املوجود يف النفط مكونا حامض الكربيتيك.H2SO4 إذا كان النفط اخلام املنتج ال حيتوي على املاء أو غاز H2S التصدير. ينقل مباشرة اىل منافذ س: أين يذهب الغاز املنتج من حمطا العزل إذا كانت حمطات معاجلة الغاز بعيدة عن حمطات عزل الغاز الطبيعي يتم نقل الغاز اىل حمطات كبس الغاز الطبيعي.Gas Compressor Stations يتم إزالة قطرات املاء من الغاز الطبيعي عرب أدخاله اىل وحدات جتفيف الغاز الطبيعي Dehydration Units حيث تتم معاجلته من خالل تالمسه مع الكاليكول يف برج تالمس.Contactor تذهب نسبة معينة )قليلة( اىل املشعل Flare لغرض احلرق ويف حاالت توقف نقل الغاز اىل وحدات معاجلة الغاز أو حمطات الكبس ألي سبب كان. 12

13 ملحقا عازلة الغاز: توجد يف العازالت جمموعة ملحقات اضافة اىل األجزاء الداخلية الرئيسية املكونة للعازلة وهي: 1. فتحة دخول النفط : Oil inlet انبوب دخول موائع البئر اىل العازلة. 2. فتحة خروج النفط :Oil outlet انبوب خروج النفط من العازلة. 3. فتحة خروج الغاز :Gas outlet انبوب خلروج الغاز من العازلة. 4. فتحة خروج املاء :Water Outlet انبوب خلروج املاء من العازلة. 5. منظومة السيطرة على املستوى Level Control وتقوم بالسيطرة على مستويات النفط واملاء داخل العازلة وارسال اشارة حتذير Alarm اىل غرفة السيطرة عند صعود املستوى. 6. منظومة السيطرة على الضغط :Pressure Control تستخدم للسيطرة على ضغط العازلة كما ترسل اشارة اىل غرفة السيطرة لبيان ضغط العازلة بشكل مستمر إضافة اىل إشارة حتذير Alarm عند صعود الضغط اىل حد معني. 7. انبوب التصريف :Drain pipe انبوب يف اسفل العازلة يستعمل لتفريغ العازلة ويف حالة الصيانة. 8. زجاج الرؤية : Sight Glass مقياس زجاجي للتعرف على مستوى النفط ويقع يف جانب العازلة وميكن بواسطته مالحظة مستوى النفط داخل العازلة. 9. صمام األمان Safety valve يركب فوق عازلة الغاز لتصريف الضغط الزائد من العازلة. 10. البوابات )فتحات الصيانة( :Manhole عبارة عن فلنجة )شفة( كبرية توجد على احد جهيت العازل تفتح اثناء الصيانة فقط. 13

14 الصمام اخلانق :Choke Valve صمام يستخدم لتنظيم معدل اجلريان وللسيطرة على الضغط املعاكس للبئر وبالتايل احلفاظ على الضغط املكمين يكون هذا الصمام على أنواع خمتلفة ولكن النوع األكثر شيوعا هو 32/64 النوع الذي يعتمد على تدرجيات بأساس 64 مثل للداللة على فتحة نصف عقدة و 64/64 عقدة واحدة وهكذا. للداللة على فتحة ويعتمد حجم هذا الصمام على الضغط املكمين وحجم جمال األنتاج Tubing Size وكمية وكثافة املوائع. أن عبور أي مواد صلبة من خالله تؤدي اىل تضرر الصمام وتعرضه اىل التآكل وعدم قيامه بتنظيم اجلريان بالشكل الصحيح. 14

15 :Multi-Stage حمطا العزل متعداة املداحل Separation كما يالحظ يف الشكل فأن العزل يتم على 3 مراحل )ضغط عال ضغط متوسط ضغط واطيء( وذلك لتقليل ضغط املائع القادم من البئر بشكل تدرجيي وألستخالص أكرب كمية ممكنة من الغازات. أ ن حتد يد عد د مراحل الع زل خي ضع حلسا با ت مع ق دة ك ما جيب ا ألخ ذ بن ظ ر ا أل ع تبا ر ك ل فة ن ص ب مرحلة عزل إضافية من حيث املعدات وصمامات السيطرة واألنابيب األضافية كما أنه حيتاج اىل مساحة إضافية. 15

16 أنواع العازال : Separators' Types تصنيف العازالت حسب الشكل: Horizontal Separators عازالت عمودية Vertical Separators وعازالت أفقية وعازالت كروية Spherical Separators وعازالت مائلة.Inclined Separators عازلة أفقية عازلة عمودية الفرق بني العازالت األفقية والعمودية: العازال األفقية العازال العمواية الضغط حمطات الضغط العايل أعلى حمطات الضغط الواطيء أقل مساحة فصل قليلة لذا فهي غري مناسبة للتعامل مع احلد الفاصل أقل أقل أكثر كفاءة أكثر كفاءة بسبب أرتفاعها أقل كفاءة Pressure GOR احلد الرفاصل interface احلجم * السعة التعامل مع معدل تدفق متغري التعامل مع مستوى السائل التعامل مع املستحلبا والدغوة بسبب توفريها مساحة فصل أعلى فأهنا تسر ع عملية الفصل لذا يكون حترر الغازات أسهل أكرب أكرب أقل كفاءة أقل كفاءة بسبب قلة أرتفاعها كما أن تذبذب معدل التدفق سيؤدي اىل أرباك مسيطر املستوى Level Control أكثر كفاءة * )هذا العامل مهم جدا بالنسبة للمنصات البحرية )off-shore 16

17 تصنيف العازالت من حيث عدد األطوار: حيث تقسم اىل عازالت ثنائية الطور 2-phase separator وثالثية الطور 3 phase separator وميكن استعمال العازالت العمودية واألفقية لكال الغرضني. تصنيف العازالت من حيث الضغط التشغيلي : حيث أن العازالت تعمل بضغط تشغيلي يتراوح بني psi وميكن تصنيفها على أهنا : - عازالت ضغط عايل psi( ) عازالت ضغط متوسط psi( ) عازالت ضغط واطيء psi( (. تصنيف العازالت من حيث وظيفتها : عازلة :Test Separator االختبار الغرض منها أختبار اآلبار ملعرفة انتاجيتها من النفط - والغاز. وميكن أن تكون ثابتة أو متنقلة. - العازلة األنتاجية :Production Separator الغرض منها عزل الغاز عن النفط ألنتاج كل منهما على حدة. 17

18 عازلة ثالثية الطور أفقية 18

19 عازلة ثالثية الطور 3 Phase Separator 19

20 عازال الغاز من الناحية التصميمية: االستفادة من زخم الدخول :Inlet Momentum تستخدم أغلب العازالت تراكيب ميكانيكية Inlet Diverter لتغيري املسار وتقليل السرعة العالية للمائع الداخل ساعدت يف حت ق ي ق ع زل كب ري ب ني السائل والغاز ح ي ث أ هنا تش تت الن فط بش كل يسا عد ع ل ى الفصل األويل للغاز من النفط وبكمية كبرية. أما يف العاز ال ت ا أل ف ق ية ف هناك جمال واسع ألس تخدام العديد من التراكيب مثل: الصفائح الرؤوس املقعرة حيث أن أغلب هذه التراكيب تقوم بالسيطرة على العزم الداخل من خالل تغيري مسار السائل وتشتيت طاقة املائع الداخل.Energy of the inlet fluid أن فائدة تراكيب الدخول يف العازلة diverter هي إحداث تغري مفاجيء يف العزم )السرعة واألجتاه( مما يؤدي اىل عزل كمية كبرية من الغاز. 20

21 مستخلص الرذاذ :Mist Extractor ويستعمل ألستخالص قطرات النفط احملمولة مع الغاز ويتحقق ذلك من خالل أست ع مال شبكة Serpentine Vanes سلكية Wire Mesh ريش ملتف ة أو ومجيع هذه األنواع توضع بشكل عمودي على أجتاه التدفق حيث أن تدفق الغاز بشكل متعرج يساعد على عملية فصل القطرات وهي أقرب اىل املصيدة يف عملها. ما الذي حيصل بالضبط يف مستخلص الرذاذ تغري اجتاه وسرعة جريان الغاز احلاوي على قطرات النفط مما يؤدي اىل اصطدامها بالسطح وجتمعها ومن م سقوطها اىل األسفل بفعل اجلاذبية. والصور التالية هي أشكال خمتلفة من مستخلص الرذاذ. 21

22 مانعات التموج Wave Breaker تستعمل يف العازالت األفقية حيث هناك أحتمال حلصول متوجات يف احلد الفاصل بني النفط والغاز gas-oil interface مما يؤدي اىل تقلبات يف مستوى السائل والتأثري على مسيطر املستوى level controller ولتجنب هذه احلالة يتم تركيب مانعات التموج الذي يكون عبارة عن تراكيب ميكانيكية على شكل موانع عمودية على اجتاه اجلريان. صفائح منع الرغوة Defoaming Plates وهي جمموعة من الصفائح املائلة واملتوازية القريبة من بعضها حيث أن مرور الرغوة من خالل هذه الصفائح سيؤدي اىل جتم ع قطرات النفط بعد فصلها عن الغاز املصاحب. مانع الدوامات :Vortex Breaker وهي صفيحة توضع فوق خطوط اخلروج للنفط واملاء والغاية منها منع حصول دوامة عند خروج Level السائل مما يؤدي اىل خروج غاز مع السائل وتولد جيوب غازية أو ارباك مسيطر املستوى.Control زمن بقاء السائل )زمن املكوث( :Liquid Retention Time يتم أخذ هذا األمر بنظر األعتبار يف العازالت كي يتسىن للماء والنفط أن ينفصال عن بعضهما بطريقة فرق الكثافة. ويف حال الرغبة يف زيادة زمن املكوث فهذا يتطلب زيادة حجم العازلة أو زيادة منطقة السائل. احلرارة Heat أن احلرارة تؤدي اىل تقليل الشد السطحي ولزوجة النفط مما يساعد على حترر الغاز واكثر الطرق فاعلية هي تسخني النفط من خالل امراره خالل محام مائي water bath وتستخدم املسخنات غري املباشرة indirect heaters أو املبادالت احلرارية. 22

23 Vortex Breaker 23

24 أهم املشاكل التشغيلية يف حمطات العزل: مع تطور التصاميم احلديثة لعازالت الغاز مت أخذ املشاكل التشغيلية بنظر األعتبار فوجود مسيطرات مستوى Level Controls ذات كفاءة ودقة عاليتني يف العازالت باألضافة اىل وجود مسيطرات Press. Control على درجة عالية من احلساسية ساعد على تقليل املشاكل التشغيلية اىل أقصى حد ممكن. لذا فأن أغلب املشاكل التشغيلية اآلن يكون سببها عطل هذه املسيطرات أو سوء التشغيل Bad.Operation وأهم هذه املشاكل هي: احلمل اإلضايف :CarryOver وهي من أبرز املشاكل التشغيلية اليت حتصل يف حمطات العزل وتتلخص خبروج نفط مع الغاز بكمية كبرية مما يؤدي اىل عبوره اىل حمطات معاجلة الغاز )واليت يفترض أن حتتوي على عازلة أولية لعزل ما تبقى من قطرات النفط يف الغاز( أو يف بعض األحيان عبوره اىل املشعل Flare والذي يكون على شكل دخان أسود وإذا مل ينتبه املشغل اىل ذلك فأن ذلك قد يؤدي اىل خروج كمية كبرية من النفط احملترق عرب املشعل وتؤدي اىل احلريق. األسباب : 1. حتميل العازلة أكثر من طاقتها التشغيلية بسبب سوء تنظيم جممع الصمامات.Manifold 2. غلق صمام خروج النفط Oil Outlet Valve أو عطله. أو عدم وجود تصريف يف وحدة أستالم النفط.Oil Storage 3. عطل املسيطر على املستوى Level Control مما يؤدي اىل أرتفاع مستوى النفط يف العازلة. 4. خلل يف تنظيم صمام الضغط Pressure Control Valve بالشكل الذي يؤدي اىل أخنفاض ضغط العازلة وبالتايل أرتفاع مستوى النفط يف العازلة. 5. حصول أنسداد يف مستخلص الرذاذ بسبب وجود ترسبات بارافينية أو مواد صلبة. املعاجلة 1. يف احلالة األوىل تنظيم جممع الصمامات وتنظيم كميات النفط الداخلة اىل كل عازلة. 2. يف احلالة الثانية جيب تصليح صمام النفط أو أستبداله. 3. يف احلالتني 3 و 4 جيب أيقاف العازلة عن العمل حلني تصليح أو معايرة صمامات السيطرة. 4. يف احلالة 5 جيب أجراء أعمال الصيانة على مستخلص الرذاذ وتنظيفه. 24

25 اجليوب الغازية :Gas Pockets وهي تولد فراغات يف األنابيب الناقلة للنفط )ميلئها الغاز( وخاصة إذا كانت هذه اخلطوط طويلة نسبيا أو عند عدم مراعاة سعة اخلطوط الناقلة بتحميلها بكميات أقل بكثري من طاقتها التصميمية وهذا األمر يؤدي اىل إحداث ضغط معاكس على حمطات العزل وبالذات على العازالت وصعود ضغط العازلة وأرتفاع مستوى النفط يف نفس الوقت. األسباب: 1. إخنفاض مستوى النفط داخل العازلة بسبب عطل مسيطر املستوى Level Control أو تغيري Setpoint اخلاص به بشكل غري مقصود. 2. ارتفاع الضغط داخل العازلة بسبب عدم أنتظام عمل PCV أو تغيري Setpoint اخلاص به بشكل غري مقصود. ويف كلتا احلالتني جيب تصريف اجليوب الغازية من اخلط الناقل للنفط ومن م معاجلة أو تعيري أو أستبدال الصمامات العاطلة. الرغوة Foaming عبارة عن فقاعات غازية حماطة بغشاء رقيق من النفط تقلل كفاءة العزل وقد حتصل طبقة من الرغوة foam يف احلد الفاصل بني النفط والغاز gas-liquid interface بسبب نزول الضغط )يف أنواع معينة من النفط( أو بسبب الشد السطحي واللزوجة ووجود بعض الشوائب حيث تتولد قطريات صغرية مغطاة بغشاء خفيف من النفط عند خروج الغاز من حالة الذوبان مما يؤدي اىل حدوث التايل: تؤدي الرغوة اىل تقليل حجم العازلة حيث أهنا حتتل حجما كبريا من العازلة وبالتايل فهي تؤثر على كفاءة العازلة من خالل تقليل زمن املكوث على حجم يتناسب مع حدوث هذه الظاهرة. Retention Time ما مل تكن العازلة مصممة أصال أن كثافة الرغوة تكون بني كثافة السائل والغاز مما يؤدي اىل أضطراب يف عمل مسيطر املستوى level controller. عند زيادة حجم الرغوة فأن هذا سيؤدي اىل خروجها مع النفط أو الغاز اخلارج من العازلة مما سيؤدي اىل تقليل فاعلية العزل أو حدوث ظاهرة احلمل األضايف carryover أو خروج النفط مع الغاز اخلارج من العازلة أو العكس خروج غاز مع النفط اخلارج من العازلة الذي حيصل عند أخنفاض مستوى السائل وهذا قد حيصل بسبب عدم تناسب حجم العازلة مع كمية الغاز أو حدوث التموج يف خمرج السائل outlet. liquid وبالتايل سيؤدي اىل تقليل كفاءة العزل. 25

26 والرغوة ال ميكن قياس كميتها مبقاييس اجلريان وعند استخدام عازلة أفقية ستنتشر مساحة سطحية أكرب مما يقلل من مسك الرغوة. أن الرغوة النفطية ال تكون مستقرة وال يدوم وجودها إال بوجود عوامل الرغوة. الرغوة على أن العوامل اليت تؤدي اىل تولد الرغوة: حصول فرق ضغط عايل للنفط وبشكل سريع )بني خط اجلريان والعازلة(. زيادة الشد السطحي للنفط اىل حد منع الغاز من التحرر من النفط. اللزوجة العالية للنفط حيث تكون لزوجته أكثر من. 53 cp كيفية التغلب على هذه الظاهرة: ميكن التغلب على هذه الظاهرة بنصب صفائح منع الرغوة Defoaming Plates وهي جمموعة من الصفائح املائلة واملتوازية القريبة من بعضها حيث أن مرور الرغوة من خالل هذه الصفائح سيؤدي اىل جتم ع قطرات النفط بعد فصلها عن الغاز املصاحب. ويف بعض احلاالت يتم معاجلة هذه الظاهرة بأضافة بعض املواد اخلافضة للرغوة Foam depressants علما أن هذه املواد تكون اسعارها غالية نسبيا باألضافة اىل وجود بعض العوامل األخرى اليت تؤدي اىل تقليل أو كسر الرغوة مثل احلرارة أو الطرد املركزي. 26

27 مقدمة عن النرفط الدطب: معاجلة النرفط الدطب Wet Crude Treatment ال حيتوي النفط املنتج يف بداية عمر املكامن النفطية على أية نسبة من املاء واألمالح أو قد حيتوي على نسبة قليلة جدا منهما ولكن يف املراحل املتقدمة من عمر املكمن حيتوي النفط املنتج على نسب عالية من املاء واألمالح. ورغم أن فرق الكثافة بني النفط واملاء يضمن وجود املاء عادة حتت مستوى النفط ولكن بسبب أستمرار اإلنتاج فأن خروج كمية من املاء مع النفط سوف يزداد تدرجييا مع مرور الوقت. وقد مت إنشاء وحدات معاجلة النفط الرطب بسبب التأثريات السلبية للماء واألمالح على املعدات املستخدمة يف أنتاج ومعاجلة وخزن النفط وكذلك على مواصفات املنتجات النفطية كما أنه يؤثر على سعر النفط اخلام املصد ر. يتم يف عملية معاجلة النفط الرطب إزالة امللح والعوالق األخرى من النفط حيث تكون األمالح ذائبة يف املاء املكمين املوجود يف النفط اخلام ويكون املاء على شكل حر يف النفط Free water أو على شكل قطرا ت صغ رية من تشرة ب كثرة يف الن فط بش كل جيعل م ن ال صعب ف ص ل ها بطر ي قة فر ق ال كثا فة. ك ما حيتوي النفط على الكلوريدات وكميات خمتلفة من العوالق الصلبة مثل أوكسيدات احلديد الرمل امللح املتبلور ال كا ر ب و ن وال ك رب يت ومبا أ ن ال كث ري م ن ه ذ ه ا مل ك ونا ت ذائبة يف قطرا ت ا ملا ء فأ ن نسبة كبرية منها ستزال أثناء عملية إزالة األمالح. وسنذكر بأختصار التأثريات السلبية لوجود املاء واألمالح يف النفط اخلام وكيفية أمتزاجه وطرق إزالته ومكونات حمطة معاجلة النفط الرطب. 27

28 تأثير وجود الماء واألمالح في النفط الخام : أ. ترسبات األمالح يف املبادالت احلرارية واألفران : أن وجود مثل هذه الترسبات يؤدي اىل تقليل كفاءة هذه الوحدات حيث أن وجود األمالح سيؤدي اىل ترسبها يف أنابيب املبادالت احلرارية واألفران على شكل كتل صلبة تؤدي اىل تقليل أقطار هذه األنابيب ومن م زيادة حرارهتا )حرارة القشرة( والتسبب بتضررها وبالتايل تضرر هذه الوحدات بالكامل مما يؤدي اىل خسارة كبرية يف اإلنتاج بسبب توقف هذه الوحدات عن العمل ألغراض الصيانة. ب. تكون حامض اهليدروكلوريكHCL املسبب للتآكل : أن سبب تكون حامض اهليدروكلوريك هو حتلل أمالح الكلوريدات أثناء عملية التقطري وتفاعلها مع املاء املوجود يف النفط وهذا احلامض ذو فاعلية تآكلية كبرية مما يسبب حدوث التآكل يف الوحدات واملعدات. ج. زيادة يف أستهالك الطاقة : أن وجود املاء يف النفط اخلام يؤدي اىل زيادة يف أستهالك الطاقة حيث أن املاء حيتاج اىل طاقة تعادل ) 8 (مرات الطاقة املستعملة لتسخني النفط اخلام. د. تأثريات أخرى خمتلفة: ومنها تقليل حجم األنابيب الناقلة للنفط وحجم املعدات املستخدمة يف املعاجلة. كيف ميتزج املاء املاحل بالنرفط اخلام أن املاء املاحل ينتشر يف النفط اخلام كما ذكرنا بشكلني: أ. املاء احلر :Free Water حيث ينتشر املاء على شكل جزيئات كبرية من املاء داخل النفط اخلام وينفصل عن املاء بسهولة وذلك مبجرد أستقرار املزيج لفترة مناسبة. املاء املستحلب ب. :Emulsified water حيث ينتشر املاء داخل النفط على شكل قطرات حماطة بغشاء قوي بفعل عوامل األستحالب وال ميكن فصل هذا النوع من املاء بسهولة. 28

29 مخطط نموذجي لمحطات معالجة النفط الرطب تتكون حمطات معاجلة النفط الرطب من املكونات التالية: : 1. خزان النفط غري املعاجل Oil Tank :.2 مضخات النفط Oil Pumps ويستخدم لتخزين النفط الرطب القادم من احملطات. تقوم بضخ النفط اىل وحدة املعاجلة. 3. منظومة حقن كاسر األستحالب : تتكون من مضختني وخزان. 4. املسخنة : Heater تقوم بتسخني النفط لغرض تقليل لزوجته..5 عازلة املاء.Dehydrator العازلة امللحية.Desalter منظومة ماء الغسل : Wash Water System تقوم بتجهيز ماء الغسل لوحدة معاجلة النفط الرطب. من الوحدة : تقوم جبمع املاء املنتج 8. منظومة املاء املنتج Produced Water Treatment ومعاجلته. املبادالت احلرارية Heat Exchangers وهي على نوعني: نفط/نفط و ماء/ماء املنظومات املساعدة: مثل هواء السيطرة Instrument Air System.Fire-Fighting System ومنظومة إطفاء احلرائق 29

30 Dehydration/ Desalting Train 30

31 ما هو األستحالب Emulsification وما هي املستحلبا Emulsions هو وجود سائلني ال يذوبان يف بعضهما بل يتشتت أحدمها يف اآلخر ودرجة أستقرارية املستحلب تعتمد على طبيعة اخللط وعلى طبيعة السائلني من حيث التركيب الكيمياوي واللزوجة كما أن لدرجة احلرارة تأثري على أستقرارية املستحلبات ولكي يتكون مستحلب جيب توافر سائلني ال ميتزج أحدمها مع اآلخر ووجود عوامل األستحالب ومدة اخللط الكافية ألنتشار الطور غري املستمر يف الطور املستمر. ويف الصناعة النفطية فأن النفط واملاء سائالن ال ميتزج أحدمها مع اآلخر ويكون عامل األستحالب هو اجلزيئات الصلبة املواد البارافينية Parrafins املواد األسفلتينية Asphaltens املركبات الراتنجية Resinous substances احلوامض العضوية الذائبة يف النفط باإلضافة اىل املواد الصلبة املنتشرة يف النفط مثل الرمل الكاربون الكالسيوم السليكا احلديد الزنك سلفات األلومنيوم. يف حني حيصل املزج يف اآلبار واألنابيب ويف الصمامات اخلانقة. Choke valves المخطط يبين أنواع المستحلبات: وهي كاآلتي: )A( مزيج نفط وماء غير منتشر )B( مستحلب نفط / ماء ) C (مستحلب ماء/نفط 31

32 ما هي عوامل األستحالب Emulsifiers من املهم جدا عند التفكري بأستقرارية املستحلب أدراك أن املزيج املتكون من النفط النقي أو املاء النقي بدون وجود عامل أستحالب وعدم وجود مزج سيؤدي اىل تكون مستحلب سهل الفصل ميكن فصله بسهولة حيث أن طبيعة السوائل املمتزجة هو احلصول على أقل متاس ممكن أو أقل مساحة سطحية ممكنة ولذلك فأن املاء سينتشر على شكل قطرات كروية والقطرات الصغرية ستميل اىل األندماج مع بعضها لتكوين قطرات أكرب ويف حالة عدم وجود عامل أستحالب ستستقر هذه القطرات يف األسفل. أما عوامل االستحالب فهي مواد نشطة سطحيا Active Surfactant وهلا ميل للذوبان يف أحد الطورين السائلني مما يؤدي اىل زيادة تركيز احلد الفاصل وهناك العديد من الطرق اليت يغري هبا عامل األستحالب من نوعية األنتشار يف املستحلب وميكن تصور فعل عامل األستحالب بواحد أو أكثر من األمور التالية: 1. يزيد من الشد السطحي لقطرة املاء مما يؤدي اىل تكون قطرات صغرية تأخذ وقتا أطول يف االندماج أو يف تكوين قطرات كبرية يسهل فصلها. 2. يكو ن غطاءا لزجا على القطرات مما يؤدي اىل منعها من االندماج مع بعضها وبالتايل زيادة زمن أستقرارها. أن املواد النشطة سطحيا البارافينات الراتنجات الغروية واألسفلتينات األوكسجني أستحالب. املوجودة بشكل طبيعي يف النفط ستعمل كعوامل أستحالب مثل : Resins احلوامض العضوية Organic Acids وهي املركبات الكيمياوية احلاوية على الكربيت األمالح املعدنية املواد - النتروجني باإلضافة اىل سوائل احلفر حيث ميكن ألي من هذه املواد أن تكون عوامل وبأختصار فكلما مت اإلسراع مبعاجلة املستحلب كان ذلك أفضل ألن طول عمر املستحلب يؤدي اىل ثباته. لغرض تكون مستحلب مستقر بني سائلني جيب توفر ثالثة شروط: جيب أن يكون السائلني غري ممتزجني. توفر طاقة كافية حلصول التشتت ألحدمها يف اآلخر. توفر عامل أستحالب.emulsifying agent ولكن ما هو نوع األضطراب الذي يؤدي اىل تشتت السائلني أحدمها يف اآلخر اجلواب هو أن املستحلبات عادة ال توجد يف املكمن ولكنها تتشكل بسبب األضطراب احلاصل يف معدات اإلنتاج بدءا من املكمن حيث يتدفق النفط واملاء من خالل صمام خانق choke valve حيث تتعرض املوائع اىل التهيج بسبب اضطراب اجلريان مما يؤدي اىل تسرب قطرات املاء اىل النفط. 32

33 مااة كاسد األستحالب : Demulsifier وهي مواد تستعمل على لكسر األستحالب وحيمل أمساءا جتارية خمتلفة مثل, TM Tretolite TM, Visco High Molecular weight وهي يف الغالب مواد بوليمرية ذات أوزان جزيئية عالية Breaxit TM polymers تعمل على معادلة تأثري عوامل األستحالب وتقليل الشد السطحي لقطرات املاء وتكون مواد نشطة سطحيا وأستخدامها بشكل أكثر من الالزم يؤدي اىل تكوين مستحلبات أكثر أستقرارا. أن وجود هذه املادة يساعد على فصل املاء عن النفط. ألن تكون له القدرة على التنقل خالل طور النفط اىل احلد الفاصل للقطرة ويف أغلب احلاالت فأن كاسر األستحالب سيقوم مبعادلة عوامل األستحالب وسيساعد على كسر غشاء القطرة مما يساعد على التجمع. وعندما يكون عامل األستحالب يف حالة غري مستقرة فأن كسر غشاء القطرة يؤدي اىل زيادة حجم قطرة املاء. عند أختيار مادة كاسر األستحالب جيب التفكري بنوع املنظومة فإذا كانت عبارة عن خزان تركيد فأن املادة املستعملة جيب أن تكون مركب بطيء الفعل slow-acting compound للحصول على نتائج جيدة أما إذا كانت املنظومة ألكتروكيمياوية )حيث يتوجب حدوث أضطراب وجتمع للقطرات مقترن بوجود جمال كهربائي كما حيصل يف dehydrator أو )Desalter هناك حاجة اىل أستعمال كاسر أستحالب ذو فعل سريع.quick acting وغالبا ما يتم فحص مواد كاسر األستحالب يف قناين أختبار وتتضمن الطريقة مزج العديد من املواد الكيمياوية مع مناذج من املستحلبات ومن م مراقبة النتائج أن هذه الفحوصات تكون مهمة وفاعلة يف حتديد املواد الكيمياوية وأختيار املناسب منها. أن هذه األختبارات مهمة أيضا يف تقدير كمية كاسر األستحالب املستخدمة جيب أن تستخدم هذه األختبارات على منوذج مثايل وبعد أخذ النموذج مباشرة كما جيب مراعاة أن تكون الظروف مقاربة قدر اإلمكان اىل الظروف احلقيقية وال جيب أستعمال املاء الصناعي بدلا عن املاء املنتج ألن األخري له خواص خمتلفة متاما عن أي ماء آخر وقد حيتوي على بعض الشوائب اليت ال تكون موجودة يف املاء الصناعي. وميكن حتديد املواد الكيمياوية املرشحة لالستعمال واجلرعات التقريبية ألستعماهلا أن الطبيعة الديناميكية للمنظومة احلقيقية للمعاجلة تتطلب ترشيح العديد من املواد الكيمياوية لألستخدام كمواد كاسر األستحالب يف وحدات املعاجلة. أن قناين األختبار ال ميكن أن متثل الظروف الديناميكية احلقيقية حيث كلما أختلفت الظروف التشغيلية )التدفق على سبيل املثال( خيتلف األحتياج اىل كاسر األستحالب ولذلك من املهم معرفة مدى مالئمة كاسر األستحالب للمنظومة وال ميكن أستعمال نفس النوعية من كاسر األستحالب ملدة طويلة من الزمن. 33

34 وهناك ثالث أماكن حلقن مادة كاسر األستحالب وهي: قبل الصمام اخلانق choke valve أو يف خط دخول املضخة حلدوث مزج شديد فيه مع اخنفاض الضغط. قبل صمام املزج. جيب أن تكون نقطة احلقن على بعد متر عن عازلة املاء.Dehydrator وهناك ثالثة أنواع رئيسية من مادة كاسر األستحالب وهي: 1. كاسر األستحالب سالب اآليونية.Ionic 2. كاسر األستحالب موجب اآليونية.Cationic 3. كاسر االستحالب غري اآليوين.Nonionic وهذا التوزيع يعزى اىل أن املواد املستحلبة ذات طبيعة كيمياوية خمتلفة ومن الضروري إجراء الفحوصات املختربية على اخلليط املستحلب قبل أستعمال كاسر األستحالب للتعرف على طبيعته اآليونية ويكون متوافق مع املواد األخرى فعلى سبيل املثال لو أستخدم كاسر استحالب طبيعته الكيميائية اآليونية سالبة أي حيتوي على آيونات سالبة واملواد املراد فصلها حتتوي على آيونات موجبة فسيتم التفاعل بني اآليونات السالبة واملوجبة وي زال تأثري املستحلب. وتتألف منظومة كاسر األستحالب عادة من خزان ومضخات ترددية Plunger Pump ألنه بوجود هذا النوع من املضخات حنصل على تدفق قليل وضغط عايل. أن عملية معاجلة املستحلبات على ثالثة مراحل وهي: 1. كسر املستحلب: تتضمن متزيق وتكسري الغشاء احمليط بقطرة املاء وحتتاج هذه العملية اىل تعزيز بواسطة احلرارة وكاسر األستحالب. 2. أندماج القطرات: ويتضمن أحتاد قطرات املاء واليت تصبح حرة بعد كسر املستحلب مكونة قطرات كبرية. واألندماج دالة قوية للزمن حيث كلما زاد الزمن زاد األندماج ويتم تعزيز هذه العملية مبجال ألكتروستاتيكي electrostatic field وعملية الغسل باملاء.water washing 3. الترسب بفعل اجلاذبية أن القطرات الكبرية الناجتة من عملية األندماج سوف تبدأ بالترسب بفعل اجلاذبية وتتجمع يف األسفل. جيب أن تكون هذه اخلطوات بالترتيب واخلطوة احملددة للعملية هي اليت تعتمد بشكل أساسي على الزمن )األبطأ( وهي خطوة األندماج. 34

35 وجيب علينا أدراك أن كال من املعاجلة الكيمياوية )كاسر األستحالب( والطريقة احلرارية )التسخني( تعمل على كسر املستحلب فقط يف حني تقوم الطريقة الكهربائية بتسريع أندماج القطرات ومن م ترسيبها. وبتعبري آخر فأن الطريقة الكهربائية ال تقوم بكسر املستحلب لوحدها وكما أستنتجنا فيما سبق أن خطوة األندماج هي اخلطوة احلاكمة وأهنا دالة للزمن لذا فأنه عند تصميم عازالت النفط الرطب يراعى وضع بعض الوسائل اليت من شأهنا أن تؤدي اىل زيادة زمن األندماج من خالل وضع تراكيب تسهل العملية كما أن زيادة زمن املكوث retention time يؤدي اىل كرب حجم قطرات املاء لكن اىل حد معني فقط حيث بعدها لن يفيد زيادة زمن املكوث بشيء أن التجارب العملية أثبتت أن زمن املكوث املثايل هو )30-10( دقيقة يف حني جيب زيادة هذا الزمن بالنسبة للنفوط الثقيلة. : قانون ستوك Stock's Law جيب علينا التعرف على قانون ستوك Stock وهو القانون األهم يف موضوع معاجلة النفط الرطب. V = K D 2 (d w d o ) g µ : سرعة قطرات الماء ft/sec : ثابت : قطر القطرات المائية : فرق الكثافة بين الماء والنفط : التعجيل األرضي : اللزوجة cp micron V K D (dw-do) G µ 35

36 العوامل املؤثدة على عملية معاجلة النرفط الدطب: تأثير الحرارة: أن تأثري احلرارة يتجسد يف تقليل لزوجة النفط اخلام مما يؤدي اىل زيادة سرعة الفصل فكلما زادت درجة احلرارة قلت لزوجة النفط وبالتايل سرعة الفصل ألن سرعة الفصل تتناسب عكسيا مع لزوجة النفط وفقا لقانون ستوك. أن تأثري احلرارة قد يؤدي اىل تعزيز األندماج من خالل زيادة حركة جزيئات املاء الصغرية واليت ستشكل جزيئات كبرية نتيجة لتصادمها مع بعضها وهذه القطرات ستكون سهلة الفصل طبقا لقانون ستوك وتؤدي احلرارة أيضا اىل إضعاف غشاء املستحلب وبالتايل كسره كما تؤدي احلرارة اىل إذابة بلورات البارافينات واألسفلتينات الصغرية مما يقلل تأثريها كمواد تؤدي اىل األستحالب. بالرغم من التأثريات االجيابية للحرارة فأن هناك بعض السلبيات اليت تسببها فقد تؤثر احلرارة تأثريا مهما يف فقدان املركبات اخلفيفة يف النفط مما يؤثر على حجم النفط على سبيل املثال عند تسخين نفط ذو APIمساو ل 35 من F100 اىل F150 قد يؤدي اىل فقدان %1 من حجم النفط وتقليل الوزن النوعي API )تقليل النوعية وبالتايل تقليل السعر( كما جيب أن نأخذ بنظر األعتبار كلفة معدات التسخني وكلفة غاز الوقود Fuel gas املستخدم للتسخني. لذا يستحسن عدم أستعمال الكثري من احلرارة يف عملية املعاجلة. بأخ ت صا ر فأ ن لد ر جة حرا رة الن فط الداخل اىل العاز ال ت أمه ية كب رية و تأ ث ري كب ري ع ل ى ع م ل ية العزل. أن درجة احلرارة التصمي م ية ت ؤ د ي اىل ت ق ل يل ل ز و جة الن فط و بال تا يل ز يا دة فر ق ال كثا فة بني النفط اخلام مما يسر ع من عملية الفصل. وتؤدي درجات احلرارة األعلى اىل تأثريات سلبية. ف قد تسب ب حتر ر ا مل ك ونا ت اهل يد ر وكا ر ب ون ية اخل ف ي فة مما ي ؤ د ي اىل حد وث أضطراب يعرقل جت مع قطريات املاء. كما أن قطرات البخا ر ال صغ رية س وف تند فع اىل أ ع ل ى مما يع ي ق أس ت قرا ر قطرا ت املاء مع النفط اخلارج. 36

37 ح حجم القطدا قطرات الماء المستحلبة داخل النفط إضافة كاسر األستحالب امتصاص كاسر األستحالب على سطح غشاء القطرة تقليل الشد السطحي على سطح القطرة من طرف الماء فصل قطرات الماء ذات قطر 2-4 µ تكتل قطرات الماء الى قطر 10 µ ومن ثم نزولها مخطط يبين تأثير مادة كاسر األستحالب في كسر غشاء القطرات. وفقا لقانون ستوك فأن حجم قطرات املاء العالقة يف النفط يؤثر بشكل كبري على سرعة الفصل فسرعة فصلها أو أستقرارها تتناسب طرديا مع مربع أقطارها فإذا تضاعف قطر القطرة فأن سرعة الفصل تزيد أربع مرات وهكذا فأن أندماج القطرات الصغرية اىل قطرات كبرية سيعج ل عملية الفصل. واملخطط التايل يبني خطوات األندماج. غشاء القطرة مخطط يبين خطوات أندماج القطرات ومن ثم نزولها 37

38 الطديقة الكهدبائية: هل ذ ه الطر ي قة الد و ر ا ألك رب يف أندما ج قطرا ت ا ملا ء ال صغ رية ا ملن تشرة يف الن فط اخلام واليت تنشط لغرض األندماج أثناء تسليط جمال كهربائي عايل عليها. حيث توجد على عازليت املاء واألمالح حموالت كهربائية يتم فيها توليد فرق جهد كهربائي ألستقطاب قطرات املاء الصغرية العالقة يف النف ط و ت ت صل ا ألقط اب باحمل و ال ت ع ا دة ب واسطة س لك مير خالل أنب وب مغ ل ق ب ص و رة ك ل ية يس م ى.Bushing ما الذي يسببه التيار الكهربائي داخل العازلة أن اجملال الكهربائي العايل املتولد بواسطة حموالت Transformer داخل كل من عازلة املرحلة األوىل Carbon steel يتألف من شبكة من األقطاب من سبيكة Desalter وعازلة املرحلة الثانية Dehydrator وتكون احملوالت منصوبة أعلى العازلتني. أ ن مس ت ح لب الن فط / ا ملا ء عند جر يانه خالل ه ذ ه ا ألقطاب ي صب ح مشحونا بشحنة كهربائية 0 لذا ستبدأ قطرات املاء املشحونة بالتجاذب والتنافر مع القطرات األخرى مما يؤدي اىل تصادمها وبالتايل تكون قطرات ماء كبرية سهلة الفصل باجلاذبية وذلك لثقل وزهنا. أن هذه العملية ميكن حتقيقها بتعريض )املاء يف املستحلب النفطي( الى جمال كهربائي ذو فولتية عالية.High Voltage electric field عندما ي ك و ن سائل ما غ ري م وص ل )الن فط( حي ت و ي ع ل ى سائل آخر م وص ل )ا ملا ء( و ي ت م تعر يض ه ذا املزيج اىل جمال ألكتروستاتيكي فأن قطرات املاء ستتحد مع بعضها ألن هذه القطرات تصبح مستقطبة ومتيل اىل صف نفسها مع خطوط اجملال الكهربائي مما جيعل القطرات املوجبة والسالبة تتصادم مع بعضها مما يسه ل جتمعها كما أ ن اجملال ال ك هر بائ ي ي ؤ د ي اىل إضعاف و بال تا يل كسر غشا ء املستحلب حيث أن القطرة تستطيل أفقيا وعموديا بسبب زيادة الشد السطحي بني قطرات النفط واملاء املستحلب. 38

39 خطوات كسر المستحلب بمساعدة التيار الكهربائي أستقطاب قطرات الماء ومن ثم تصادمها بسبب أختالف الشحنات 39

40 مخطط يبين ربط المحولة باألقطاب وكيفية دخول المستحلب داخل العازلة 40

41 التصميم الداخلي لعازلة الماء Dehydrator Internal Design 41

42 نسبة ماء الغسل Wash Water Ratio أن الغرض من الغسل باملاء هو إلزالة األمالح من النفط اخلام حيث أن إضافة املاء سيؤدي اىل خفض تركيز امللح يف احمللول امللحي مما يساعد على أستخالص كميات كبرية من األمالح املوجودة يف النفط اخلام ل ذا ي ضاف ما ء ذ و د ر جة م ل وحة أقل م ن م ل وحة ا ملا ء ا مل و ج و د يف الن فط اخلام و عا دة ما حتدث عملية املزج بني ماء الغسيل واملستحلب يف صمام املزج للحصول على خلط جيد وال بد من األنتباه اىل أن هبوط الضغط الكبري قد يؤدي اىل استحالب ماء الغسل. ما هي النسبة املثالية ملاء الغسل تبلغ النسبة املثالية ملاء الغسل )5-3( % من النفط املعاجل. أن استعمال كمية غري كافية من ماء الغسل تؤدي اىل ت ق ل يل ( ع م ل ية إزالة ا ألمال ح(. بسبب ق لة ا ملا ء الالزم إلذابة األمالح. أما زيادة كمية ماء الغسل أكثر من الالزم تؤدي لزيادة يف كمية التيار )أمبريية عالية Excessive Short circuit أو حدوث )Current بني األقطاب حيث أن زيادة املاء تؤدي اىل خلق مسارات لتسرب الفولتية مع حدوث carryover للماء مع النفط اخلارج من.Desalter كما أنه يؤدي اىل تقليل زمن مكوث النفط Oil-retention time داخل العازلة. وبذلك ميكننا أن نستنتج أن املاء املصاحب للنفط ميكن حسابه من خالل طرح كمية ماء الغسل من كمية املاء املنتج : Associated Water = Produced Water Wash Water فدق الضغط خالل صمام املزج :Mixing Valve أن درجة مزج النفط وماء الغسل Wash water ه ي دالة ل فر ق ال ضغط خالل ص مام ا مل ز ج. أ ن أ ف ضل.psig)15-10( لفرق الضغط هلذا الصمام جيب أن يتراوح بني setpoint 42

43 املشاكل التشغيلية يف حمطة النرفط الدطب املشكلة األسباب املعاجلة نسبة الملح عالية في خط الخروج نسبة ماء عالية في النفط المنتج نسبة الملح عالية في النفط الداخل الى الوحدة قلة نسبة ماء الغسل wash water كمية النفط الخام الداخل الى الوحدة أعلى من الطاقة التصميمية عدم حصول مزج كاف بين النفط الخام وماء الغسل كمية ماء الغسل كبيرة جدا نسبة الماء في النفط الداخل عالية أرتفاع الحد الفاصل Interface عال جدا زيادة نسبة ماء الغسل "صمام النسبة "ratio valve تقليل كمية النفط الداخل الى الوحدة زيادة فرق الضغط في صمام المزج تقليل كمية ماء الغسل زيادة كمية كاسر األستحالب تقليل أرتفاع الحد الفاصل مع التأكد من صمام تصريف الماء المنتج 43

44 نزع الغازا احلامضية : Sour Gasses Stripping الغرض من هذه الوحدة إزالة الغازات احلامضية من النفط اخلام مثل CO2( )H2S - ملا هلا من تأثريات سلبية على العمليات التشغيلية حيث أهنا بتفاعلها مع املاء تؤدي اىل تك ون أمحاض الكربيتيك والكاربونيك واليت ت سب ب تآكل املعدات واألنابيب للوحدات التشغيلية وبالتايل يؤدي اىل خسارة يف الوقت واجلهد. هناك نوعان من عمليات الزنع األوىل ت سمى ب)املعاجلة احلارة( والثانية ت سمى ب)الزنع احلار(. ان عملية )الزنع البارد( فتتلخص بضخ النفط اىل أعلى برج الزنع حيث يدخل الربج بواسطة دوش حىت يزنل بشكل متساو على شكل رذاذ على أول صينية Tray من جمموعة صواين من نوع Spray ليتحقق التالمس ألطول فترة ممكنة مع غاز الوقود الذي يقوم بزنع الغازات Bubble Cap Trays احلامضية منه ويستمر نزول النفط من طبقة اىل أخرى حلني الوصول اىل آخر صينية حيث تتم السيطرة عليه بواسطة مسيطر مستوى LCV ليتم ضخه اىل الوحدة التالية. وميكن أدخال النفط اىل عازلة أخرى للتخلص من ما تبقى فيه من الغاز. أما غاز الوقود الذي سيخرج من أعلى الربج فسيتحول اىل غاز حامضي )ألحتواءه على الغازات احلامضية( وهذا الغاز ميكن األستفادة منه وكبسه اىل حمطات معاجلة الغاز.LPG plant 44

45 املخطط التايل يبني عملية الزنع.Stripping Sour Oil Fuel gas Sweet Oil 45

46 بعض التحويالت المهمة Pressure Conversion: 1 Kg/cm 2 = psi 1 Bar = 14.5 psi 1 KPa = psi 1 psi = 703 mm H2O 1 psi = in H2O Length Conversion: 1 ft = 12 in 1 ft = m 1 micron = mm 1 mile = Km 1 in = 2.54 cm Volume Conversion: 1 liter = 1000 cubic centimeter (cc) 1 m 3 = 1000 liter 1 m 3 = ft 3 1 m 3 = barrel (oil) 1 UK gallon = liter 1 US gallon = liter Temperature Conversion: F = C C = ( F-32) x Kelvin = C Milli 1 X 10-3 = Kilo 1 X 10 3 = 1,000 Micro 1 X 10-6 = Mega 1 X 10 6 = 1,000,000 Nano 1 X 10-9 Giga 1 X 10 9 = 1,000,000,000 Pico 1 X tera 1 X 10 12

47 صماما السيطدة 70 psi Oil Gas Separator Gas Out السيطدة اليدوية Manual Control SP PIC PT Oil Gas Separator Automatic منظومة سيطدة آلية Control System 47

48 صماما السيطدة Control Valves 48

49 Storage Tank Types 49