#عزل_النفط_عن_الغاز
يكون تدفق السائل المكمني من الآبار النفطية الإنتاجية بطورين (سائل - غاز) ويكون جزءُ من الغاز حرا في بعض الأحيان ,في حين يكون الجزء الآخر مذابا في السائل المكمني.
بعد وصول السائل المكمني من الآبار الإنتاجية إلى محطات العزل يتم فصل الغاز عنه بواسطة العازلات النفطية (oil separators) التي تربط بطريقة متوالية, بعد أن يتم تقليل الضغط في هذه العازلات إلى أن يصل إلى ضغط مقارب للضغط الجوي داخل خزان الجريان النفطي (Flow Tank) ويضخ عبر أنابيب نقل النفط إلى المستودعات ومنها إلى مصافي التكرير أو إلى موانئ التصدير.
يتلخص الهدف من عملية عزل النفط عن الغاز بما يلي :
1-عند الظروف الطبيعية لا يمكن حفظ النفط والغاز المنتج سوية.
2-لا يمكن نقل النفط والغاز معا.
3-لا يمكن تحديد كمية النفط بصورة مضبوطة اذا وجد الغاز معه.
4-ان النفط خليط من المواد الهيدروكربونية وان النفط مذيب جيد لها, يجب ازالة الغاز منه لضمان ازالة اكبر كمية منه وبالوقت نفسه عدم هروب كميات فائضة من المركبات الهيدروكربونية مع الغاز.
1- محطات العزل Degassing station:
تتكون محطات العزل من ضفة أو مجموعة ضفاف عزل Banks وكل ضفة من ضفاف العزل تتكون من مجموعة من العازلات والتي تترتب بصورة متوالية حيث ان عدد العازلات يعتمد على نوعية نفط المكمن.
يمر السائل المكمني عبر عازلات النفط وبضغوط متناقصة ابتداء من عازلة المرحلة الأولى فالثانية فالثالثة فالرابعة وصولا إلى خزان النفط الذي يعد مرحلة من مراحل العزل .
إن الغرض من عملية العزل هو احتواءُ اكبر كمية ممكنة من السائل الهيدروكربوني القادم مع موائع البئر للوصول إلى اكبر استقراريه ممكنة للنفط الخام والغاز المتدفق .
يكون الضغط في المرحلة الأولى أعلى من بقية المراحل وتتم العملية تدريجيا بين مراحل العزل . يحدد ضغط المرحلة الأولى عادة بضغط الجريان في الأنابيب القادمة من الابار الانتاجية عند نقطة دخولها لمحطات العزل والذي يسيطر عليه بواسطة صمامات تنظيم الضغط , أما درجة حرارة المائع القادم من البئر , فقد يستخدم التسخين أو تبريد العازلة في العازلات التي تتطلب ذلك .
أن ضغوط مراحل العزل يمكن حسابها بصورة تقريبية من خلال المعادلة التالية :
F=√(N_i&P_1/P_s )
P_2=P_1/F=P_(s ) F^(n_(i-1) )
P_3=P_2/F= P_(s ) F^(ni-2)
حيث إن :
N: عدد مراحل العزل.
Ps: ضغط خزان النفط.
P1: ضغط المرحلة الاولى من العزل.
P2: ضغط المرحلة الثانية من العزل.
P3: ضغط المرحلة الثالثة من العزل.
هذه المعادلة تعطي نتائج تقريبية عند الأخذ بنظر الاعتبار الخواص الفيزيائية والكيميائية للسائل المكمني
يختلف عدد مراحل العزل اعتمادا على نسبة (G.O.R) و (API) فكلما كانت نسبة (API) و (G.O.R) مرتفعة ازداد عدد مراحل العزل.
"وبصورة عامة فان العزل يمر بمرحلتين يستخدم للنفوط الثقيلة ذات الكثافة العالية درجة (API) واطئة ونسبة (G.O.R) واطئة وضغط جريان واطئ"
اما العزل بأربع مراحل او اكثر فيستخدم للنفوط الخفيفة ذات الكثافة المنخفضة ودرجة (API)عالية ونسبة( G.O.R ) عالية وضغط جريان عالٍ.
2- انواع عزل النفط عن الغاز:
يوجد نوعان لعملية العزل هما :
العزل الفجائي Flash separation
والعزل التدريجي Gradual separation
2-1- العزل الفجائي Flash separation :
عند فتح البئر لغرض الإنتاج , يبدأ النفط بالجريان خلال أنبوب الإنتاج إلى رأس البئر , يمر بالصمام الخانق Choke vale . وأنبوب الجريان حتى يصل إلى العازلة Separator ويصاحب هذا الجريان انخفاض في ضغط السائل المكمني من قعر البئر إلى العازلة يبدأ الغاز بالتحرر من السائل لكنه يبقى ملاصقا للسائل حتى وصوله إلى العازلة .
يتم في العزل الفجائي تخفيض الضغط بكميات محددة وبعد وصول حالة التوازن بين الطورين النفط والغاز يزال الغاز مع الاحتفاظ بالضغط ثابتا.
2-2- العزل التدريجي Gradual Separation :
عند دخول السائل ألمكمني إلى العازلة (separator) ونتيجة لانخفاض الضغط يبدأ الغاز بالانفصال عن النفط ويخرج إلى خارج العازلة عن طريق أنبوب خروج الغاز من العازلة (out let gas pipe) والذي يكون في أعلى العازلة ,في حين النفط يخرج من أنبوب خروج النفط (out let oil pipe) والذي يكون أسفل العازلة . ويتوجه بعدها إلى بقية العازلات وصولا إلى خزان النفط . ومن الجدير بالذكر إن استعمال المراحل (العازلات separators) في عملية العزل أي تخفيض الضغط بمراحل العزل تحدث العمليات الفجائية والتدريجية معا على النفط وهذه العمليات تجري حتى في خزان خزن النفط (Flow tank) ولكي تتم عملية العزل بصورة جيدة لابد من وجود وقت كافٍ لقطرات النفط حتى تركد في العازلة ويقدر ب(1-3) دقائق, أما في النفوط ذات النوع الرغوي فيكون الوقت (5-20) دقيقة , حيث ان الغاز لا يمكن فصله إلا بعازلات خاصة نظرا إلى لزوجة النفط , وقوة الشد السطحي , لذلك تضاف مواد تسمى مانعة الرغوة Foma Breaker كمادة السايكولين لهذا الغرض .
اغلب النفوط تكون مشبعة بالغاز عند ظروف المكمن , إذ يكون الغاز مذابا في ضغط ودرجة حرارة المكمن وما ان تتغير هذه الظروف، فان جزءاً من الغازات المذابة تتحول إلى وضعها الطبيعي (أي من الطور السائل إلى الطور الغازي (غاز مصاحب), لذا فان المعدل الذي ينفصل عنده الغاز عن النفط يعد دالة للتغير في الضغط ودرجة الحرارة.
3- الية عزل النفط عن الغازMechanism of gas separation :
ان الية عمل عزل الغاز عن النفط في محطات العزل (Degassing station ) يعتمد على نقطتين اساسيتين:
3-1- تأثير الجاذبية الأرضية فبسبب دخول النفط من أعلى العازلة وانتشاره في داخل العازلة يساعد على تحرر الغاز من النفط .
3-2- الحركة المغزلية للنفط الخام داخل العازلة، بفعل الأحواض الحلزونية والعوارض الموجودة فيها تؤدي إلى انتشار قطرات النفط داخل العازلة وتحرير الغاز المناسب فيها ، أما الغازات التي لا تزال تحتوي على قطرات النفط الخام فيتم تجمعها من خلال مستخلصات الرذاذ
* يستخدم العزل التدريجي لهدفين أساسيين
* لزيادة استخلاص النفط في الرحلة الأخيرة من مراحل العزل (خزان النفط) وذلك بتقليل عملية التبخر في المراحل المختلفة .
* لإزالة الأبخرة المتكونة في مراحل العزل ومنع دخولها في خزان النفط .
4- المشكلات المتوقعة في اثناء عمل العازلات النفطية:
توجد مشكلات عديدة في اثناء عمل العازلة النفطية ، لابد من الوقوف عند أبرزها , كي يتسنى للعاملين في إنتاج النفط في القطاع النفطي معرفتها , وتشخيصها بصورة دقيقة ما يمكنه من معالجتها بالطريقة المناسبة ومن هذه المشكلات الآتي :
وجود الماء:
يتم فصل الماء بنوعيه الحر والمستحلب في الحقول النفطية وفي اثناء عملية الإنتاج بواسطة أجهزة خاصة تعمل على حفظ سرعة حركة النفط والغاز .
يكون الماء المصاحب للنفط الخام بنوعين :
1- الماء الحر Free water: من الممكن ازاله الماء الحر باستخدام عازلة ثلاثية الطور (غاز- نفط - ماء) ويتم فصل الماء عن النفط بواسطة الترسيب أو باستخدام مواد كيميائية تضاف اليه.
2- الماء المستحلب water oil emulsion :
المستحلب : هو خليط متكون من سائلين لا يذوبان مع بعضهما وينشر احدهما في الأخر على شكل قطرات صغيرة ويوجد نوعان من المستحلبات البترولية :
*ماء في نفط oil emulsionـwater
*نفط في ماءwater emulsion ـoil
كل المستحلبات في النفط الخام تكون ماء في نفط , ولا يمكن في تكوين المستحلب أن يخلط سائلين لا يختلطان ، فأن النفط النقي والماء النقي لا يكونان مستحلباً مهما قمنا بخلطهما , ولكي يتكون المستحلب يلزم وجود مواد خاصة والتي تكون عوامل الاستحلاب مثل : الإسفلت , القطران , الأحماض العضوية وشوائب أخرى مثل الرمل والطين .
لإزالة الماء المستحلب يستخدم جهاز معامل المستحلب أو تضاف إليه مواد كيميائية تقوم بتحطيم المستحلب.
عملية فصل الماء عن النفط :
تجري عملية فصل الماء عن النفطٍ في وحدات معالجة النفط الرطب بواسطة الشحنات الكهربائية إذ يتم تسليط مجال كهربائي ذو جهد عالٍ التردد على المستحلب الداخل إلى الوحدة، يعمل التيار الكهربائي على تحريك قطرات الماء المشحونة تحت تأثير هذا المجال وتتجه نحو الأقطاب الكهربائية وتتغير حركة قطرات الماء مع تردد المجال الكهربائي الأمر الذي يؤدي إلى تصادم القطرات مع بعضها وتجمعها عند الأقطاب الكهربائية، مما يساعد على اندماجها كون أن كثافة الماء أعلى من كثافة النفط وبفعل الجاذبية الأرضية ما يؤدي إلى نزول الماء أسفل العازلة، ويتم التخلص منه عبر أنابيب خاصة، وهذا ما سنبينه في (معالجة النفط الرطب).
2- :
الرغوة عبارة عن إحاطة الفقاعات الغازية بغشاء رقيق من النفط يحدث نتيجة إلى :
ـ انخفاض الضغط على النفط.
ـ اللزوجة العالية للنفط.
ـ زيادة الشد السطحي إلى حد منع خروج الغاز منه.
وتؤدي الرغوة إلى ما يلي :
ـ تقليل كفاءة العزل.
ـ زيادة وقت الركود.
ـ لا يمكن قياس كمياتها بمقاييس الإزاحة الموجبة.
وللتغلب على هذه المشكلة يتم استخدام عازلات أفقيةhorizontal separation إذ يتم انتشار الرغوة في مساحة سطحية اكبر مما يقلل الرغوة أو تتم إضافة مواد مانعة للرغوة.
3- الترسبات البارافينية الشمعية :
عادة ما يكون النفط في الحقول النفطية من النوع البارافيني (الشمعي) وتكون نسبة البارافينات (الشمع) C16H34 أكثر من %2وفي الظروف الاعتيادية تكون البارافينات مواداً صلبة , وتكون عملية رفع السائل المكمني من قاع البئر إلى السطح ومن ثم إلى العازلات مصحوبة بتغير في الضغط ودرجة الحرارة .
والنفط بفقدانه للغاز يصبح تدريجيا أكثر ثقلا وتزداد لزوجته وتضعف قابليته على إذابة الهيدروكربونات الثقيلة , حيث أن هذه الغازات تتمتع بقدرة عالية على الإذابة . أن الانخفاض في الضغط ودرجة الحرارة يؤدي إلى التصلب ومن ثم تساقط جزيئات دقيقة من الشمع وتستمر عملية التساقط على فتحات ومستخلصات الرذاذ والجدران الداخلية للعازل ومحل تجمع النفط ومن ثم على أنبوب خروج النفط من العازلة, وقد يؤدي ترسب الشمع إلى انسداد الأنابيب مما يؤدي إلى تقليل كفاءة العزل وتوقف تدفق النفط من أنابيب خروج النفط من العازلة .
ولمعالجة هذه المشكلة يعتمد التأثير الحراري للنفط أو استخدام التنظيف الميكانيكي باستخدام قاشطة خاصة, أو إضافة مواد كيماوية مذيبة لهذه الترسبات . أن أفضل الأمور هو منع حدوث هذه المشكلة باستعمال الإضافة الكيميائية إلى النفط قبل دخوله إلى العازلة ولكون أن إضافة المواد الكيميائية التي لها القابلية على إذابة البارافينات يؤدي إلى تحميل كلف إضافية لإنتاج النفط فالأفضل اقتصاديا استخدام مسخنات تعمل على رفع درجة حرارة النفط قبل دخوله إلى العازلة.
-4- هروب النفط مع الغاز Carry over:
هي عملية خروج كميات من النفط الخام (قطرات) مع الغاز الخارج من العازلة في اثناء عملية عزل النفط عن الغاز إلى محطات كبس الغاز أو إلى شعلات الحرق وأسبابها :
1- قلة الضغط داخل العازلة .
2- زيادة مستوى النفط عند الحد المقرر داخل العازلة .
3- زيادة طاقة العازلة عن الطاقة التشغيلية المحددة للعازلة ولمعالجة هذه المشكلة زيادة الضغط داخل العازلة أو تقليل مستوى النفط داخل العازلة فضلا عن نصب مصائد خاصة على أنابيب خروج الغاز من العازلة كي يتم تجمع النفط الخارج مع الغاز عند ضخه إلى خزانات تجمع النفط في محطات إنتاج النفط الخام
 ويكون جزءُ من الغاز حرا في بعض …){kind=link}