shadow

Petroleum Products and their effects

HSE

 انواع مشتقات البترول السائلة وتأثيرها على صحة الانسان

Petroleum Products and Their Effetcs

شاكر محمود أحمد – رئيس جيولوجيين أقدم – معهد النفط/بغداد


  الحالة السائلة :    

  1- نافثا البترول: سائل شفاف له رائحة تشبه رائحة الكازولين والحد المسموح للتعرض هو 500 جزء/مليون والحد الخطر على الصحة 10000 جزء/مليون ويدخل

      الجسم عن طريق الرئتين او بالتلامس.

     أعراضه :  دوخة ، صداع ، غثيان ، تهيج اغشية العيون ، جفاف ، تشقق الجلد .

  2-   كيومين : سائل شفاف ذو رائحة عطرية والحد المسموح للتعرض هو 500 جزء/مليون والحد الخطر 8000 جزء/مليون. 

          أعراضه :  الاغماء ، تهيج اغشية العيون ، التهاب الجلد . 

  3-  سايكوهكسان : سائل شفاف له رائحة حلوة والحد المسموح 300 جزء/مليون والحد الخطر 10000 جزء/مليون .

   أعراضه :  تهيج العيون ، تهيج الجلد ، الدوخة .

  4-  دايكلوربنزين : سائل شفاف أو أصفر شاحب له رائحة عطرية والحد المسموح 50 جزء/مليون والحد الخطر 1700 جزء/مليون 

   أعراضه :  تدمير انسجة الكبد والكلى وتدمير انسجة العيون والجلد .

  5-  سايكلوهكسين :  سائل شفاف ذو رائحة عذبة ، شديد الذوبان في الماء والحد المسموح 300 جزء/مليون والحد الخطر 10000 جزء/مليون .

    أعراضه :  تهيج العيون ، تهيج الجلد ، الدوخة 

 6-  زايلين xylene : سائل شفاف له رائحة عطرية والحد المسموح 100 جزء/مليون والحد الخطر 10000 جزء/مليون .

   أعراضه :  دوخة ، تهيج عصبي ، فقدان الشهية ، الغثيان ، التقيؤ ، ألم البطن ، التهابات جلدية 

 7- تولوين toluene : سائل شفاف له رائحة عطرية والحد المسموح 200 جزء/مليون والحد الخطر 2000 جزء/مليون .

   أعراضه : امراض الكبد والكلى والجلد والجهاز العصبي 

 8-  نيتروبنزين : سائل زيتي يتراوح لونه بين الاصفر الفاتح والبني الغامق وله رائحة تشبه تلميع الاحذية والحد المسموح واحد جزء/مليون والحد الخطر

    200جزء/مليون   .

     أعراضه : فقدان الشهية ، تهيج العيون ، التهاب الجلد ، الانيميا ، الغثيان ، عسرالهضم

  9- هيكسان :سائل شفاف له رائحة تشبه رائحة الكازولين والحد المسموح 50 جزء/مليون والحد الخطر 5000 جزء/مليون .

    أعراضه:   صداع ، غثيان ، ضعف العضلات ، التهاب الجلد ، التهاب رئوي ، تهيج العيون 

    ملاحظة

     1-  مذيب الهكسان يستخدم في صناعة الزيوت النباتية والاصباغ .

     2-  البيوتان المحلي يستخدم في تعبئة غاز القداحات والمعطرات .

  الغازات :   

  هناك ثلاثة انواع من الغازات :       

  1-  الغازات الخانقة : وهي متعددة مثل غاز الهيدروجين ، الميثان ، ثاني اوكسيد الكاربون وهذه الغازات هي جميعها تحل محل قدر من الهواء في جو العمل مما يقلل نسبة غاز الاوكسجين .

   2- الغازات الملهبة : مثل غاز الكلور وغاز الفلور وهذه تسبب تهيجا والتهابا بانسجة الجلد والمسالك التنفسية وتآكل الانسجة مما   يؤدي الى موت الخلايا . يتعرض العاملون لغاز الكلور في الصناعات البتروكيمياوية مثل صناعة البلاستك وكذلك غاز الفلور في البترول والبلاستك .

   3- الغازات السامة :مثل غاز اول اوكسيد الكربون وغاز كبريتيد الهيدروجين ، ان اعراض التسمم بغاز كبريتيد الهيدروجين فانه يؤثر على المركز التنفسي بالمخ .

  المعادن الثقيلة والمواد الأخرى :

   يصاب العاملون في صناعة البترول بالتسمم المزمن ببعض المعادن الثقيلة والمواد الصناعية الاخرى نتيجة التعرض لها على صورة اتربة او دخان او ابخرة تتطاير في جو العمل وتنتج الاصابة عن طريق التنفس او بترسبها على الجلد ومن ابرز المعادن الثقيلة هي :

 1- الرصاص : اعراض التسمم ( فقر الدم ، الامساك ، شلل الاعصاب الطرفية ، الصداع ، الرعشة ، التهاب الكليتين ) 

 2- الزئبق : اعراض التسمم ( التهاب الفم واللثة ، ظهور خط رمادي ازرق على اللثة ، زيادة افراز اللعاب ، الغثيان ، الرعشة ، حركات غير ارادية في الراس واللسان والشفتين واليدين والساقين ، صداع ، تغيرات في الشخصية ، فقلر الدم ، سرطان الجلد ، تضخم الكبد ، التهاب الكلى ) .

 3- النيكل : اعراض التسمم ( التهابات وقروح ، تقشر الجلد ، فقدان النشاط البدني والعضلي ، التهابات رئوية ، سرطان الرئة ) .

 4- الكبريت : اعراض التسمم ( قصور بالتنفس ، التهاب اغشية المجاري التنفسية ، فقدان حاسة الشم ، سرعة التعب ) .

 5- الفسفور : اعراض التسمم ( ضيق الصدر ، الصداع ، الآم الاسنان وخلخلتها وسقوطها ،التهاب وتآكل عظمة الفك ، الضعف العام ، فقدان التوازن والرعشة ) . 

 6- رابع كلوريد الكربون : اعراض التسمم ( التهابات الاغشية المخاطية بالانف والعين ، الغثيان ، الاسهال ، فقدان الشهية ، الصداع ، اضطراب النظر ، فقدان الاتزان والارتباك ، التهابات الكلية والكبد والجلد .

NaturalGas Reserves

أحتياطيات الغاز الطبيعي في العالم

ما هو الغاز الطبيعي؟

أن الغاز الطبيعي هو مزيج معقد من الهيدروكاربونات مع كمية قليلة من المركبات غير العضوية يكون مصاحباً للنفط الخام وحراً في بعض الأحيان ،  ويتكون الغاز الطبيعي أساسا من غاز الميثان (90% على الأقل من ناحية نموذجية) ولكنه أيضا قد يحتوي على غازات الأيثين والبروبين وغازات ثاني أكسيد الكربون الأثل. وقد توجد أيضا كميات صغيرة من النيتروجين والأوكسجين وثاني أكسيد الكربون ومركبات الكبريت في خطوط أنابيب الغاز الطبيعي . 

 ونلاحظ في الجدول التالي مكونات الغاز الطبيعي والتي تشير الى أن الميثان هو المكون الرئيسي لهذا المزيج الغازي.

Natural-Gas-Composition
Natural-Gas-Composition

أن المركبات غير العضوية مثل النتروجين ، ثاني أوكسيد الكاربون غير مرغوبة ، لأنها تسبب التآكل ومشاكل أخرى في أنتاج ومعالجة الغاز. وتتراوح القيمة الحرارية للغاز من 700 BTU/scf الى 1600 BTU/scf أعتماداً على كمية المركبات غير العضوية فيه.

وتقسم الآبار المنتجة عادة ً الى : آبار غازية ، آبار مكثفات Condensate wells ، وآبار نفطية. أن الآبار الغازية تكون فيها نسبة GOR أكبر من 100,000 scf/stb أما آبار المكثفات فيكون فيها GOR أقل من 100,000 scf/stb وأكثر من 5,000 scf/stb ، أما الآبار التي يكون فيها GOR أقل من 5,000 scf/stb فتعتبر آبار نفطية. 

وبما أن الغاز الطبيعي هو عبارة عن نفط في حالة غازية ، فأنه غالباً ما يكون مصاحباً للنفط ، ويمكن تقسيمه الى 3 أنواع:

  1. الغاز المصاحب Associated Gas : وهو الغاز المُذاب في النفط تحت الظروف المكمنية.

    2. الغاز الحر (الغاز غير المصاحب) “Free Gas non-Asociated gas :  وهو الغاز الحر الموجود في المكمن مع أقل  ما يمكن من النفط.

    3. المُكثفات Condensate : وهو الغاز الحاوي على كمية كبيرة من الهيدروكاربونات السائلة في الضغط والحرارة المنخفضين.

تبريد الغاز الطبيعي:

عند تبريد الغاز الطبيعي إلى درجة حرارة 260 درجة فهرنهايت تحت الصفر في ضغط جوي فإنه يتكثف في شكل سائل يسمى الغاز الطبيعي المسال ويعرف اختصار في اللغة الإنجليزية بـ (LNG) . فمقدار واحد من هذا السائل يأخذ 600/1 من حجم الغاز الطبيعي في رأس شعلة الموقد. ويزن الغاز الطبيعي المسال أقل من واحد ونصف من حجم الماء وفي الحقيقة يبلغ 45% تقريبا. ومن خصاص الغاز الطبيعي المسال أنه عديم الرائحة واللون ولا يسبب التآكل وغير سام. وعند تبخيره فإنه يشتعل فقط في درجات تركيز من 5% – 15% عند مزجه بالهواء والغاز الطبيعي المسال أو بخاره لا ينفجران في بيئة مفتوحة. 

كيفية تخزين الغاز الطبيعي المسال:

تحتوي صهاريج نقل الغاز الطبيعي المسال على بناء ذو جدارين مع عزل فعّال بصورة كبيرة بين الجدران تمتاز صهاريج الناقلات الضخمة بنسبة باعية منخفضة (نسبة الارتفاع إلى العرض) وتصميم اسطواني مع سقف في شكل قبة. ودرجات الضغط للتخزين في هذه الناقلات منخفضة جدا، أقل من 5 درجات (psig) . يمكن تخزين كميات صغيرة مثل 70.000جالون وأقل في صهاريج أفقية أو رأسية ذات فراغ جوي مضغوط. وقد تكون هذه الصهاريج تحت ضغط في أي مكان أقل من 5 درجات (psig) إلى أكثر من 250 درجة (psig) .

ويجب المحافظة على برودة الغاز الطبيعي المسال (84 درجة فهرنهايت تحت الصفر على الأقل) لكي يبقى سائلا ومستقلا عن الضغط . 

كيف تتم المحافظة على برودته؟ 

إن عملية العزل مهما كانت فعاليتها لا تستطيع بمفردها الحفاظ على درجة برودة الغاز الطبيعي المسال ويحفظ الغاز الطبيعي المسال كـ “مبرد في حالة غليان” وهو سائل بارد للغاية عند نقطة غليانه في الضغط المحفوظ فيه. والغاز الطبيعي المسال المخزن يعد نظيرا للماء المغلي غير أن برودته تزيد بـ 260 درجة مئوية فقط. إن درجة حرارة الماء المغلي التي تعادل 100 درجة مئوية لا تتغير بالرغم من الحرارة المتزايدة بسبب تبريدها بواسطة عملية التبخير (توليد البخار). وبنفس الطريقة سيبقى غاز الطبيعي المسال في درجة حرارة ثابتة تقريبا فيما إذا تم حفظه في ضغط ثابت. وتسمى هذه الظاهرة بـ “التبريد الذاتي” وتظل درجة الحرارة ثابتة ما دام يسمح لبخار الغاز الطبيعي المسال بمغادرة غلاية الشاي (الخزان). وإذا لم يتم سحب البخار فإن ذلك سيؤدي إلى رفع درجة الحرارة داخل الوعاء.

 وحتى عند ضغط (100 psig)  فإن درجة حرارة الغاز الطبيعي المسال ستكون 129 درجة فهرنهايت تحت الصفر تقريبا.

محتوى الكبريت Sulfur Content:

أن الكلام عن الغاز الحامضي والغاز الحلو يشير عادة الى محتوى الكبريت (غاز H2S) ، حيث أن الغاز الحلو يحتوي على نسبة قليلة جداً من الكبريت (يمكن أهمالها – أقل من 4 ppmv) ، في حين يحتوي الغاز الحامضي على كميات كبيرة وغير مقبولة من الكبريت والتي تُسبب التآكل (مع وجود الماء) .

صناعة الغاز الطبيعي Natural Gas Industry:

لقد كان الغاز الطبيعي في البداية ناتجاً عرضياً في عملية أنتاج النفط ، ومنذ استكشافه للمرة الأولى في فلوريدا في الولايات المتحدة عام 1821 فقد تم أستخدامه كوقود في المناطق المحيطة بالحقول النفطية ، وفي السنين الأولى لأنتاج الغاز الطبيعي فأن الغاز الطبيعي كان يُحرق بكميات كبيرة ، مما أدى الى أنخفاض سعر الغاز الطبيعي ، حيث كان سعر كل 1000 قدم مكعب الى حوالي 1-2 سنت.

وقد بدأ أستهلاك الغاز الطبيعي بالتزايد منذ نهاية الحرب العالمية الثانية في المجالات (التجارية – الصناعية – توليد الطاقة) ، وكان لهذا الأستهلاك المتزايد العديد من الأسباب مثل ولادة أسواق جديدة ، أستبدال الفحم كوقود ، استخدام الغاز الطبيعي في الصناعات البتروكيمياوية وصناعة الأسمدة، بالأضافة الى زيادة الطلب على الوقود قليل الكبريت.

أن تزايد الطلب في أوربا الغربية واليابان والولايات المتحدة أدى الى أستيراد الغاز من الحقول البعيدة. أما اليوم فأن الغاز الطبيعي المُسال يمكن نقله خلال البحار والمحيطات الى أماكن الأستهلاك بواسطة ناقلات ضخمة ، وقد تم أستخدام هذه الطريقة في هنغاريا عام 1934 ومن ثم أستخدم لنقل الغاز بشكل سائل من حقول الغاز في لويزيانا خلال نهر المسيسيبي الى شيكاغو في 1951.

وفي الجزائر تم تصدير الغاز المُسال في عام 1964 الى بريطانيا وفرنسا حيث يقل حجم الغاز الى سُدس حجمه الأصلي بهذه الطريقة ، وعند استلامه في نقطة النهاية يرجع الى حالته الغازية بأمراره في وحدة تحويل الغاز السائل الى غاز لذلك يمكن تجهيزه بعدها الى شبكة توزيع الغاز. كما يمكن خزنه في خزانات أو في محطات الخزن الجوفي Underground Storage ويعتبر الغاز السائل وقوداً غير مُلوّث للطائرات والمركبات.

 

أحتياطيات الغاز الطبيعي Natural Gas Reserves:

هناك مصطلحان تستخدم غالباً للتعبير عن أحتياطيات الغاز الطبيعي وهي: الأحتياطي المؤكد Proved Reserves و الأحتياطي الكامن Potential Reserves .

الأحتياطي المؤكد Proved Reserves هو تلك الكميات من الغاز التي يُعثر عليها أثناء الحفر ، ويمكن التأكد منها من خلال الخصائص المكمنية مثل بيانات الأنتاج ، علاقات الضغوط وبعض البيانات الأخرى ، لذلك يتم تحديد حجم الغاز بدقة معقولة الى حد ما.

الأحتياطي الكامن Potential Reserves هو تلك الكميات من الغاز الطبيعي التي يُعتقد أنها موجودة في العديد من صخور القشرة الأرضية لكنها لم تُحفر لحد الآن. وهي ستكون الكميات المجهزة مستقبلاً بعد أنتهاء الأحتياطي المؤكد.

وقد تم أتباع العديد من الطرق في تقدير كميات أحتياطي الغاز الطبيعي ، ومنها الأعتماد على معدلات الأنتاج السابقة والآبار الأستكشافية والطرق التجريبية والمعادلات الرياضية ، كما يتم أستخدام طريقة تقدير الغاز المستقبلي من خلال كمية النفط المستكشف ، أو طريقة التقدير الحجمي لأحتياطي الغاز الكامن.

وقد كان هناك دائماً تفاوت في (الأحتياطي المؤكد) و(الأحتياطي الكامن) حتى في حالة الحقول المنتجة في الولايات المتحدة، حيث بالأعتماد على مصادر المعلومات فأن تقديرات الاحتياطي الكامن المتبقي تتراوح بين 650-5000 Tcf ، أما الأحتياطي المؤكد في عام 2000 فقد كانت 1050 Tcf في الولايات المتحدة و 170 Tcf في كندا وبعكس المكامن النفطية التي يوجد 80% منها في دول أوبك ، فأن أغلب مكامن الغاز الطبيعي موجودة في الأتحاد السوفيتي السابق ، الشرق الأوسط ، الشرق الأدنى ، أفريقيا ، أمريكا الشمالية ، أمريكا الوسطى والجنوبية ، وأوربا.

ووفقاً لأحصائية قام بها Energy Information Administration في العام 2006 كانت الأرقام التقديرية للأحتياطي المؤكد للغاز الطبيعي كالآتي:

  1. روسيا 1,688 Tcf.

  2. أيران 944 Tcf.

  3. قطر 910 Tcf.

  4. المملكة العربية السعودية 244 Tcf.

  5. الأمارات العربية المتحدة 213 Tcf.

  6. الولايات المتحدة الأمريكية 193 Tcf

   7. نيجيريا  185 Tcf.

  8.  الجزائر 162 Tcf.

  9.  فنزويلا  152 Tcf .

 10. العراق  112 Tcf.

     وتمتلك شركة Gazprom الروسية حوالي ثلث أحتياطيات الغاز الطبيعي وتنتج حوالي 80% من الغاز الطبيعي الروسي ، وتُدير هذه الشركة 43 محطة كبس Compressor Station وحوالي 155 ألف كم من أنابيب الغاز الطبيعي ،  وتعتبر روسيا أكبر منتج ومصدر ومُستهلك للغاز الطبيعي ، حيث تُنتج حوالي 21 Tcf سنوياً تستهلك منها 14.5 Tcf وتُصدّر الباقي. 

أما قطر فهي دولة رائدة أيضاً في أحتياطيات الغاز الطبيعي ، وتتساوى في ذلك مع أيران تقريباً ،  حيث تمتلك حقل الشمال العملاق ، أما أيران فلديها حقل بارس الشرقي الذي يقع على حدود قطر.

مستقبل الغاز الطبيعي:

من الواضح جداً أن القرن التاسع عشر  كان قرن الفحم الحجري والذي ساهم بشكل كبير في نشوء الثورة الصناعية في أوربا ، أما القرن العشرون فقد كان قرن النفط الذي كان المصدر الرئيسي للطاقة والذي أدى الى نمو الأقتصاد العالمي ، ومن الملاحظ دائماً أن حاجة الأقتصاد العالمي الى الطاقة في تزايد مستمر ، فقد توقع بعض الخبراء حصول عجز كبير ومستمر في أمدادات الطاقة يبدأ في عام 2010 وحصول أزمة طاقة حقيقية وجدية.

وللخروج من هذه الأزمة ، يجب الأنتقال الى أستخدام الغاز الطبيعي ليس لأهميته الأقتصادية فحسب ، بل لأهميته في الحفاظ على البيئة ، ففي نهاية القرن العشرين أخذ الغاز الطبيعي مكان الفحم كمصدر ثان للطاقة بعد النفط ، ففي عام 2000 كان أستهلاك الطاقة العالمي كالآتي: 39% نفط – 23% غاز طبيعي – 22% فحم حجري ويتوقع أن يكون التحول تدريجياً من النفط الى الغاز الطبيعي بداية القرن الحادي والعشرين. وذلك لن يتحقق بسبب الأعتبارات البيئية فحسب بل بسبب التطورات التكنلوجية.

أن الولايات المتحدة تمتلك أكبر أقتصاد في العالم ولذلك فهي المستهلك رقم 1 للطاقة في العالم ، ويمكن ملاحظة أن سعر الغاز الطبيعي قد زاد في العقود الثلاثة الأخيرة بسبب زيادة الطلب على الغاز الطبيعي في الولايات المتحدة وتتوقع دراسات الطاقة أن يزيد الطلب السنوي للطاقة بين عامي 2010-2020 بنسبة 30% حيث سيصعد أستهلاك الغاز الطبيعي بنسبة 60% أي بزيادة حوالي 35 Tcf ، وهذا يعني أن حصة الغاز الطبيعي من الطاقة ستصعد من 23% الى أكثر من 28% ، لذا يصبح من الواضح أن الغاز الطبيعي سيصبح مصدر الوقود الأبرز في الأقتصاد العالمي ، أما ما يسمى بمصادر الطاقة البديلة فسوف يكون لها القليل من التأثير على الغاز الطبيعي.

 

المصادر:
1. Fundamentals of Natural Gas Processing.
2.
Natural Gas Engineering Handbook
3.
Natural Gas Production Engineering, Dr. Adel Salem

4.  الغاز الطبيعي – تأليف خالد جبر حمد يوسف

Natural Gas Processing

معالجة الغاز الطبيعي

Natural Gas Processing


Natural Gas Processingأن الغاز الطبيعي يُنتج من آبار النفط أو الغاز ويتكون من مئات العناصر والمركبات ، ويكون عادة ً بسرعة عاية ، مضطرب الجريان ، ويتألف هذا المزيج عادة ً من السوائل الهيدروكاربونية liquid hydrocarbons والغازات ، والماء الحر Free Water في بعض الأحيان بعض المواد الصلبة كالطين والرمل . ويتوجب معالجة هذا المزيج فور وصوله الى السطح.

أن المعالجة في الحقل تتكون من أربع مراحل رئيسية:

     1. عزل الغاز عن السوائل مثل : النفط crude oil – المكثفات الهيدروكاربونية Hydrocarbon Condensates – الماء – المواد الصلبة (إن وجدت).

     2. معالجة الغاز لأزالة السوائل الهيدروكاربونية المتكثفة القابلة للأستخلاص.

     3. معالجة الغاز لأزالة بخار الماء المتكثف.

     4.  معالجة الغاز لأزالة المركبات الأخرى غير المرغوبة مثل كبريتيد الهيدروجين ، وثاني أوكسيد الكربون.

وسنتكلم في هذا الموضوع عن عزل الغاز بشكل موجز ، حيث يمكنكم الأطلاع عليها بشكل تفصيلي في موضوع محطات عزل الغاز الطبيعي.

 عمليات الفصل (العزل) Separation of Gas & Liquids :

  أن عملية العزل هي أول وأهم عملية في عمليات المعالجة في الحقل ، أن تركيب ومكونات المائع سيُحدد نوع وحجم العازلة التي سيتم أختيارها. بالأضافة الى الضغط الذي يكون مفتاحاً أساسياً في أختيار العازلة ، كما أن العازلات تستخدم في مواقع أخرى مثل محطات الكبس Compressor Stations ووحدات التجفيف Dehydration units ووحدات تحلية الغاز Gas Sweetening Units ، وتكون لها العديد من الأسماء مثل : separator scrubber knockout drum ولكنها كلها تستخدم لنفس الغرض وهو فصل السوائل من الغاز. ولكن ما هو الفرق بين هذه المصطلحات؟

مصطلح Separator : لعزل السوائل المنتجة عن الغاز ، وتكون مصممة لمعالجة كميات كبيرة.

أما مصطلح KO Drum : فيدل على وعاء يستعمل لأصطياد الماء ، أو السوائل من الغاز. وفي بعض الأحيان عزل كل السوائل (الماء ، النفط ، ..ألخ) من أسفل الوعاء وخروج الغاز من أعلاه.

أما Gas Scrubber فيدل على الوعاء الذي يتعامل مع كميات قليلة من السوائل ، حيث يعمل على أستخلاص السوائل من الغاز وتكون أجزائها الداخلية مشابهة للعازلات.

ولكن بشكل عام فأن كل الأوعية المذكورة يجب أن تراعي الشروط التالية:

(1) أن تحتوي على:

     (أ) قسم الفصل الأساسي Primary Separation Section .

    (ب) قسم الفصل الجذبي Gravity Settling Section  .

    (ج) مستخلص الرذاذ Mist Extractor .

    (د) مخرج الغاز Gas Outlet .

    (هـ) منطقة تجمع السوائل Liquid Settling Section .

    (و) مخرج النفط Oil Outlet .

    (ز) مخرج الماء Water Outlet (بالنسبة للعازلات ثلاثية الطور).

(2) أن تكون ذات سعة مناسبة لأحتواء كميات السوائل.

(3) أن تكون ذات قطر وارتفاع مناسبين للسماح بفصل كامل للسوائل من الغاز وضمان عدم وصول أنغمار مستخلص الرذاذ بالنفط.

(4) وجود وسائل سيطرة على مستوى السائل Level Controller ، أما بالنسبة للعازلات ثلاثية الأطوار فيجب أن تحتوي على مسيطر مستوى للحد الفاصل بين الماء/النفط oil/water interface liquid level controller.

(5) صمام السيطرة على الضغط backpressure valve على خط خروج الغاز gas outlet للحفاظ على ضغط العازلة.

(6) صمامات الأمان Pressure relief valves .

 

 أن العازلات تصمم لأداء الوظائف الأساسية التالية:

   – إحداث عزل الأطوار الأساسي لأغلب السوائل الهيدروكاربونية من الغاز.

   – الفصل الأضافي للسوائل العالقة في الطور الغازي من خلال مستخلص الرذاذ Mist Extractor.

   – عزل قطرات الغاز المذاب العالقة بالطور السائل.

   –  خروج الغاز والسائل على شكل طورين منفصلين وعدم حدوث تداخل في الأطوار.

 

 مبادئ العزل Principles of Separation :

 أن عمل أغلب العازلات مبني على العزل الجذبي أو العزل بالقوة الطاردة المركزية. أن العازلة يتم أنشاءها بطريقة تضمن الخصائص التالية:

 – أن تحتوي على أداة طرد مركزية Centrifugal inlet device حيث يحصل العزل الأولي للغاز والسوائل. حيث تقوم بجعل السائل الداخل يتحرك بشكل دوراني إعتماداً على  معدل التدفق مما يؤدي الى تجمع قطرات السائل الى اسفل الوعاء (قسم التجميع Settling section).

 – أن تقوم بتجهيز مقطع عزل كبير بارتفاع وعرض مناسبين للسماح لقطرات السائل بالخروج من الطور الغازي مع مقطع مناسب لتجميع السوائل. وهذا الأمر يسمح  للسوائل بالنزول الى مقطع تجميع السوائل ، كما أن أستخدام بعض التراكيب الميكانيكية الداخلية التي تعزز عملية العزل. ويحصل في بعض الأحيان حالة من عدم الأستقرار بسبب ورود كميات كبيرة من السوائل الخفيفة الى داخل العازلة لذا فأن وجود مساحة كبيرة سيمنع حدوث حالة الحمل الأضافي Carry Over مع الغاز  الخارج. 

 – أن يتم تجهيزها بمستخلص الرذاذ قرب مخرج الغاز gas outlet لتجميع القطرات الصغيرة للسائل التي لم تستقر بفعل الجاذبية حيث أن هذه القطرات سيتم أصطيادها فتتجمع ويصبح حجمها كبيراً مما يؤدي الى سقوطها في مقطع تصريف السوائل ، علماً أنه يقوم بتصريف حوالي 99,9% من السوائل.

 – أن يتم تجهيزها بمسيطر مستوى وصمام سيطرة للمستوى Liquid Level Control & Control Valve مع صمام أمان safety valve، مقياس ضغط Pressure gauge، 

    زجاجة رؤية Sight Glass . حيث أن صمام السيطرة على السوائل سيمنع ظاهرة الحمل الأضافي التي تم شرحها أعلاه.

 

  العوامل المؤثرة على العزل :

  – الضغط التشغيلي للعازلة. حيث يتم تحديد الضغط المثالي للعازلة الذي يضمن أعلى أنتاجية من السوائل الهيدروكاربونية ويتم تحديده من خلال الفحوصات الأنتاجية.

  – الحرارة التشغيلية للعازلة.

  – مكونات المائع الداخل.

 أن التغير في أي من هذه العوامل سيؤدي الى تغيير كمية النفط أو الغاز الخارجة من العازلة ، حيث أن زيادة الضغط التشغيلي أو تقليل الحرارة سيؤدي الى زيادة السائل الموجود في العازلة ، حيث أن هناك نقاط مُثلى Optimum Points لكلا الحالتين. وقد تم مؤخراً الأستعانة ببرامج الحاسوب لأيجاد الضغط المثالي والحرارة المُثلى للعازلة لكي تُحقق أعظم أستخلاص للسوائل maximum liquid recovery . في بعض الأحيان لا يكون عملياً التشغيل بالظروف المثالية لأنها قد تسبب خسائر في الغاز.

 

أن الخواص الكيميائية والفيزيائية للنفط والظروف التشغيلية من ضغط وحرارة سيُحدد كمية الغاز المُذاب في النفط. وبالتالي كمية الغاز المتحرر من النفط كدالة لتغير الضغط والحرارة. أن حجم الغاز الذي يتم إزالته من النفط في العازلة يعتمد على:

    (1) الخواص الفيزياوية والكيمياوية للنفط الخام.

    (2) الضغط التشغيلي.

    (3) الحرارة التشغيلية.

    (4) معدل التدفق.

    (5) حجم العازلة.

  أن حجم التدفق في العازلة يحدد زمن المكوث Retention Time للنفط ، ويكون الزمن المثالي للمكوث هو (1-3) دقيقة للحصول على عزل مثالي وعدم حصول الرغوة ، أما في حال حصول الرغوة فأن زمن المكوث قد يصبح (5-20) دقيقة إعتماداً على ثبات الرغوة وتصميم العازلة.

وتتضمن التصاميم الحديثة العديد من التراكيب الداخلية التي تضمن عدم حدوث الرغوة ، وعدم الأبقاء على غاز غير مذاب ، وكسر فقاعات الرغوة.

 

Adsorption & Natural Gas Treatment part.2

الأمتزاز وكيفية الأستفادة منه في معالجة الغاز الطبيعي – ج2

 المهندس عباس فاضل عبدي


تقسم المواد المازة التجارية الى أربعة أقسام رئيسية:-

 1-الزيولايت ذو المناخل الجزيئية Molecular sieve zeolites

 2-الكاربون الفعال Activated carbon

 3-الآلومينا الفعال  Activated alumina

  4-السليكا جل  Silica gel

 1- الزيولايت ذو المناخل الجزيئية Molecular sieve zeolites

لاحظ العالم السويدي (Baron Cronstedt) في منتصف القرن الثامن عشر بأن هناك معادن معينة عند تسخينها فأنها تنصهر ثم تغلي وسماها بالزيولايت. وتعني Zein  (الذي يغلي) و lithos (الحجر) أي الحجر الذي يغلي.

والزيولايت من نوع المناخل الجزيئية عبارة عن سليكات الالمنيوم البلورية للصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والمغنسيوم ويمكن ان تكون مواد طبيعية أو صناعية .

والمناخل الجزيئية هي مواد تختلف عن الانواع الاخرى من المواد الممتزة مثل الكاربون الفعال والالومينا الفعال والسليكا جل في انها تعتبر مواد بلورية (crystalline) , تركيب الزيولايت يحتوي على قنوات للمسامات ومن فراغات وفجوات مرتبطة والتي يحتل بالايونات الموجبة (cations) وجزيئات الماء, هذه الجزيئات الموجبة تكون متحركا عموما ويمكن ان تتبادل . وللزيولايت أنتقائية عالية بسبب انها تفصل الجزيئات بناءا على حجم الجزيئة والقطبية للجزيئة . وعرفت لحد الان 150 نوع زيولايت صناعي و 40 نوع زيولايت طبيعي وهي مواد مقاومة لدرجات الحرارة العالية.

 من أنواع الزيولايت الطبيعية: chabazite,mordenite,clinoptilolite,philipsite

 ومن أنواع الزيولايت الصناعية (المناخل الجزيئية): النوع   A, النوع  X , والنوع  Y .

Zeolites

النوع A: ولها فتحة مسام بقطر  * 4A°   او ما يعادل: ( 0.4 nm  أو 10 اس (-8) cm) وتركيبها الكيميائي:                                                          

                                           [( AlO2)12 (SiO2)12] x H2O12Na

بإضافة الكالسيوم إلى الصوديوم في المعادلة السابقة نحصل على النوع التجاري ذو فتحة مسام بقطر 5Aº:

        Ca5Na2 [(AIO2)12(SiO2)12] x H2O  

 وبتبديل الصوديوم في المعادلة السابقة بالبوتاسيوم نحصل على النوع التجاري ذو فتحة مسام بقطر 3Aº  .

    النوع X :

ولها فتحة مسام بقطر بقطر 10Aº وتركيبها الكيمياوي هي :

 Na86[(AIO2)86(SiO2)106]  x H2O

 ويقابل المنخل الجزيئي من نوع  13X .

 النوع  Y:

ويشابه النوع  X  ويستعمل في اغراض التكسير الحراري (العوامل المساعدة) .

    إن عملية الفصل بالمناخل الجزيئية يتم بطريقتين :-

أ-الفصل حسب حجم الجزيئة: عندما يمرر غاز او سائل خلال المناخل الجزيئية , فان الجزيئات الاصغر قطرا من مسامات الزيولايت سوف تدخل فقط ويمتز , اما الجزيئات الكبيرة فلا تدخل .

 مثال : خليط من بارافين اعتيادي وبارافين متفرع , فأنه سوف يمتز البارافين الاعتيادي فقط عند استعمال النوع (5Aº) , نفس النتيجة يتم الحصول عليها          لخليط ( N2-O2) .

 ب- الفصل حسب قطبية الجزيئة : عندما يكون الغاز او السائل مؤلفا من جزيئات صغيرة فأن الفصل بالحجم يكون مستحيلا . ففي هذه الحالة فان المناخل الجزيئية تميل الى أمتزاز الجزيئات حسب القطبية العالية .

 مثال: من السهل تجفيف الهايدروجين من الماء باستعمال النوع (4Aº) على الرغم من كون جزيئات الماء اكبر من الهايدروجين فأنها سوف يمتز تلقائيا (حسب قطبيتها العالية).

 2-الكاربون الفعال Activated Carbon:

     activated carbon يصنع الكاربون الفعال من المود المحتوية على الكاربون مثل الفحم: الخشب والليكنايت والنسيج النباتي التفحم وقشور جوز الهند . تتكون طريقة التصنيع من مرحلتين:التفحيم والتنشيط. تشمل طريقة التفحيم التجفيف والتسخين , والهدف هو أزالة عدة مركبات جانبية غير مرغوبة من المادة الاولية كالقطران ((tar وهيدروكاربونات أخرى . تسخن المادة أثناء عملية التفحيم الى (400-600ºC) في جو خال من الاوكسجين وبسبب أن هذه المادة لاتكون مساميا فأنها تحتاح الى تنشيط بمعاملتها مع مواد كيمياوية ككلوريد الزنك وحامض الفسفوريك قبل عملية التفحيم ثم أكسدتها عند درجات حرارة تزيد عن (700 ºC) لتكوين نظام مسامي دقيق.

   وتم في السنوات الاخيرة صنع كاربون بنظام مسامي ضيق لحجم المسام وبقطر مسام (0.6nm) تقريبا وسمي هذا النوع من الكاربون بكاربون المناخل الجزيئية (Carbon Molecular Sieve) وذلك بعد أختيار المادة الاولية المناسبة وضبط عملية التنشيط.

   أن الكاربون الفعال له مساحة سطحية عالية لوحدة الوزن يتراوح من (300-1500 m²/g) وحجم مسام يتراوح من (0.7-1.8 cm³/g) , والكاربون الفعال المصنع من فحم الكوك البترولي يمكن أن يكون له مساحة سطحية تقريبا (m²/g 3000 ) .

  هنالك نوعين مختلفين من الكاربون الفعال تم تمييزهما تجاريا:

1- كاربون الطور السائل أو كاربون أزالة الآلوان ويكون على شكل مسحوق وله مساحة سطحية حوالي   (300 m²/g) , وحجم مسام (3 nm) أو أكبر , وستعمل لازالة المركبات العضوية من مياه الفضلات الصناعية.

2- كاربون طور البخار أو الغاز ويكون على شكل حبيبات خشنة أو كروية وله مساحة سطحية من (800-1200 m²/g) وحجم مسام أقل من (3 nm) ويستعمل في أستخلاص المذيبات العضوية .

-الالومينا الفعال Activated Alumina

   Activated Aluminaيعتبر الالومينا الفعال غير متبلورا (Amorphous) والذي يكون تركيبه الكيمياوي (Al2O3) , وهو معدن ابيض اللون أو بلون اشبه بالقصدير ومظهر طباشيري و وله مساحة سطحية تتراوح من (200-400 m²/g) وتحتوي على مسامات بأقطار من (2-5 nm) , ويجهز المنتج على شكل حبيبات .  وبسبب كون اللالومينا الفعال من المواد الهايدروفيلية فأنها تجذب الماء بشكل عالي ولكن ليس بقوة زيولايت المناخل الجزيئية .

  ويمكن للالومينا الفعال تجفيف الغازات الى اقل من  1ppm  محتوى رطوبة .

Natural Gas Specifications

  المواصفات القياسية للغاز الطبيعي في السوق العالمية

يجب أن الغاز الطبيعي مطابقاً لمواصفات قياسية معينة ، والتي تم تحديدها من قبل المستهلكين وخاصة الحد الأعلى لمحتوى الغازات الحامضية Acidic gases والكبريت sulfur ، الأوكسجين وثاني أوكسيد الكربون ، بخار الماء ، والهيدروكربونات القابلة للتسييل. بالإضافة الى بعض المواصفات التي تتطلب الحد الأدنى مثل القيمة الحرارية.

أن أهم معيارين للمواصفات القياسية المطلوبة في السوق العالمية للغاز هي الحرارة والضغط ، حيث يتم قياس أغلب المواصفات القياسية تحت ظرفين قياسين من الحرارة والضغط وهما:

  1.    1. المقياس العالمي: في درجة 32̊ F وضغط 700 mmHg.

      2.     المقياس الصناعي للغاز الطبيعي: في درجة حرارة 60 ̊ F وضغط 14.7 psia.

وفقاً للمواصفات القياسية العالمية فأن الغاز المثالي سيكون كالآتي: 

   –  أن 1 gmole سيشغل 22.4 لتراً.

   –   أن 1 Kgmole سيشغل 22.4 متر مكعب.

   –   أن 1 Ibmole سيشغل 22.4 قدم مكعب.

 

      هذه المواصفات القياسية تكون كالآتي:

 – أن يكون الغاز خالياً من الرمل – الغبار – الشمع Wax – النفط الخام Crude Oil – الشوائب والملوثات ، أو أية مواد أخرى قد تجعله غير مجدي أقتصادياً ، أو قد يسبب الأضرار للأشخاص والمعدات .

 – أن تكون قيمته الحرارية 36 MJ/m3.

 – يجب أن لا تزيد نسب المواد التالية عن النسب المؤشرة أزائها: كبريتيد الهيدروجين ( 23 mg/m3 or 16.5 ppm v/v) – نسبة الكبريت الكلي 115 mg/m3   أما ثاني أوكسيد الكاربون 2% نسبة حجمية – بخار الماء 65 mg/m3 أو ما يعادل 88 ppm نسبة حجمية.

 – يجب أن لا يزيد محتوى الماء عن 4 Ib/MMscf .

 – يجب أن لا تزيد درجة حرارته عن 49°C

    ولكن ما هو تأثير وجود بعض الشوائب في الغاز الطبيعي؟

قبل الأجابة على هذا السؤال يجب أن نعرف أن الغاز الطبيعي يمر بعدة مراحل:

  1.     إزالة بخار الماء منه Dehydration.

  2.      إزالة الغازات الحامضية Acidic gases وهي  (H2S – CO2)

  3.     فصل الهيدروكربونات الثقيلة منه.

 

 تأثير بخار الماء:

وهو أحد الشوائب الشائعة في الغاز الطبيعي ، ولكن الحالة السائلة منه تكون أكثر ضرراً حيث أنها تسرّع من التآكل بوجود غاز H2S ، أما الهيدرات الصلبة فأنها تسبب أنسداد الصمامات والأنابيب.

تأثير غازي H2S و CO2:

كلاهما مضر وخاصة ً H2S الذي يسبب التسمم عند أحتراقه ، مما يؤدي الى تكون SO2 و SO3 وهما مصدر أزعاج للمستهلكين. أما غاز CO2 فيؤدي الى تقليل القيمة الحرارية للغاز.

الهيدروكربونات السائلة:

حيث أن وجودها غير مرغوب وخاصة ً في الغاز المستعمل كوقود في المشاعل Burners. بالأضافة الى أن هناك مشكلة جدية في التعامل مع تدفق ذي طورين : سائل وغاز.

 

المقال مترجم من كتاب GPSA 2005 “Gas Processors & Suppliers Association”

 

Liquefied Natural Gas LNG

الغاز الطبيعي المُسال

Liquefied Natural Gas LNG

المهندس حمادة عمر


الغاز الطبيعي المسال (بالإنكليزية: Liquefied natural gas أو LNG) هو غاز طبيعي تمت معالجتة وإسالته بالتبريد. يتم استخراج الغاز من حقول النفط والغاز ثم ينقل عبر أنابيب خاصة إلى منشأة المعالجة حيث تتم عمليات معالجة إضافية, تبريد, وإسالة الغاز تحت الظروف الجوية.

بدأت فكرة إسالة الغاز عام 1914 في الولايات المتحدة الأمريكية كبراءة اختراع وفي عام 1917 قامت بريطانيا بأول عملية تجارية غرب فيرجينيا إلا أن الاستغلال الفعلي للغاز أخذ مجراه عندما وقعت بريطانيا عقداً مدته خمسة عشر عاماً مع الجزائر عام 1961 لتزويد الأولى بأقل من حوالي مليون طن من الغاز الطبيعي المسال سنوياً. بعد ذلك انتشرت عمليات الغاز المسال في أنحاء العالم تدريجيا حتى وصلت إلى مايقارب 40 ميناء للغاز المسال حاليا وشملت بلدانا عربية مثل سي جاز بمصر, قطر غاز وراس جاز بقطر, ويمن ال ان جي في اليمن

  خصائص الغاز المسال

يحفظ في الصورة السائلة عند درجة حرارة 161.5 مئوية تحت الصفر والضغط الجوي تقريبا.

كثافتة حوالي 0.4 كجم\م3 عندما يكون سائلا, عندما يصبح غاز ويزداد حجمه حوالي 600 مرة عن حالته السائلة.

ليس له طعم, لون, ولا رائحة. يمكن الاستدلال على تسربه إلى الجو المحيط من السحب أو الغيوم الناشئه بالقرب من مكان التسرب بسبب امتصاصه لحرارة الجو وبالتالي تكثف بخار الماء في الهواء على صورة سحب.

غير سام ولكنه يسبب الاختناق.

يسبب تهشم المعادن, البلاستيك, المطاط وأي مواد كان يتوقع انها مرنه أو لدنة في الظروف العادية لتصبح أشبه بالزجاج المحطم.

يسبب حروقا باردة (تدعى لسعة الصقيع) إذا ما لامس الجسم بسبب فرق درجة الحراة الهائل بين الجسم, الغاز المسال.

يسبب انفجارا باردا (لا احتراق فيه) عند ملامسته للماء وتسمى هذه الظاهرة المرحلة الانتقالية السريعة.

طاقة احتراقة حوالي 49 ميغاجول\كجم وهي نظيفة جدا مقارنة بباقي مواد الاحتراق النفطية مثل الديزل والبنزين ويعتبر الميثان المكون الرئيسي فيه.

 لماذا الغاز المسال؟

يعتقد البعض ان الغاز يمكن استخدامه كوقود في حالته السائلة وهذا خطأ ولكن السبب الحقيقي وراء إسالة الغاز هو تسهيل عملية نقله فقط. أثبتت الدراسات والأبحاث الاقتصادية أن تكاليف نقل الغاز في الحالة السائلة عبر البحار والمحيطات أقل كلفة بكثير منها عن نقله في الحالة الغازية. السبب يعود إلى أن الغاز المسال (غالبا الميثان) يأخذ حيزا أقل بحوالى 600 مرة منه في الحالة الغازية. وفي حالة التفكير بضغط الغاز في الحاويات البحرية بهدف تقليل الحجم فسيتوجب تصميم الجدران الحاوية بسماكة كبيرة كافية لتحمل ضغط الغاز وبالتالي تشكل عبئا ثقيلا على السفن. أما الغاز المسال ومع أن كثافته أكثر من كثافة الغاز الطبيعي بكثير إلا أنها تظل أقل بكثير من كثافة الفولاذ مثلا والذي يستخدم في تصميم الحاوية عند الضعط الجوي

 عمليات المعاجة والإسالة

يمكن تلخيص العمليات اللازمة لإنتاج الغاز الطبيعي المسال كما يلي:

أولا يمرر الغاز المستخرج من الأرض عبر أنابيب لنقله إلى مركز المعالجة.

تبدأ معالجة الغاز عن الظروف القياسية (غالبا مايكون منضغطا في حرارة الجو العادية) بإزالة المواد الغير لازمة والمواد التي قد تشكل ضررا على المنشاءة والبيئة. مثل هذه المواد الماء, الزيوت النفطية, الغازات والمواد الهيدروكربونية المتكثفة, غاز ثاني أكسيد الكربون لكون هذه المواد مسببا في انسداد أنابيب التبريد فيما بعد (لأنها جميعا ستتجمد وتصبح مواد صلبه قبل الوصول لدرجة تبريد وتسييل الغاز بكثير).كذلك غاز كبريتيد الهيدروجين والذي تم حضره دوليا (غاز سام ويسبب المطرالحمضي) والزئبق لأنه يتسبب في تاكل وانهيار الاواني والانابيب المصنوعة من الالمنيوم.

بعدها تبدأ عملية تبريد الغاز على مراحل وهنا تختلف طرق التبريد من شركة لأخرى وحسب طبيعة الموقع والجدوى الاقتصادية. في الغالب تبدأ عملية التبريد بمبردات البروبان (التي يتم تبريدها بالماء أولا ثم بغاز البروبان نفسه). يتم فصل بعض الغازات المكونة للغاز الطبيعي وفقا لدرجة غليانها مثل الميثان, الإيثان, البروبان, البيوتان, البنتان وماعلاه ويفاد من بعضها في عملية التبريد ومن البعض الاخر كوقود ضمن المنشأة. الجدير ذكره أن غاز البنتان ومافوقه تعتبر غازات ثقيلة ويجب فصلها كي لا تتسبب في عملية التجمد والانسداد. يصبح الغاز الطبيعي المضغوط أصلا في درجات حرارة حوالي 36 تحت الصفر.

تأتي المرحلة الثانية من التبريد وهي الأهم حيث يبرد الغاز أكثر فأكثر بمبردات غازية مستخلصة من نفس الغاز الطبيعي عادة مثل المبرد المختلط والمكون من خليط من غاز الايثان والبروبان. في هذه المرحلة يصبح الغاز الطبيعي المضغوط نسبيا باردا في درجات أدنى من 150 تحت الصفر.

بمجرد تحرير الغاز المضعوط عبر ما يسمى صمام طمسون ينخفض ضعطه حتى يقترب من الضغط الجوي وبسبب كفاءة العزل الحراري يحدث تحول في الطاقة (قانون الغاز المثالي) وتنخفض درجة الحرارة حتى حوالي 158 تحت الصفر وهي قريبه جدا من درجة الإسالة. في الحقيقة يكون الغاز قدا أصبح سائلا عند هذه الدرجة لكونه مايزال تحت ضعط أرفع من الضغط الجوي بقليل. تحدث أخيرا عملية الإسالة الطبيعية في إناء يعرف بإناء التبخير النهائي حيث يهبط ضغط الغاز للضغط الجوي تقريبا وتهبط معه درجة الحراة إلى -161.5 ويصبح الغاز عندها سائلا يمكن ضخه إلى خزانات تبريد ذات عزل حراي عالي الكفاءة كما يمكن ضخه فيما بعد إلى حاويات النقل فيما بعد (سفن بحرية في الغالب).

 شركات الغاز المسال

تعتبر قطر أكبر مصدر للغاز الطبيعي المسال في العالم بينما تعتبر الجزائر أول منتج له. وفي نهاية العام 2009 يتوقع ان تبدأ الشركة اليمنية للغاز الطبيعي المسال أو إنتاج لها. فيما يلي بعض الشركات المنتجة مع متوسط إنتاجها السنوي:

نورث ويست: 4.4 مليون طن للعام

سي جاز: 5.5 مليون طن للعام

الشركة اليمنية للغاز الطبيعي المسال:6.7 مليون طن للعام

تانجو: 7.6 مليون طن للعام

ساخالين:9.6 مليون طن للعام

قطرغاز: 15.6 مليون طن للعام

راسجاز قطر: 15.6 مليون طن للعام

Degassing Stations GOSP

  محطات عزل الغاز الطبيعي Degassing Stations

رائد العبيدي


ما هي عملية العزل؟

يكون التدفق من البئر بطورين سائل وغاز وتحت ضغط عال, ويكون قسم من الغاز حراً في حين يكون الجزء الآخر مذاباً في السائل , يجب تخفيض ضغط وسرعة تدفق النفط الخام للحصول على فصل مستقر.. وذلك من خلال أدخال النفط الى محطة العزل gas-Oil Separator Plant GOSP وتخفيض الضغط الى الضغط الجوي من خلال عدة مراحل من العزل.
تبعاً لمقدار تخفيض الضغط فأن بعض المركبات الهيدركاربونية الخفيفة الثمينة في النفط ستفقد الى الغاز , لذا تعتبر محطة العزل هي المرحلة الأولى في سلسلة طويلة من المراحل لمعالجة النفط الخام وذلك للسماح للقسم الأكبر من الغاز للتحرر من هذه المركبات الهيدروكاربونية الثمينة وبالتالي زيادة أستخلاص النفط.
يختلف النفط المنتج من البئر من حقل الى آخر ليس بسبب خصائصه الفيزياوية فقط ، بل بسبب كمية الغاز والماء المالح الذي يحتويه. ففي بعض الحقول لا ينتج الماء أو الأملاح مع النفط .
أن النفط عالي الضغط يحتوي على كمية كبيرة من الغاز الحر أو المصاحب والذي يرافق النفط الخام من رأس البئر الذي سيصل الى محطة العزل GOSP ، وفي العازلة ينفصل النفط عن الغاز ويستقر أسفل العازلة أما الغاز الأخف من النفط فسيكون في الجزء العلوي . أن النفط الذي يكون ذو  GORعالي يجب أن يمر خلال العديد من مراحل العزل.

لغرض التعرف على عملية العزل يجب التعرف على المجموعات الرئيسية الثلاث المكونة للنفط:
1. المركبات الخفيفة: التي تتكون من الميثان C1 والأيثان C2.
2. المركبات المتوسطة: وتتكون من مجموعتين فرعيتين هي (البروبان/البيوتان) – و(البنتان/الهكسان).
3. المركبات الثقيلة وتبقى مع النفط وهي C7.

  وجل ما نبتغيه من عملية العزل يتجسد في النقاط التالية:
1. عزل الغازات الخفيفة من النفط مثل C1 – C2.
2. زيادة كفاءة أستخلاص المركبات المتوسطة من النفط الخام.
3. الأبقاء على المكونات الثقيلة في النفط (الطور السائل).

ولتحقيق هذه الأمور فأن بعض الهيدروكاربونات في مجموعة المركبات المتوسطة ستفقد الى الطور الغازي. ولغرض تقليل هذا الفقدان وزيادة أستخلاص السائل هناك ميكانيكيتان يجب القيام بهما :

1. الفصل التفاضلي أو المحسّن Differential or Enhanced Separation.
2. الفصل المتوازن Flash Equilibrium Separation

ما هي محددات الضغط داخل العازلة؟

في حال أرتفاع الضغط داخل العازلة فأن هذا سيؤدي الى بقاء المكونات الخفيفة في الطور السائل ومن ثم فقدانها داخل الخزان عند خزن هذا النفط فيه. وإذا كان الضغط واطئاً نسبياً فأن هذه المكونات الخفيفة سوف تكون موجودة في الطور الغازي.
أن ميل أي عنصر الى التحول الى الطور الغازي يعتمد على ضغطه الجزئي partial Pressure والذي يعـّرف على أنه عدد جزيئات هذا المركب في الطور الغازي مقسوماً على العدد الكلي جزيئات كل المركبات مضروباً في ضغط الوعاء وكالآتي:

(عدد جزيئات المركب في الطور الغازي/ العدد الكلي لجزيئات كل المركبات)X ضغط الوعاء Vessel Pressure
لذلك إذا كان ضغط الوعاء عالياً فأن الضغط الجزئي للمركب سوف يكون عالياً نسبياً وستميل جزيئات هذا المركب الى الطور السائل .
والمشكلة أن أغلب هذه الجزيئات هي من الهيدروكاربونات الخفيفة (الميثان – الأيثان – البروبان) والتي لها ميل كبير للتحرر من الطور السائل في الخزان (الضغط الجوي) ، ووجود هذا العدد الضخم من الجزيئات يؤدي الى ضغط جزئي واطيء الهيدروكاربونات المتوسطة مثل (البيوتان – البنتان – الهبتان) والتي يكون ميلها للتحرر في الخزان حساس تجاه التغيرات الطفيفة في الضغط الجزئي. وهكذا فأن الحفاظ على الجزيئات الخفيفة في خط تغذية الخزان Tank feed يمكننا من أنتزاع كمية صغيرة منها كسوائل. ولكننا سنفقد الكثير من جزيئات المركبات المتوسطة الى الطور الغازي.

في الفصل التفاضلي يتم فصل الغازات الخفيفة بشكل تدريجي وكامل من النفط خلال عدة مراحل من العزل وتقليل الضغط. أن ما يميّز عملية الفصل هذه هي هو فصل الغازات الخفيفة مع تحررها مباشرة ً بسبب تخفيض الضغط.وبتعبير آخر فان المركبات الخفيفة لا تتلامس مع المركبات الأثقل بل تجد لها طريقاً الى الخارج.

أما الفصل المتوازن فتتحرر الغازات من النفط وتبقى في تماس مع الطور السائل. وسيحدث توازن ثرموداينميكي بين الطورين ويتم الفصل في الضغط المطلوب.

ما هي محطات العزل؟
تعتبر محطات عزل الغاز الطبيعي أول حلقات العملية الأنتاجية للنفط الخام Crude Oil عبر سلسلة طويلة من المراحل منذ لحظة خروجه من البئر ولحين خروج النفط والغاز الطبيعي عبر منافذ التصدير أو المنتجات الأخرى من المصافي Refineries أو معامل معالجة الغاز LPG Plants.

ومحطات عزل الغاز الطبيعي أول ما يصل أليه النفط المنتج من رأس البئر Well Head من خلال شجرة عيد الميلاد X-mass Tree وعند دخول أنبوب الجريان الى المحطة يدخل على صمام خانق Choke valve لتحديد معدل الجريان FlowRate وقبله صمام اللارجعة Check Valve (أو صمام الأتجاه الواحد) لمنع رجوع النفط الى بالأتجاه المعاكس مع وجود مقاييس ضغط Pressure Gauges قبل وبعد هذه الصمامات ، بعدها يدخل النفط الخام الى مجمع الصمامات Manifold والذي يقوم بتوزيع النفط على العازلات وفقاً لإنتاجية كل بئر من النفط والغاز والسعة التشغيلية لكل عازلة Separator Capacity .

مكونات محطة العزل : تتكون أغلب محطات العزل من المكونات التالية:

1. حوض التقاسيم Harb: وهو مجموعة من الأنابيب مختلفة الأقطار، لكل منها أنتاجية محددة يتم تحديدها بعملية أختبار الابار ، وقد استعيض عنه الآن بالصمام الخانق Choke Valve .
2. مجمع الصمامات Manifold: وهو عبارة عن مجموعة الأنابيب والصمامات، الغرض منها تحديد كمية النفط الداخلة الى كل عازلة. أو توجيه النفط المنتج من البئر الى عازلة الأختبار أو الخزان.
3. العازلات Separators: وهي عبارة عن أوعية مختلفة الأشكال (عمودية، أفقية، كروية، الخ) الغرض منها عزل الغاز الطبيعي عن النفط.
4. أنابيب التجميع Outlet headers: وهي أنابيب التجميع الرئيسية للغاز والنفط والتي تقوم بتجميع النفط والغاز من جميع العازلات بأنبوب واحد للنفط وأنبوب آخر للغاز.
5. الخزانات Tanks: وهي أوعية اسطوانية أو كروية الشكل الغاية منها تجميع النفط المنتج من المحطة ومن ثم ضخه الى محطات المعالجة بواسطة المضخات Pumps.
6. منظومة المشاعل Flare System: وتتكون من المشاعل flares وملحقاتها مثل صناديق الحصى Gravel Box أو كوابح اللهب Flame Arrestor، بالإضافة الى وعاء Knock Out Drum لأصطياد السوائل الموجودة في الغاز والحيلولة دون أحتراقها.
7. منظومة هواء السيطرة Instrument Air system: تتكون من كابسة هواء Air Compressor وأنابيب هواء لصمامات السيطرة Control Valves.
8. منظومة مكافحة الحرائق Fire Fighting System: وتتكون من خزان ماء الحريق ومضخات الحريق وشبكة أنابيب الماء وأنابيب الرغوة المتصلة بالخزانات.

والمخطط التالي يبين مجمع صمامات مثالي:

GOSP

يلاحظ من المخطط أعلاه ما يلي:
–         هذا التصميم نموذجي لمحطات العزل ، والعازلات الموجودة فيه ثلاثية الطور 3-phase separators .
–         يمكن توجيه النفط الى العازلات الإنتاجية عبر خط الإنتاج Production header أو الى منظومة الأختبار عبر خط الأختبارTest Header .

–         وجود صمامي توقف أضطراري Emergency Shut Down valves المسماة أختصاراً ESDV تقوم بأيقاف المحطة أضطرارياً عند ورود اشارات معينة مثل LAHH وهي مختصر Level Alarm High High بالنسبة للنفط أو الماء التي تحدث عند صعود مستواهما الى أرتفاع عال ، بالأضافة الى أشارة LALL  وهي مختصر  Level Alarm Low Low
–         يجب الحفاظ على ضغط العازلة بين (50-60) psi وهو الضغط المثالي الذي يضمن عدم خسارة الغازات الخفيفة التي نخسرها في الضغوط العالية أو خسارة المكونات الثقيلة في النفط.

–         تتم السيطرة على ضغط العازلة من خلال التحكم بكمية الغاز الخارج منها ، ويتحقق ذلك من خلال صمام سيطرة على الضغط Pressure Control Valve المسمى أختصاراً PCV ويقوم بتنظيم الضغط من خلال تصريف الغاز الى محطة معالجة الغاز.
–         لزيادة الأمان يتم وضع صمام أمان Pressure Safety Valve المسمى أختصاراً PSV تتم معايرته على ضغط معين وفقاً للنفط المعالج وللحقل الذي يتم الأنتاج منه من حيث كونه مكمن ضغط عال أو ضغط واطيء.
–         أن الماء الخارج من العازلة لا يكون نقياً 100% بل يحتوي على قطرات من النفط على شكل مستحلب لذا يرسل الى وحدة معالجة الماء ليتم عزل هذه القطيرات ، ويمكن بعدها حقنه في الآبار التي توقفت عن الأنتاج.

س: الى أين يذهب النفط المنتج من محطات العزل؟

 إذا كان النفط المنتج نفط رطب يتم نقله الى محطة معالجة النفط الرطب
إذا كان حاوياً على غاز H2S ينقل النفط الى وحدات معالجة النفط Processing Unit والتي تحتوي على برج نزع Stripping Column يحتوي على صواني Trays على كل منها تراكيب أشبه بالفنجان المقلوب Bubble Caps لتضمن حدوث تلامس بين النفط وغاز الوقود ليتم تخليصه من غاز H2S والذي يسبب مشاكل تشغيلية مختلفة منها مشكلة التآكل بسبب تفاعله مع قطرات الماء الموجود في النفط مكوناً حامض الكبريتيك H2SO4.
إذا كان النفط الخام المنتج لا يحتوي على الماء أو غاز H2S ينقل مباشرة ً الى منافذ التصدير.

    س: الى أين يذهب الغاز المنتج من محطات العزل؟

   إذا كانت محطات معالجة الغاز بعيدة عن محطات عزل الغاز الطبيعي يتم نقل الغاز الى محطات كبس الغاز الطبيعي Gas Compressor Stations.    يتم إزالة قطرات الماء من الغاز الطبيعي عبر أدخاله الى وحدات تجفيف الغاز الطبيعي Dehydration Units حيث تتم معالجته من خلال تلامسه مع الكلايكول في برج تلامس Contactor.

   تذهب نسبة معينة (قليلة) الى المشعل Flare لغرض الحرق ، وللأمان في حالات توقف نقل الغاز الى وحدات معالجة الغاز أو محطات الكبس لأي سبب كان.

س: ما هي العوامل المؤثرة على عملية العزل؟

   معدل تدفق النفط والغاز الطبيعي (الحد الأدنى Minimum Flowrate – الحد الأعلى Peak Flowrate – المعدل Average Flowrate ).
الضغط التشغيلي Operating Pressure والحرارة التشغيلية Operating Temperature.
الخواص الفيزياوية للموائع Fluids’ Physical Properties مثل الكثافة Density والأنضغاطية Compressibility.
الكفاءة التصميمية للعزل (على سبيل المثال: إزالة 100% من الجزيئات التي يزيد حجمها عن 10 Micron).
وجود الشوائب مثل البارافين Paraffin والرمل Sand .. ألخ.
ميل النفط الخام الى تكوين الرغوة Foam.
ميل السائل الى أحداث التآكل.

س: ما هي العازلة الأنتاجية Production Separator وما هي عازلة الأختبار Test Separator؟

      عازلة الاختبار : تستخدم لعزل وقياس الموائع الخارجة من البئر ، ويمكن ان تكون عمودية او افقية او كروية ، يمكن ان تكون بطورين أو ثلاثة    أطوار ، كما يمكن أن تكون ثابتة أو محمولة وتستعمل لأحتساب كميات النفط والغاز المنتج من البئر.

     العازلة الانتاجية : تستعمل لعزل المائع المنتج الى أطواره ، ويتراوح قطرها بين (12-30) قدم ، وارتفاع يتراوح بين (6-70) قدم.

س: ما هي العوامل المؤثرة على أختيار سعة العازلة؟
  – الحجم (القطر – الأرتفاع) للعازلة.
– تصميم وترتيب الأجزاء الداخلية للعازلة.
– عدد مراحل العزل.
– الضغط التشغيلي والحرارة التشغيلية.
– الخواص الكيمائية والفيزيائية للموائع الخارجة من النفط (الوزن النوعي – اللزوجة – توازن الأطوار..ألخ).
– نسبة الغاز الى النفط GOR.
– ميل النفط الى إحداث الرغوة.

    أن فرق الكثافة بين السائل والغاز يحقق فصل قطرات السائل والغاز في حين تكون تبدأ سرعة الجريان قليلة بما فيه الكفاية للحصول على زمن كاف لحصول العزل. حيث تنزل القطرات الكبيرة أولاً . في حين تتأخر القطرات الأكبر حجماً. أن قطرات السوائل الهيدروكاربونية في الضغط القياسي والحرارة القياسية تكون كثافتها أكبر (400-1600) مرة من كثافة الغاز. وبزيادة الضغط ودرجة الحرارة يقل فرق الكثافة، ففي ضغط تشغيلي يبلغ 800 PSIG فأن كثافة السوائل الهيدروكاربونية تكون (6-10) مرات أكبر من كثافة الغاز. لذا فأن الضغط التشغيلي يؤثر على حجم العازلة وحجم مستخلص الرذاذ المطلوب.

  أنواع العازلات Separators’ Types

      تصنيف العازلات حسب الشكل: عازلات عمودية Vertical Separators وعازلات أفقية Horizontal Separators.

أنظر الصور للعازلات العمودية والأفقية:

horizontal Separator
عازلة أفقية
Vertical Separator
عازلة عمودية

الفرق بين العازلات الأفقية والعمودية:

العازلات الأفقية

العازلات العمودية

الضغط Pressure

محطات الضغط العالي

محطات الضغط الواطيء

معدل الجريان Flowrate

معدلات الجريان العالية

معدلات الجريان العالية

GOR

أعلى

أقل

الحد الفاصل interface

بسبب توفيرها مساحة فصل أعلى فأنها تسرّع عملية الفصل لذا يكون تحرر الغازات أسهل

مساحة فصل قليلة لذا فهي غير مناسبة للتعامل مع الحد الفاصل

الحجم 

(هذا العامل مهم جداً بالنسبة للمنصات البحرية off-shore)

أكبر

أقل

الكلفة

أقل

أكبر

السعة

أكبر

أقل

التعامل مع المواد الصلبة

أقل كفاءة

أكثر كفاءة

التعامل مع معدل تدفق متغير

أقل كفاءة

أكثر كفاءة

التعامل مع مستوى السائل

أقل كفاءة بسبب قلة أرتفاعها ، كما أن تذبذب معدل التدفق سيؤدي الى أرباك مسيطر المستوى Level Control

أكثر كفاءة بسبب أرتفاعها

أعمال الصيانة

أسهل

أصعب

التعامل مع المستحلبات والرغوة

أكثر كفاءة

أقل كفاءة

      تصنيف العازلات من حيث عدد الأطوار: حيث تقسم الى عازلات ثنائية الطورtwo  -phase separator  وثلاثية الطور three – phase separator ويكن استعمال العازلات العمودية والأفقية لكلا الغرضين.

      تصنيف العازلات من حيث الضغط التشغيلي : حيث أن العازلات تعمل بضغط تشغيلي يتراوح بين 20-1500 psi ، ويمكن تصنيفها على أنها :

 عازلات ضغط عالي  (750-1500 psi) – عازلات ضغط متوسط  (230-700 psi) – عازلات ضغط واطيء (10-225 psi) ،

 عازلات الغاز من الناحية التصميمية:

لقد شهد تصميم عازلات الغاز تطوراً كبيراً في العقدين الأخيرين ولكن تبقى هناك بعض الأمور التصميمية التي لا يمكن الحياد عنها لأنها تعتبر من الأمور البديهية في أغلب التصاميم وهذه الأمور هي:

الاستفادة من زخم الدخول Inlet Momentum:

تستخدم أغلب العازلات تراكيب ميكانيكية Inlet Diverter لتغيير المسار وتقليل السرعة العالية للمائع الداخل تساعد في تحقيق عزل كبير بين السائل والغاز حيث أنها تشتت النفط بشكل يساعد على هروب الغاز من النفط. أما في العازلات الأفقية فهناك مجال واسع لأستخدام العديد من التراكيب مثل:

الصفائح Splash Plates – الرؤوس المقعرة Dished Heads ، حيث أن أغلب هذه التراكيب تقوم بالسيطرة على العزم الداخل من خلال تغيير مسار السائل وتشتيت طاقة المائع الداخل Energy of the inlet fluid.

horizontal separator internal design
التصميم الداخلي لعازلة أفقية
vertical separator internal design
التصميم الداخلي لعازلة أفقية

أن فائدة تراكيب الدخول في العازلة diverter هي إحداث تغير مفاجيء في العزم (السرعة والأتجاه) مما يؤدي (بالأضافة الى أختلاف الكثافة) الى عزل السائل.

مستخلص الرذاذ Vapor Demisting:

mist extractorويستعمل لأستخلاص قطرات النفط المحمولة مع الغاز ويتحقق ذلك من خلال أستعمال شبكة سلكية Wire Mesh ولكن عندما يكون النفط المعالج ثقيلاً أو يحتوي على الشمع Waxy Crude تستبدل هذه الشبكة بريش ملتـفّة Serpentine Vanes ولكن جميع هذه الأنواع توضع بشكل عمودي على أتجاه التدفق حيث أن تدفق الغاز بشكل متعرج يساعد على عملية فصل القطرات وهي أقرب الى المصيدة في عملها.

ويصدف أحياناً وجود بعض قطرات السوائل في الغاز، لأن بعض الأبخرة القابلة للتكثف لا يمكن استخلاصها بواسطة مستخلص الرذاذ ويحصل هذا التكثف بسبب تقليل درجة الحرارة ، أن وجود هذه الأبخرة المتكثفة لا يدل على عدم كفاءة العازلة لأنها تمتلك خصائص الغاز الطبيعي ، وقد يحصل هذا التكثُف حال خروج الغاز من العازلة بسبب التغير في الضغط والحرارة.

mist extractor

ولكن ما الذي يحصل في مستخلص الرذاذ؟

1. الأرتطام: أن أرتطام الغاز المحتوي على قطرات بسطح مستخلص الرذاذ ، سيؤدي الى تماسك قطرات السائل وتجمعها على السطح وعند اندماجها ستكون على

     شكل قطرات كبيرة لتنزل الى مقطع تجميع السوائل.

2. التغير في أتجاه التدفق: في حالة تغير أتجاه جريان الغاز الحاوي على قطرات بشكل مفاجيء فأن القطرات سوف تستمر بالجريان بنفس الأتجاه بسبب

     الأستمرارية في حين يكون جريان الغاز بعيداً عن جريان هذه القطرات ، حيث أن هذه القطرات ستتجمع على السطح ومن ثم تسقط في قسم تجميع السوائل.

3. التغير في سرعة الجريان: أن التغيير في سرعة الغاز سيُسبب تجمع قطرات السائل على سطح مستخلص الرذاذ بسبب القصور الذاتي مما الى سقوط القطرات

    الى مقطع تجميع السوائل.

4. القوة الطاردة المركزية : عند جريان الغاز الحاوي على قطرات النفط بشكل دوراني وبسرعة عالية فأن القوة الطاردة المركزية centrifugal force سترمي

    قطرات السائل بعيداً بأتجاه جدران العازلة. مما يؤدي الى تصادم هذه القطرات وتجمعها في قطرات كبيرة ونزولها الى مقطع تصريف السوائل. أن القوة

    الطاردة المركزية هي من أكثر الطرق فاعلية ً في عزل قطرات السوائل من الغاز ، وتزداد كفاءتها بزيادة سرعة الغاز الداخل.

 مانعات التموج  Vortex Breaker

ويتم أستعمالها بالذات في العازلات الأفقية حيث هناك أحتمال لحصول تموجات في الحد الفاصل بين النفط والغاز gas-oil interface مما يؤدي الى تقلبات في مستوى السائل وبالتالي التأثير على أداء مسيطر المستوى level controller ولتجنب هذه الحالة يتم تركيب مانعات التموج الذي يكون عبارة عن تراكيب ميكانيكية على شكل موانع عمودية على اتجاه الجريان.

 زمن بقاء السائل (زمن المكوث) Liquid Residence Time:

يتم أخذ هذا الأمر في العازلات ثلاثية الطور كي يتسنى للماء والنفط أن ينفصلا عن بعضهما بطريقة فرق الكثافة . وتستخدم العديد من التراكيب على زمن بقاء هذه السوائل في العازلة ويتأثر زمن البقاء بالعديد من العوامل مثل: الكثافة النسبية للنفط Specific Gravity – درجة الحرارة التشغيلية Operating Temperature. وفي حال الرغبة في زيادة زمن المكوث فهذا يتطلب زيادة حجم العازلة أو زيادة منطقة السائل.

الحرارة Heat

أن الحرارة تؤدي الى تقليل الشد السطحي ولزوجة النفط مما يساعد على تحرر الغاز ، واكثر الطرق فاعلية هي تسخين النفط من خلال امراره خلال حمام مائي  water bath  ، كما تساعد الحرارة على إزالة فقاعات الرغوة ، وتستخدم المسخنات غير المباشرة indirect heaters أو المبادلات الحرارية.

  أهم المشاكل التشغيلية في محطات العزل:

مع تطور التصاميم الحديثة لعازلات الغاز تم أخذ المشاكل التشغيلية بنظر الأعتبار فوجود مسيطرات مستوى Level Controls ذات كفاءة ودقة عاليتين في العازلات بالأضافة الى وجود مسيطرات Press. Control على درجة عالية من الحساسية ساعد على تقليل المشاكل التشغيلية الى أقصى حد ممكن. لذا فأن أغلب المشاكل التشغيلية الآن يكون سببها عطل هذه المسيطرات أو سوء التشغيل Bad Operation. وأهم هذه المشاكل هي:

الحمل الإضافي CarryOver:

وهي من أبرز المشاكل التشغيلية التي تحصل في محطات العزل وتتلخص بخروج نفط مع الغاز بكمية كبيرة مما يؤدي الى عبوره الى محطات معالجة الغاز (والتي يفترض أن تحتوي على عازلة أولية لعزل ما تبقى من من قطرات النفط في الغاز) أو في بعض الأحيان عبوره الى المشعل Flare والذي يكون على شكل دخان أسود وإذا لم ينتبه المشغل الى ذلك فأن ذلك قد يؤدي الى خروج كمية كبيرة من النفط المحترق عبر المشعل وتؤدي الى الحريق.

الأسباب

           1.   تحميل العازلة أكثر من طاقتها التشغيلية وذلك من خلال سوء تنظيم مجمع الصمامات Manifold.

           2.    غلق صمام خروج النفط Oil Outlet Valve أو عطله. أو عدم وجود تصريف في وحدة أستلام النفط Oil Storage.

         3. عطل المسيطر على المستوى Level Control مما يؤدي الى أرتفاع مستوى النفط في العازلة.
4. خلل في تنظيم صمام الضغط Pressure Control Valve بالشكل الذي يؤدي الى أنخفاض ضغط العازلة وبالتالي أرتفاع مستوى النفط في العازلة.

المعالجة

   1. في الحالة الأولى تنظيم مجمع الصمامات وتنظيم كميات النفط الداخلة الى كل عازلة.

   2. في الحالة الثانية يجب تصليح صمام النفط أو أستبداله.

   3. في الحالتين 3 و4 يجب أيقاف العازلة عن العمل لحين تصليح أو معايرة صمامات السيطرة.

 الجيوب الغازية Gas Pockets:

وهي تولد فراغات في الأنابيب الناقلة للنفط (يملئها الغاز) وخاصة ً إذا كانت هذه الخطوط طويلة نسبياً ، أو عند عدم مراعاة سعة الخطوط الناقلة بتحميلها بكميات أقل بكثير من طاقتها التصميمية ، وهذا الأمر يؤدي الى إحداث ضغط معاكس على محطات العزل وبالذات على العازلات وصعود ضغط العازلة وأرتفاع مستوى النفط في نفس الوقت .

    الأسباب:

    1. إنخفاض مستوى النفط داخل العازلة بسبب عطل مسيطر المستوى Level Control أو تغيير Setpoint الخاص به بشكل غير مقصود.

    2. ارتفاع الضغط داخل العازلة بسبب عدم أنتظام عمل PCV أو تغيير Setpoint الخاص به بشكل غير مقصود.

وفي كلتا الحالتين يجب أيقاف المحطة عن العمل لحين تصريف الجيوب الغازية من الخط الناقل للنفط ، ومن ثم معالجة أو تعيير أو أستبدال الصمامات العاطلة.

الرغوة Foaming

قد تحصل طبقة من الرغوة foam في الحد الفاصل بين النفط والغاز  gas-liquid interface بسبب نزول الضغط (في أنواع معينة من النفط) أو بسبب الشد السطحي واللزوجة ووجود بعض الشوائب حيث تتولد قطيرات صغيرة مغطاة بغشاء خفيف من النفط عند خروج الغاز من حالة الذوبان مما يؤدي الى حدوث التالي:

• تؤدي الرغوة الى تقليل المساحة السطحية للعازلة حيث أنها تحتل حجماً كبيراً من العازلة ، وبالتالي فهي تؤثر على كفاءة العازلة من خلال تقليل زمن المكوث Retention Time ، ما لم تكن العازلة مصممة أصلاً على حجم يتناسب مع حدوث هذه الظاهرة.

• أن كثافة الرغوة تكون بين كثافة السائل والغاز مما يؤدي الى أضطراب في عمل مسيطر المستوى level controller.

• عند زيادة حجم الرغوة فأن هذا سيؤدي الى خروجها مع النفط أو الغاز الخارج من العازلة ، مما سيؤدي الى تقليل فاعلية العزل أو حدوث ظاهرة الحمل الأضافي carryover  أو خروج النفط مع الغاز الخارج من العازلة أو العكس خروج غاز مع النفط الخارج من العازلة الذي يحصل عند أنخفاض مستوى السائل وهذا قد يحصل بسبب عدم تناسب حجم العازلة مع كمية الغاز أو حدوث التموج في مخرج السائل liquid outlet. وبالتالي سيؤدي الى تقليل كفاءة العزل.

أن الرغوة النفطية لا تكون مستقرة ، ولا يدوم وجودها ، إلا بوجود عوامل الرغوة.

أن العوامل التي تؤدي الى تولد الرغوة:

1. عندما يكون الوزن النوعي أقل من 40 درجة.

2. عندما تكون درجة الحرارة التشغيلية أقل من 160 °F .

3. عندما يكون النفط لزجاً حيث تكون لزوجته أكثر من 53 cp .

كيفية التغلب على هذه الظاهرة:

يمكن التغلب على هذه الظاهرة بنصب صفائح منع الرغوة Defoaming Plates وهي مجموعة من الصفائح المائلة والمتوازية القريبة من بعضها حيث أن مرور الرغوة من خلال هذه الصفائح سيؤدي الى تجمّع قطرات النفط بعد فصلها عن الغاز المصاحب.وفي بعض الحالات يتم معالجة هذه الظاهرة بأضافة بعض المواد الخافضة للرغوة Foam depressants علماً أن هذه المواد تكون اسعارها غالية نسبياً بالأضافة الى وجود بعض العوامل الأخرى التي تؤدي الى تقليل أو كسر الرغوة مثل الحرارة ، أو الطرد المركزي.

البارافين Paraffin :

أن تفكك البارافين في عازلات الغاز يؤدي الى تقليل كفاءتها ، وقد تؤدي الى جعلها فير فعالة الى حد ما ، بسبب تراكم قسم منها على أجزاء من العازلة ، أو حصول أنسداد مستخلص الرذاذ ومدخل النفط. ويتم إزالته بواسطة المذيبات أو البخار. والطريقة الأفضل لمنع هذه الظاهرة هو المعالجة الكيمياوية مع الحرارة ، كما أن هناك طريقة أخرى وهي تغليف السطوح الداخلية للعازلة بالبلاستك بسبب عدم التآلف الكيمياوي بينهما ، حيث أن وزن البارافين سيؤدي الى أنزلاقه وعدم تراكمه على جدران العازلة أو أي من أجزاءها.

yemen Oil Economic Importance

أهمية النفط في الإقتصاد اليمني 

 عبدالله حمود إسماعيل – باحث في مجال النفط


   النفط هو ذلك السائل الكثيف اللزج، القابل للاشتعال، أسود أو بني غامق أو بني مخضر اللون، يوجد في باطن الأرض. ويتكون النفط من خليط من الهيدروكربونات المعقدة، ويتمتع بمميزات فريدة،  وتعتبر خاصية القابلية للاشتعال من أهم مميزاته الأمر الذي جعله المادة الأكثر أهمية كمصدر للطاقة. وقد استخدمه الإنسان في العصور القديمة لأغراض التدفئة والإنارة، كما استخدمه لأغراض أخرى كرصف الطرقات وطلاء المباني، وكذلك استخدمه للأغراض الطبية.

إلا أن النفط لم يحتل الأهمية الكبيرة التي يحتلها في العاصر الحاضر إلا بعد الثورة الصناعية والتقدم التكنولوجي الذي شهدته الحضارة الحديثة خلال القرون الأخيرة. حيث ازدادت أهمية النفط وتعددت استخداماته، لكن ظل الاستخدام الابرز للنفط في مجال الطاقة، وفي الوقت الحالي تشير إحصائيات الطاقة العالمة أن النفط يمثل المصدر الرئيسي والأساسي للطاقة الأولية، حيث يتم إحراق ما يزيد عن  ثمانين مليون برميل يومياً في مختلف المجالات.

 يحتل النفط أهمية كبيرة للحضارة المعاصرة ، إنه بمثابة الدم الذي يجري في شرايين الحياة العصرية ، فهو المحرك لآلات ومعدات المصانع التي تنتج كل ما يحتاجه الإنسان اليوم، وكذلك هو المحرك لوسائل المواصلات البرية والبحرية والجوية. كما يعتبر مصدر طاقة اولية لتشغيل محطات توليد الكهرباء لتنير للعالم وتحرك مختلف آلاتهم ومعداتهم وأجهزتهم المختلفة التي بها ومن خلالها يسير الإنسان العصري مختلف شئونه اليومية. كما يدخل النفط في مختلف الصناعات كمادة أولية أو ثانية ، وأبرز الصناعات التي تعتمد بشكل رئيسي على النفط كمادة رئيسية الصناعات البتروكيماوية.

 وبتكرير النفط الخام يتم الحصول على مختلف المشتقات النفطية التي تستخدم في لمختلف الأغراض. ومن أهم المواد التي يتم استخلاصها من مادة النفط الخام من خلال عملية التكرير، البنزين، الديزل، الكيروسين، الغازات والتي تسخدم بشكل رئيسي كوقود لوسائل النقل والآلات والمعدات الصناعية والزراعية، كما يتم الحصول على زيوت التشحيم المستخدمة للآت والمعدات في مختلف المجالات، بالإضافة إلى مادة الاسفلت الارخص ثمناً لكنها ذات أهمية كبيرة حيث تستخدم في رصف الطرق والشوارع. بالإضافة مواد ومشتقات أخرى (زيد، 2017). ومن المنتجات النفطية ذات القيمة العالية هي زيت الوقود والبنزين (وقود السيارات)، والبترول يعد المادة الخام للكثير من المنتجات الكيميائية مثل الأدوية والأسمدة والمبيدات والمذيبات واللدائن، كما أن النفط يدخل  في الصناعات البلاستيكية والألياف الصناعية والألياف والأصباغ (زيد، 2017).

 وقد ساعد النفط بشكل اساسي وحقيقي على تطوير الحياة، وكان محور دوران التقدم البشري في الماضي والحاضر. وقد اعتبر النفط كأداة للسيطرة، والتفوق العسكري في حالة الحرب، وقد برزت أهمية النفط  للعمليات العسكرية في الحرب العالمية الأولى. وبعد إنتهاء الحرب أزدادت تلك الأهمية بسبب تنامي الحاجة إلى تأمين مصادر الطاقة للعمليات العسكرية والإنتاج الصناعي، وأصبح النفط أحد أهم المعايير في رسم الخرائط السياسية والاقتصادية. وفي الوقت الحاضر يحتل النفط أهمية كبيرة في العلاقات الدولية، وكان وما يزال من أهم محاور الصراع بين الدول في مناطق وجوده، ويتوقع أن تستمر هذه الأهمية  في المستقبل، ويزداد الصراع من أجله، إلى أن تحل محله مصادر بديلة للطاقة.  ويعد النفط  من أكثر السلع عالمية، حيث أن إنتاجه وتسويقه ونقله يتم على نطاق عالمي واسع، الأمر الذي يجعل لهذه السلعة تأثيراً سياساً وأقتصادياً كبير. إذ أنه يؤثر في مصالح أطراف عديدة، أهم تلك الأطراف الدول المنتجة ، الدول المستهلكة ، و الشركات المستثمرة (إبراهيم، 2010).

  وفي اليمن ورغم تواضع احتياطيات ومعدلات إنتاج النفط والغاز (إنظر الجدول -1)، إلا أن قطاع النفط والغاز هو القطاع الاكثر اهمية، إذا يلعب قطاع النفط والغاز دورا مهما في واقع اقتصاد البلاد. حيث يعتبر مورد النفط والغاز، مصدراً أساسياً للصادرات ومورداً ماليا هاما لتمويل نفقات الدولة الجارية والاستثمارية، إذ أن إيرادات النفط والغاز  تشكل أكثر من ثلثي الإيرادات العامة للدولة ، والمصدر الرئيسي للنقد الأجنبي ، كما أن هناك تشابك بين قطاع النفط والغاز والفروع الصناعية والاقتصادية الأخرى، فضلا عن أهمية القطاع كأحد المصادر الرئيسية للطاقة، حيث أن المشتقات النفطية تعد مدخلاً هاماً في كافة القطاعات الاقتصادية في اليمن كون إنتاج ونقل الكثير من السلع والخدمات مرتبط بالمشتقات النفطية.

الجدول-1: صناعة النفط والغاز في اليمن – نظرةعامة– حتى شهر اكتوبر 2013

عدد الأحواض الرسويبية

13 حوض

عدد الأحواض الرسوبية التي يتم الإنتاج منها

2( السبعتين، سيئون المسيلة)

عدد القطاعات

105 قطاع

القطاعات الإنتاجية

12 قطاع

قطاعات تحت التطوير

1 (قطاع 47)

القطاعات الإستكشافية

20

القطاعات تحت التفاوض

2

القطاعات تحت الترويج

20

القطاعات المفتوحة

50

الإحتياطي النفطي كما في اكتوبر 2013

2,891 مليون برميل

إحتياطي الغاز الطبيعي  كما في اكتوبر2013

18.28 تريليون قدم مكعب

معدل إنتاج النفط اليومي لعام 2013

162,259برميل/يوم

معدل إنتاج الغاز السنوي كما في 2013

6,240,000,000 م3

عدد مصافي تكرير النفط  والطاقة التكريرية

مصفاتين بطاقة إنتاجية 90,000 برميل/ يوم

خطوط نقل النفط الخام والطاقة الاستيعابية لها

ثلاث خطوط نقل بطاقة 1,068,967 برميل/ يوم

موانيء تصدير النفط الخام والطاقة التخزينية لها

ثلاثة موانيء  بسعة تخزينية 7.130.000 برميل

الإنتاج التراكمي من النفط الخام حتى اكتوبر 2012

2,897 مليون برميل

عدد الأبار التي تم حفرها حتى يونيو 2012

               الآبار الاستكشافية

               الآبار التطويرية

2225 بئر

        506 بئر

        1719 بئر

         المصدر: وزارة النفط والمعادن، اليمن

 ترجع أهمية قطاع النفط والغاز للإقتصاد اليمني إلى مساهمته في الناتج المحلي الإجمالي والموازنة العامة وميزان المدفوعات من جهة، بالإضافة إلى الاعتماد عليه في توفير وتأمين احتياجات التنمية المحلية والمواطن من مشتقات نفطية وغازية من جهة أخرى. وتعتمد الموازنة العامة للدولة إعتماداً شديداً على قطاع النفط والغاز. حيث تشكل الإيرادات النفطية أكثر من ثلثي الإيرادات العامة، وقد وصلت في عام 2011 إلى حوالي 70% من الإيرادات العامة وحوالي 90% من الصادرات ، و18% من الناتج المحلي الإجمالي (خطة التنمية الإقتصادية والإجتماعية الرابعة للتخيف من الفقر 2011-2015).

و شهد هذا القطاع تطور متزايد منذ مطلع تسعينات القرن الماضي وظل الإنتاج في تزايد حتى مطلع العقد الثاني من القرن الحالي،  بينما شهد إنتاج النفط الخام تراجعاً شديداً منذ العام 2002م. حيث تشير تقارير رسمية إلى تراجع إنتاج اليمن إلى 105 آلاف برميل يومياً (في سبتمبر 2014)، بعد أن كان ينتج ما يزيد على عن 450  برميل يومياً في مطلع العقد الماضي. ورغم هذا التراجع لإنتاج النفط فإن قطاع النفط والغاز ما يزال يتصدر قائمة صادرات اليمن. وما زالت اليمن تعتمد وبصورة أساسية على الصادرات النفطية وهي المهيمن الرئيسي في هيكل الصادرات حيث تبلغ نسبة الصادرات النفطية تبلغ 91.33 % من إجمالي صادرات البلاد (البرنامج الإستثماري لخطة التنمية الأقتصادية والإجتماعية الرابعة للتخفيف من الفقر 2011-2015م).

الجدول-2: موارد الموازنة العامة للدولة للفترة 2010-2014

البيــــــــان

2010

2011

2012

2013

2014

المتوسط

بالمليار ريال

إجمالي الموارد

1837.1

1,733.3

2,111.1

1961.2

1,850.4

1,974.2

إيرادات النفط والغاز

1121.9

1,226.8

1062.9

964.9

811.3

946.4

نسبة إيرادات النفط والغاز في الموازنة العامة للدولة

61%

70%

50%

49%

43%

47%

إيرادات النفط والغاز كنسبة من الناتج المحلي الإجمالي

16.4%

18.1%

%16.4

13.2%

%10.2

13.3%

      المصدر: البرنامج المرحلي للاستقرار والتنمية – 2012-2014.

ومن خلال الجدول  أعلاه يتضح مدى اعتماد الاقتصاد الوطني على الموارد النفطية، ونسبة الناتج لقطاع النفط والغاز إلى الناتج المحلي الإجمالي.

عموماً فإن نسبة مساهمة قطاع النفط والغاز في الناتج المحلي الإجمالي تشهد تذبذب وتغير من فترة إلى أخرى. ويرجع سبب التذبذب في نسب مساهمة قطاع النفط والغاز في الناتج المحلي الإجمالي ناجم أساساً عن التغيرات في سعر النفط العالمي، وكذا نتيجة لتراجع حجم الإنتاج. ففي حين أن الزيادة في في أسعار النفط العالمية ساهمت في رفع نسبة مساهمة النفط والغاز في الناتج المحلي الاجمالي في العام 2011 مقارنة بالعام 2010، فإن هذه النسبة شهدت تراجع في عامي 2012 و 2013 و استمر هذا التراجع في العام 2014 بسبب التراجع الشديد في حجم الإنتاج. إلا أنه ورغم الانخفاض الكبير في إنتاج النفط الخام فإن مساهمة القطاع النفطي في تركيب الناتج المحلي الإجمالي ظلت تمثل أهمية كبيرة، وذلك بسبب زيادة اسعار النفط العالمية (قبل انخفاض اسعار النفط في الفترة الأخيرة)، بالإضافة إلى دخول اليمن سوق الغاز العالمي، حيث بدأت إنتاج وتصدير الغاز الطبيعي المسال في عام 2009 . كما يجب الأخذ في الأعتبار الآثار الإيجابية لتحسين أسعار الغاز ، والذي تم الأتفاق بين الحكومة اليمنية والشركات المتعاقدة في صفقات بيع الغاز الطبيعي اليمني برفع اسعار البيع ابتداءً من العام 2014م.

 عموماً فإن رسم الخطط والاستراتيجيات الاقتصادية للبلاد دائماً ما تتوقف بشكل كبير على السيناريوهات المتوقعة لإنتاج النفط والغاز، حيث أن قطاع النفط والغاز لا يزال يقوم بدور رئيسي في تحديد مستوى النمو الاقتصادي. وقد برهنت إحدا الدراسات أن  جزءًا كبيرًا من تطور الإنفاق العام ارتبط بشكل أساس بتطور العوائد النفطية، إذ أن كل زيادة في الإيرادات النفطية بمقدار وحدة واحدة تقود إلى زيادة في الإنفاق العام بمقدار 0.30 وتفسر أن 46% من التغيرات في الإنفاق العام سببها زيادة العوائد النفطية( الشجري ، 2000).

 تجدر الإشارة إلى أن قطاع النفط والغاز اليمني تعرض خلال الفترات السابقة لأعمال تخريب كتفجير أنابيب نقل النفط الخام التي تمتد من حقول الإنتاج في حضرموت ومأرب إلى موانئ التصدير على البحر العربي والبحر الأحمر،  مما سبب خسائر وألحق الضرر بهذا القطاع الحيوي الهام. وتعد الضربة الاكثر تأثيراً على القطاع النفطي هي التي تلقاها في أواخر العام 2014م. إذ أنه وفي أواخر العام 2014 ومطلع العام 2015 غادرت العديد من الشركات النفطية الأجنبية العاملة في اليمن، وجمدت اخرى نشاطاتها الاستكشافية، وذلك عقب سيطرة الحوثيين على صنعاء في 21 سبتمبر2014. واستمرت عمليات الإنتاج في الحقول التي تديرها شركات وطنية ( صافر ، بترومسيلة)، وعند اندلاع الحرب في مختلف أنحاء البلاد في مارس من العام 2015،
فقد توقف إنتاج النفط بشكل كامل، الأمر الذي أدى إلى حرمان البلد من الإيرادات الرئيسية التي كانت تعتمد عليها الموازنة العامة للدولة، وكذلك حرمانه من العملات الصعبة التي كانت تدرها عملية تصدير النفط الخام، مما أثر على سعر العملة الوطنية. هذا بالإضافة إلى تعرض بعض المنشآت النفطية مثل مصفاة عدن، ميناء الزيت بعدن، محطة تعبئة الغاز بتعز لأضرار مادية وتدمير مباشر، وما تشهده شبكة توزيع المشتقات النفطية والغازية من شلل تام من وقت لآخر بسبب الحرب الحالية. وبهذا فإن الاقتصاد الوطني يخسر مليارات الدولارات سنوياً، وحسب خبراء اقتصاديون، فإن الإقتصاد اليمني يمر منذ مطلع العام 2015 بأسوأ مراحله منذ عقود طويلة ربما في التاريخ الحديث، حيث تراجعت كل قطاعات الاقتصاد الانتاجية والخدماتية، كما شهد الاقتصاد اليمني حالة من الشلل ونمو اجواء طاردة للاستثمار و هروب الكثير من رؤوس الأموال ومغادة الكثير من شركات النفط الأجنبية. وساد حالة فقدان الثقة في الدولة التي انهارت، وسيطرة عقلية المليشيات على اتخاذ القرار الاقتصادي.

ومع كل ما لحق بالقطاع النفطي ومنشاءاته فإنه ما يزال القطاع الذي يعول عليه في المستقبل، حيث أن هذا القطاع ما يزال واعداً، وينتظر منه – في حالة عودة الاستقرار السياسي والأمني للبلد – أن يلعب دوراً محورياً في إحداث نهظة تنموية شاملة وتحقيق آمال أبناء الشعب الذي قدم التضحيات تلو التضحيات من أجل مستقبل زاهر وحياة كريمة. إذ أن القطاع النفطي اليمني لديه الكثير من نقاط القوة والفرص التي تمثل عوامل جذب للشركات النفطية العالمية والمستثمرين. حيث يتمتع هذا القطاع بالعديد من نقاط القوة. ومن نقطا القوة تلك أن اليمن جزء لا يتجزأ من شبه الجزيرة العربية وإحدى الوحدات الجيولوجية المكونة للدرع العربي، وقد أثبتت الأبحاث والدراسات الجيولوجية للجزيرة العربية أن الجزء الأكبر من الصخور التي تتكون منها هي صخور ذات خواص وتراكيب وأعمار جيولوجية مُلائمة لتولد النفط وخزنه وحفظه. بالإضافة إلى مؤشرات أخرى على واعدية الأراضي اليمنية القارية والبحرية في وجود مكامن كثيرة ومتعددة للاحتياطيات النفطية والغازية (عبداللاه ،2010). حيث ينتشر النظام البترولي الواسع في كثير من الأحواض الرسوبية البرية والبحرية (بارباع، 2009).

ومن نقاط القوة التي لدى قطاع النفط والغاز اليمني أن النفط الخام اليمني خصوصاً المنتج من حقول مأرب-الجوف يتمتع بجودة عالية ويصنف من ضمن النفط الأعلى جودة في العالم. كما تمتلك اليمن بنية تحتية جيدة لنقل وتصدير النفط الخام ، حيث توجد في اليمن ثلاثة موانيء للتصدير، يقع اثنان منها على البحر العربي و الثالث على البحر الأحمر، ترتبط بمواقع تجميع النفط في الحقول المختلفة عبر مئات الكيلومترات من خطوط الأنابيب. كذلك توجد بنية تحتية جيدة لنقل وتسييل الغاز الطبيعي وتصديره ، متمثلة في أنابيب نقل الغاز من الحقول المنتجة إلى منشآت التسييل، وميناء تصدير. كما تتمتع منشآت نقل وتصدير النفط الخام والغاز الطبيعي بإمكانية تطويرها وتوسيعها (بارباع، 2009).

كما أن هناك العديد من الفرص أمام قطاع النفط والغاز اليمني تمثل عوامل خارجية (خارج قطاع النفط والغاز) لجذب رؤوس الأموال الخارجية والمحلية للاستثمار في هذا القطاع. حيث أن موفع اليمن المتميز وامتلاكها لسواحل طويلة على البحر العربي وخليج عدن والبحر الأحمر، والتي تقع على خطوط نقل وإمداد النفط العالمية، يجعل من تلك السواحل منافذ جيدة لتصدير النفط والغاز(عبداللاه ،2010 ). وما يزال اليمن بشكل عام وقطاع النفط والغاز بشكل خاص محل إهتمام الدول والقوى الاقتصادية الكبرى في العالم، خصوصاً تلك الدول التي تولي تامين الطاقة إهتماماً كبيراً كبعد رئيسي في رسم استراتيجياتها الشامل. كما أن إنظمام اليمن (المرتقب) إلى تكتل مجلس التعاون الخليجي، يعد فرصة قوية وعامل مهم لتنمية قطاع النفط والغاز اليمني. و تشتمل خطط وبرامج تأهيل اليمن للإنضام إلى مجموعة دول الخليج العربي، على إيجاد شراكات استراتيجية مكملة في قطاعات النفط والغاز (خطة التنمية الاقتصادية والاجتماعية الثالثة للتخفيف من الفقر 2006-2010).

 وتظل فاعلية هذه العوامل مرهونة بالعامل الأهم والأساسي ألا وهو الاستقرار السياسي والأمني.. وفي هذا الصدد-ورغم الواقع المرير- فإن آمالاً كبيرة تحدو اليمنيين بأن وطنهم على موعد مع مستقبل يسوده الإستقرار السياسي والأمني، الأمر الذي من شأنه أن يعمل على خلق بيئة جاذبة لرأس المال الأجنبي بما في ذلك الشركات النفطية العالمية الأمر الذي سيكون له الأثر في تحفيز انشطة استكشاف، تطوير وإنتاج النفط والغاز، ومن ثم قيام هذا القطاع بدور الريادي في رفد الاقتصاد الوطني وتامين جزء من متطلبات التنمية على المدى المتوسط والبعيد.

المراجـــــع

المصادر العربية:

  1. إبراهيم،  قصي عبدالكريم (2010). أهمية النفط في الاقتصاد والتجارة الدولية. (النفط السوري أنموذجاً ). وزارة الثقافة، الهيئة العامة السورية للكتاب، دمشق.
  2. البرنامج الإستثماري لخطة التنمية الأقتصادية والإجتماعية الرابعة للتخفيف من الفقر 2011-2015م . وزارة التخطيط والتعاون الدولي.
  3. البرنامج المرحلي للاستقرار والتنمية – 2012-2014. مؤتمر المانحين لدعم الجمهورية اليمنية الرياض 4-5 سبتمبر2012م .  وزارة التخطيط والتعاون الدولي.
  4. بارباع، رشيد صالح (2009). رؤية إستراتيجية لرفع إنتاج النفط في اليمن. الاستثمار نت. 11/10/2009.     http://www.alestethmar.net/news-5348.html
  5. خطة التنمية الاقتصادية والاجتماعية الثالثة للتخفيف من الفقر 2006 – 2010. الجمهورية اليمنية ، وزارة التخطيط والتعاون الدولي.
  6. زيد، إسراء (2017). أهمية البترول في الإقصاد العالمي . http://mawdoo3.com
  7. عبدالله ، أحمد علي (2010). البترول والتنمية في اليمن .(ط 2).مؤسسة المستثمر للصحافة والنشر . صنعاء. اليمن
  8. الشجري، عبده مدهش (2000). إتجاهات إصلاح السياسة المالية في الاقتصاد اليمني. رسالة دكتوراه غير منشورة. جامعة حلب، سوريا.

المواقع الالكترونية:

  1. وزارة النفط والمعادن، اليمن

Oilfield Terms

  مصطلحات مهمة في الصناعة النفطية وصناعة الغاز الطبيعي

الكثافة النسبية والوزن النوعي Specific Gravity & API:

 نسبة كثافة السائل في 60°F الى كثافة الماء النقي.  والقانون الآتي يبين كيفية قياس API :

API

حيث أن S.G هي كثافة الماء  = 1

أما الكثافة النسبية للغاز فهي عبارة عن نسبة كثافة الغاز الى كثافة الهواء في الظروف القياسية من حرارة وضغط ، ويمكن التعبير عنها بوحدة الوزن الجزيئي  Molecular Weight كما في القانون الآتي:

molecular weight

 حيث أن:
S = الكثافة النسبية للغاز (على أعتبار كثافة الهواء = 1)
MW= الوزن الجزيئي.
وفي أغلب الحالات يتم أحتساب الكثافة النسبية للغاز وفقاً للظروف القياسية من ضغط وحرارة ، فإذا كان الوزن الجزيئي معلوماً يمكن حساب كثافة الغاز بأعتبار أن كثافة الهواء في الظروف القياسية وهي (
14.7 Psia ) و(60°F ) هي (0.0764 Ib/ft3) ، وفق المعادلة التالية:

density of gas

 اللزوجة Viscosity: مقاومة السائل للجريان ، وهي خاصية ديناميكية (أي يمكن أحتسابها عند جريان المائع فقط) ، وهو نسبة بين معدل أجهاد القص Shear Stress Rate الى معدل القص Shear Rate وهناك نوعان من اللزوجة :
– اللزوجة الديناميكية
Dynamic Viscosity.ويرمز لها بالرمز Ʋ.
اللزوجة الكينماتيكية
Kinematic Viscosity.ويرمز لها بالرمز ƴ.
ويمكن التعبير عن العلاقة بين هذين النوعين من اللزوجة بالمعادلة التالية:

Kinematic Viscosity

تتغير اللزوجة مع الحرارة تغيراً عكسياً ، حيث تنخفض اللزوجة مع أزديد درجة الحرارة ، وتزداد بأنخفاض درجة الحرارة.

برج الامتصاص  Absorber: وهو البرج الذي يوفر التلامس بين الغاز الطبيعي الذي تتم معالجته مع مذيب سائل Liquid Solvent.

عملية الامتصاص Absorption: وهي عملية أنتقال واحد أو أكثر من مكونات الغاز الى مذيب سائل Liquid Solvent .

الضغط الجوي Atmospheric Pressure: وهو الضغط المسلط على الأرض من قبل الهواء الجوي والذي يساوي 760 mm Hg أو  29.92 in. Hg 

أو 14.69 psia.

البرميل Barrel: وحدة قياسية أنكليزية لقياس حجم السائل في الصناعة النفطية وهو يـــساوي 42 US gal في درجة حرارة 60 ̊ F ، والبرميل الواحد يساوي 0.159 m3  أو 6.29 bbl/m3)).

غاز التقوية  Blanket Gas:

وهو الطور الغازي الذي يحافظ على الوعاء الحاوي على السائل لحمايته من الهواء وتقليل مخاطر الأنفجار ، أو للحفاظ على ضغط السائل علماً أن مصدر الغاز يكون خارجي

Blowcase:

وعاء صغير يتجمع فيه السائل ومن ثم يتم ضغطه خارج الوعاء بواسطة ضغط الغاز أو الهواء.

Blowdown:

وهو تفريغ أو تقليل الضغط من وعاء معين ، ويمكن الأشارة بهذا المصطلح الى الماء الذي يتم تصريفه من مرجل boiler أو برج تبريد cooling tower.

الكروماتوغرافي Chromatography: تقنية فصل مزيج الى مكوناته الأصلية بواسطة الأمتزاز المتكرر Adsorption والأمتزاز العكسي Desorption وبشكل متكرر في طبقة صلبة ضيقة. وتستعمل هذه الطريقة في تحاليل الغاز الطبيعي.

المكثفات Condensate:

BS&W (Basic Sediment and Water)  : وهو التعبير الذي يطلق على الموجود أسفل الأوعية والخزانات الحاوية على النفط والمشتقات النفطية.نقطة الفقاعة Bubble point : درجة الحرارة في ضغط معين التي يتكون فيها أول شكل مستقر من أشكال البخار فوق السائل.
جهاز  calorimeter : جهاز يقوم بتحديد القيمة الحرارية لمادة مشتعلة.
الكثافة الحرجة Critical Density: كثافة المادة في الحرارة الحرجة والضغط الحرج.
الضغط الحرج Critical Pressure: الضغط البخاري للمادة في درجة الحرارة الحرجة.
درجة الحرارة الحرجة Critical Temperature: درجة الحرارة القصوى للمكون النقي التي يتواجد فيها المكون كسائل.

الغاز الجاف Dry Gas: وهو (1) الغاز الذي يكون محتوى الماء قد تم تقليله بواسطة عملية التجفيف Dehydration
(2) الغاز الحاوي على كمية قليلة من الهيدركاربونات السائلة ويمكن أن يسمى الغاز في هذه الحالة Lean gas.
نقطة الوميض Flash Point: أدنى درجة حرارة التي يشتعل فيها بخار الهيدروكاربون السائل .

حقن الغاز gas injection: حقن الغاز السائل الى المكمن للحفاظ على أو زيادة الضغط المكمني وتقليل الأنخفاض في الضغط المكمني.
الرفع بالغاز Gas Lift: طريقة أنتاج النفط الخام أو الماء عن طريق حقن الغاز الى البئر المنتج.

نسبة الغاز / النفط GOR: نسبة الغاز الى النفط المنتج من بئر معين ، ويتم التعبير عنه بالقدم المكعب القياسي SCF من الغاز الى برميل من النفط.
المجفف Desiccant : المادة المستعملة في إزالة الماء والرطوبة وبالأخص من الهواء.
نقطة الندى Dew Point: درجة الحرارة في اي ضغط ، أو الضغط في أي حرارة والتي يبدأ فيها الغاز بالتكثف الى سائل ، وتعتمد بالذات في درجة الحرارة التي يبدأ فيها بخار الماء بالتكثف في الغاز.
التقطير Distillation: هو عملية فصل المواد من خلال التسخين وذلك لتبخير قسم منها ومن ثم التبريد لتسييل قسم من البخار ، وتختلف المواد التي يتم فصلها في درجات غليانها و قابلية التطاير.

Lean Gas :  الغاز المتبقي بعد أستخلاص السوائل منه.

                  (2) الغاز غير المعالج الحاوي على كمية قليلة من السوائل.

الوسط الحراري Heating Medium : مادة (مستقرة أو في حالة جريان)تستعمل لنقل الحرارة من المصدر الرئيسي .

حرارة الأحتراق Heat of Combustion: كمية الحرارة التي يتم الحصول عليها بواسطة الأحتراق الكامل لكمية محددة من المادة.

المركبتان Mercaptan : أية سلسلة متماثلة من المركبات ذات الصيغة RSH ، وتكون ذات روائح كريهة.

الغازولين الطبيعي Natural Gasoline: مزيج من الهيدروكاربونات والتي تكون في أغلبها البنتان والمركبات الأثقل والتي يتم أستخلاصها من الغاز الطبيعي والتي تتماثل في الضغط البخاري.

الراجع Recycle: أرجاع قسم من السائل الى نقطة ما في خط الدخول وذلك لتحسين عملية الأستخلاص أو لتسهيل عملية السيطرة Control.

الراجع Reflux: ويكون في عملية التجزئة Fractionation حيث يرجع قسم من المتكثف Condensed الى البرج لتحسين النقاوة المستحصلة للناتج. نسبة الراجع

Reflux Ratio : وهي قياس نسبي لحجم الراجع الى التغذية  Feed أو المنتج العلوي Overhead product.

Packed Column: برج أمتصاص أو تجزئة يُملأ بحشوة لأعطاء المساحة اللازمة للتلامس بين الأبخرة الصاعدة والسائل النازل.

القشط Pigging : عملية أدخال أداة خلال الأنبوب لأغراض التنظيف وفصل المكونات أو فحص الأنبوب.

البروبان Propane: مركب بارافيني غازي C3H8.

ضغط ريد البخاري Reid Vapor Pressure: الضغط البخاري للمادة بواسطة جهاز ريد .

المركبات المشبعة Saturated compounds: وهي المركبات الهيدروكاربونية التي ليس لها أواصر كاربونية غير مشبعة مكافئة. ومثال ذلك الغاز الطبيعي.

السائل المشبع Saturated Liquid: وهو السائل الذي يكون في نقطة الغليان أو عند حالة التوازن مع الطور البخاري وذلك داخل الوعاء الحاوي عليه.

البخار المشبع Saturated Vapor: البخار في نقطة الندى Dew Point.

البروبان التجاري : سائل هيدروكاربوني يحتوي على البروبان و/ أو البروبلين Propylene والذي يتوافق مع شروط جمعية منتجي الغاز GPA.

ثاني أوكسيد الكبريت (SO2) : غاز ثقيل ، خانق ، عديم اللون ، ويتوجب تحويل هذا الغاز الى كبريت للحيلولة دون التآكل ولتأثيراته على الصحة ولتطبيق معايير السلامة الحكومية.

 Specific gravity : نسبة كتلة مادة معينة في حجم معلوم الى كتلة مادة أخرى قياسية وبنفس الحجم . يعتبر الهواء هو المادة القياسية بالنسبة للغازات والماء بالنسبة للسوائل (ما لم يذكر غيرهما) وتحسب في درجة حرارة 60  ̊F والضغط الجوي الأعتيادي.

معامل تصحيح الحرارة  temperature correction factor : معامل تصحيح الحجم في درجة حرارة معلومة الى معامل تصحيح الحجم في درجة حرارة قياسية ، درجة الحرارة القياسية في الصناعة النفطية هي 60  ̊F.

الضغط البخاري Vapor Pressure : الضغط المسلط من قبل البخار الذي في حالة توازن مع السائل عند حصره في حيز مغلق مثل الخزان أو جهاز أختبار.

مترجم من كتاب GPSA 2005

Surface Facilities in Oil & Natural Gas Production Part.2

المنشآت السطحية لأنتاج النفط والغاز الطبيعي – الجزء الثاني

Surface Facilities in Oil & Natural Gas Production Part.2


 مثال لمنشآة نفطية Oil Facility

في المخطط التالي رسم تخطيطي لمنشأة نفطية بسيطة. وسنقوم بوصف كل من الوحدات هنا، ما عدا وحدة تجفيف الغاز Gas Dehydration والتي تم التطرق اليها في المقالات الخاصة بالغاز الطبيعي .

عملية العزل Separation :

الخطوة الأولى في هذه المنشآة هي فصل الغاز عن النفط والماء . وعادة ما يتم هذا في عازلة واحدة وهي أوعية ضغط تتدفق اليها الموائع القادمة من البئر للسماح للغاز والنفط والماء بسبب الجاذبية. وتحتوي العازلات على تركيب الدخول Inlet Diverter والذي يساعد على تقليل عزم الدخول كما تحتوي على مانع التموج ، بعض الفواصل Bucket والسدود Weirs ومستخلص الرذاذ Mist extractors التي تعزز عملية العزل.

 قد تكون العازلة ثنائية الطور two -phase separator لفصل الغاز من السوائل، أو ثلاثية الطور three-phase separator لفصل الغاز عن النفط والماء ، والتي يتم تصريفها من خلال ثلاثة منافذ outlets. أن العازلة الأولى في المنشأة النفطية تسمى عازلة الأنتاج والتي تستلم الموائع من الآبار أو عازلة الضغط العالي (HP) إذا كان الإنتاج في ضغط عال يتراوح بين 500 إلى 1200 رطل لكل بوصة مربعة ، وإذا تم أدخال النفط الخارج من عازلة الضغط العالي مباشرة في خط الانابيب فأن هذا يؤدي الى تحرر الغاز عند أنخفاض الضغط بسبب خسائر الاحتكاك Friction Losses في خط الأنابيب.

أن الغاز يأخذ حجماً أكبر بكثير لنفس الوزن من النفط ولذلك فأن خط الأنابيب مصمم للتعامل مع كمية معينة من النفط ، وتقل هذه الكمية في حالة تحرر الغاز من النفط  مما يؤدي زيادة سرعة السائل وفرق الضغط Pressure Drop ، ولهذا السبب، فأن مصممي خط أنابيب النفط يضعون الحد الأعلى للضغط البخاريMaximum Vapor Pressure للحيلولة دون تحرر المركبات الخفيفة في مجال النفط الى غاز. أن عملية تخفيض ضغط البخار للنفط يكون لتلبية متطلبات التصميم.

أن أبسط شكل من أشكال الاستقرار يتم بوضع النفط في خزان تحت الضغط الجوي Atmospheric Srorage Tank الذي يسمح للغاز بالتحرر من النفط في الخزان عند خفض الضغط إلى الضغط الجوي. ومن شأن هذه العملية الحصول على ضغط البخار الحقيقي للنفط مساوياً للضغط الجوي ، أو أقل في حالة التسخين وتقليل الضغط لتلبية متطلبات التصميم لخط الأنابيب. أن الغاز الذي يتحرر في الخزان يجب أن يتم ضغطها مرة أخرى إلى ضغط مساوي لضغط العازلة ليندمج مع الغاز الخارج من العازلة.

أما النفط الداخل إلى عازلة الضغط المتوسط ​​(IP) بدلاً من الذهاب مباشرةً الى الخزان تحت الضغط الجوي Atmospheric Srorage Tank فإن الغاز الذي يتحرر في العازلة يكون في ضغط عال لذا فهو بحاجة الى كبس أقل. بالإضافة إلى أن الكمية الكلية للنفط المنتجة من هذه العازلة أكبر من عازلة الضغط العالي وهذا بسبب توازن السائل الغاز Gas / Liquid Equilibrium لتحرر الغازات في الضغط العالي وتغيير تركيب النفط في الخزان.

    أما بالنسبة للغاز المتحرر من عازلة الضغط المتوسط (IP) فيكون أقل بالتأكيد من عازلة الضغط العالي (HP) لذلك فأن إضافة  عازلة ثانية له فائدتان: الأولى عدم الحاجة الى كابسة غاز إضافية لأن الغاز المتحرر من عازلة الضط العالي (HP) ليس بحاجة الى كبس والفائدة الثانية هي أن النفط المنتج من عازلة الضغط المتوسط يكون أكثر أستقراراً ، وإذا أضفنا عازلة ثالثة (أو مرحلة عزل ثالثة) وهي عازلة الضغط المنخفض(LP) فأن كمية السائل المنفصل ستكن أكبر من المرحلتين السابقتين ، مع كمية معقولة من الغاز المتحرر والشكل التالي يبين محطة عزل للغاز الطبيعي Degassing Station مع محطة كبس Compressor Station ملحقة بها .

Oil Facility
Oil Facility

والوحدة أعلاه هي وحدة نموذجية يكون فيها ضغط عازلة الضغط العالي مساوي ل1100 رطل لكل بوصة مربعة psi أما ضغط لعازلة الضغط المتوسط IP فيكون 450 رطل لكل بوصة مربعة psi أما عازلة الضغط الواطيء LP فيكون ضغطها عند 150 رطل لكل بوصة مربعة psi أما وحدة المعالجة التالية فقد تكون في ضغط 50 رطل لكل بوصة مربعة psi قبل تخزين النفط في خزان في الضغط الجوي. يتم أختيار ضغط العازلة بالشكل الذي يضمن خروج الغاز من كل عازلة الى مرحلة كبس تتوافق مع هذا الضغط مع نسبة ضغط معقولة Compression Ratio لكل مرحلة من مراحل الكبس.

معالجة النفط Oil Treating :

لا توجد عملية عزل مثالية ، فهناك دائماً كمية متبقية من الماء في النفط ويمكن أن تتراوح نسبة الماء بين محتوى أقل من 1٪ إلى أكثر من 20٪ في النفط نسبةً حجميةً. وفي حالة أنخفاض API (أي زيادة الوزن الجزيئي ولزوجة النفط) فأن هذا يؤدي الى أنخفاض كفاءة العزل.

للحصول على أفضل فصل للماء من النفط يتم معالجة النفط من خلال وحدات النفط الرطب والتي تشبه الى حد كبير عازلة النفط ولكن مع ميزات خاصة لتسهيل فصل الماء من النفط.أن أنظمة المعالجة هذه تعمل عادةً على خفض لزوجة النفط من خلال زيادة حرارته مع توفر اجزاء كبير لحدوث الأستقرار وبالتالي إتاحة الوقت الكافي لفصل الماء من النفط مع وجود شبكة ألكترو ستاتيكية Electrostatic لتعزيز عملية الفصل وأندماج القطرات.

ويتم تحديد كمية الماء المسموح Allowable Water Content بها في الأنبوب من خلال عقد بين الجهة البائعة للنفط الذي عادة ما يكون للشركة المنتجة والمشتري الذي قد يكون شركة خط الأنابيب الناقل كما يتم تحديد الحد الأقصى لمحتوى الملح maximum Salt Content في النفط الخام. حيث يمكن للنسب العالية من الماء أن تسبب مشاكل التآكل في خطوط الأنابيب وأنظمة النقل الأخرى وفي الوحدات التالية . أما النسبة العالية من الأملاح والذي تسببه ملوحة الماء المنتج المتبقي في النفط قد يسبب مشاكل في التكرير لأن الماء سيغلي في وحدات التقطير.

أن النفط الخام المعالج (الجاف) عادة ما يتم إرساله الى الخزان ، ومن ثم يتم ضخه من خلال مقياس التدفق flowmeter الى أنابيب النقل.

معالجة الماء المنتج Produced Water Treatment :

كما ذكرنا سابقا فأن عملية الفصل ليست مثالية ، وأن كمية النفط التي تتبقى في الماء المنتج من العازلة عادة ما تتراوح بين 100 و 2000 جزء في المليون وزناً. ويجب إزالة هذا النفط إلى مستويات مقبولة قبل أن يتم التخلص من الماء المنتج أو تصريفه. وتختلف المحددات البيئية للماء المنتج من مكان لآخر حيث أن بعض المواقع لا تسمح بتصريف الماء المنتج.

 وعلى سبيل المثال، في خليج المكسيك (ضمن المياه الأقليمية للولايات المتحدة) تكون أقصى نسبة نفط في الماء المنتج 42 جزء في المليون عن أي عينة واحدة ولا تزيد عن 29 جزء في المليون في المتوسط ​خلال شهر. وبخلافه لا يمكن تصريف اي كمية من الماء المنتج و يجوز تصريف الماء المنتج الى آبار الحقن. 

هناك أنواع مختلفة من معدات معالجة الماء المنتج وتشمل قاشطات الماء coalescers، أجهزة التعويم بالغاز Gas Floatation Units IGF، والدواميات Hydrocyclones .وبعض المعدات الإضافية ، بما في ذلك مزيلة الرمل desander والمرشحات filters لإزالة المواد الصلبة قبل الحقن.

أن الدوامية Hydrocyclones تتطلب فرق الضغط يزيد عن 100 رطل / عقدة مربعة للعمل بشكل جيد، وتوضع عادة بين العازلة وصمام التحكم في مستوى الماء Water Level Control Valve . بالإضافة إلى إزالة النفط من الماء ، فأن الدوامية يمكنها أن تؤدي إلى تجمع قطرات النفط المتبقي بواسطة القاشطة ،وقد تبين من التجربة نجاح استخدام نوعين من معدات معالجة الماء المنتج لمنشأة الغاز وثلاثة أنواع للمنشأة النفطية في حالة صعوبة فصل النفط عن الماء.

 

المصادر :

Petroleum Engineering Handbook – Part 3 – Kenneth E. Arnold
Surface Production Operations – Ken Arnold/ Maurice Stewart