مراقبة وزن ولزوجة طين الحفر لتحسين أداء البئر
تُعد كثافة ولزوجة طين الحفر من المعايير الحاسمة التي تؤثر بشكل مباشر على أداء الحفر، واستقرار البئر،...
العمليات في المصافي التي تلعب فيها قياسات اللزوجة والكثافة وإدارتها دورًا محوريًا في عمليات التكرير هي كالتالي:
لمحة عامة عن عملية التكرير | المرجع: المعهد الأمريكي للبترول (https://www.api.org/)
يتغير توافر النفط الخام وأسعاره باستمرار. وفي ظل هذه الظروف المتغيرة، يصبح الحفاظ على الطاقة الإنتاجية أو زيادتها مع خفض التكاليف أكثر تعقيدًا بالنسبة للمصافي. وبينما يسعى المشغلون إلى تحقيق كفاءة وربحية أكبر، فإنهم يعتمدون على الحصول على بيانات قياس دقيقة باستمرار في جميع التطبيقات.
لا يزال البترول أحد أهم الهيدروكربونات في السوق العالمية، فهو المصدر الرئيسي للوقود السائل ووقود النقل، ومادة خام أساسية لصناعة البوليمرات. تُعدّ اللزوجة خاصية مهمة للسوائل لأسباب عديدة، فهي قد تكون خاصية وظيفية، أو مرتبطة بصفة مميزة، أو مرتبطة بكفاءة الاستخدام. والأهم من ذلك، أن اللزوجة مؤشر على كيفية التعامل مع السائل - ضخه، وترشيحه، وتحريكه.

عمليات التكرير والمنتجات | المصدر: فاليرو للطاقة (https://www.valero.com/)
لكل منتج بترولي مكرر يتم الحصول عليه من النفط الخام استخدام محدد:
يُصنف النفط الخام إلى نفط خفيف ونفط ثقيل بناءً على خصائصه الفيزيائية المختلفة، مثل الوزن الجزيئي واللزوجة والكثافة ودرجة API. وتلعب اللزوجة والكثافة دورًا بالغ الأهمية في إنتاج النفط ونقله عبر خطوط الأنابيب وعمليات استخراجه.
تُعدّ اللزوجة من أهم القياسات التي تُجرى في المصافي. يشتري جميع العملاء منتجات المصافي المصنفة حسب درجات لزوجتها، وفقًا للمعايير الدولية المعتمدة مثل معايير الجمعية الأمريكية لاختبار المواد (ASTM). تُعتبر اللزوجة أساسية لتحديد جودة المنتج، كما أنها بالغة الأهمية لحماية آلات المعالجة مثل المضخات والضواغط.
تُعرَّف المنتجات المكررة بلزوجتها. وقد طُوِّرت على مرّ الزمن أساليب وتقنيات تُتيح للمشغلين مزيدًا من التحكم في عملياتهم. واليوم، تُسهم التحسينات في قياس اللزوجة والتحكم بها في زيادة ربحية مصافي التكرير بشكل كبير. وتُعدّ صعوبة قياس اللزوجة والكثافة في ظروف المكامن وارتفاع تكلفتها السبب الرئيسي لنقص هذه البيانات عند درجات حرارة أخرى. إضافةً إلى ذلك، تُشكّل اللزوجة والكثافة مؤشرات مهمة للمحاكاة العددية لتحديد الجدوى الاقتصادية ونجاح مشروع استخلاص النفط المُعزَّز.
بشكل عام، تتمثل العمليات في مصافي النفط التي تلعب فيها قياسات اللزوجة وإدارتها دورًا محوريًا في عمليات التكرير فيما يلي:
عمليات مزج دقيقة
المزج هو عملية خلط النفط الخام والمكثفات والبيتومين - وكلها ذات خصائص وقيم متفاوتة - في تيار واحد لإنتاج نوع جديد من النفط الخام أكثر ملاءمة للنقل والتكرير. وتخضع عملية المزج في المصافي للعديد من الاعتبارات، وهي مدفوعة بـ:
يُعدّ ضمان دقة نسب كل منتج في أي وصفة أمرًا بالغ الأهمية. وتعتمد دقة هذا المزيج على العديد من المتغيرات داخل النظام. ويُحدد جهاز القياس الرئيسي دقة النظام ككل؛ لذا، يُعدّ اختيار جهاز القياس أمرًا بالغ الأهمية.
قد يؤدي مزج نوعين أو أكثر من النفط الخام لتحقيق التوازن الأمثل في خصائص المواد الخام إلى ظهور مشكلات غير معروفة تتعلق بعدم توافق أنواع النفط الخام. وهذا بدوره قد يؤدي إلى تسريع الترسيب، وبالتالي زيادة تكاليف الطاقة لسخان وحدة النفط الخام، واحتمالية إيقاف التشغيل المبكر لتنظيف المبادل الحراري.

في أغلب الأحيان، يصعب التمييز بين التسرب والانحرافات المقبولة عن النموذج بسبب تغير الظروف في خط الأنابيب، وأخطاء القياس، وتغيرات درجات الحرارة والضغط. لذا، يلزم وجود أجهزة قياس موثوقة لرصد أي تغيير في تدفق العملية، وتمكين المشغل من الاستجابة بفعالية لأي تغيير من هذا القبيل. تتعدد فوائد استخدام أجهزة القياس لمراقبة خصائص المزيج في الوقت الفعلي، واختيار التدخلات التصحيحية المناسبة عند الضرورة.
تستخدم المصافي قياسات اللزوجة المباشرة لتعزيز اتساق الإنتاج. يقع مقياس اللزوجة في خط جانبي من الخط الرئيسي، ويُستخدم للحفاظ على إضافة المُخفف لتحقيق المواصفات المثالية للعميل من المرة الأولى. تتمتع المصافي التي تستخدم نظام المزج المُعتمد على التحليل بقدرات لتحديد الخصائص المهمة لكل نوع من أنواع النفط الخام. وهذا يُتيح إجراء تعديلات على المزج تُؤثر على جودة المنتج وكمياته المطلوبة. كما يُحسّن الجدولة من خلال الاطلاع على خصائص النفط الخام الوارد وإجراء تحليلات إضافية في الموقع قبل شحنه إلى وحدة معالجة النفط الخام.
نقل النفط في المصافي: ضمان الجودة والكمية المناسبتين أثناء عمليات النقل
يشير نقل الحفظ إلى المعاملات التي تتضمن نقل مواد مادية من جهة تشغيل إلى أخرى. وتُعدّ مراقبة الجودة خلال هذه العمليات مفيدة لضمان حقوق الأطراف المعنية بالمعاملة.

يجب أن تستوفي عمليات إنتاج النفط الخام مواصفات محددة للكثافة واللزوجة ونسبة الماء، وذلك لأغراض نقل الملكية، وفقًا لما تحدده شركات خطوط الأنابيب. قد يؤدي عدم استيفاء هذه الشروط قبل الشحن إلى تكاليف إعادة معالجة باهظة وتوقف العمليات. يبحث المهندسون عن حل متكامل يُمكّن من قياس الامتثال بدقة. فهم بحاجة إلى ضمان أن جودة النفط الخام تفي بجميع شروط المعالجة المطلوبة أو تتجاوزها قبل مغادرة الشحنة للمنشأة أو نقطة نقل الملكية.
يُعدّ قياس كميات النفط الخام على اليابسة أحد أنشطة المحطات التي تُعدّ فيها معايير الجودة المتعلقة بقياس اللزوجة والكثافة ذات أهمية بالغة. فعند وصول النفط الخام إلى اليابسة، يتم قياس كميته، مما يؤثر على الضرائب أو مدفوعات نقل الملكية. وتُستخدم أنظمة مماثلة بين البائع والمشتري، ويتم مقارنة البيانات. وتُتيح عمليات النقل بين المنصة وخط الأنابيب ومرافق التخزين والتوزيع البرية فرصًا للقياس، إذ يرغب كل مشترٍ في التأكد من الكمية المُورّدة. وتُعدّ قياسات الكثافة مفيدة في هذه التقديرات والحسابات.

يُعدّ نوع العداد المُناسب للتطبيق العاملَ الرئيسي في أنظمة القياس، حيث يُشكّل عامل اللزوجة وحساسية الهواء العاملَ الأساسي في اختيار العداد. يجب مراعاة عوامل أخرى مثل الأنابيب، والاهتزازات، والتركيبات الكهربائية، وتكييف التدفق، والتوافق الكيميائي، وديناميكيات النظام، والخبرة السابقة. تشمل قائمة خيارات المعدات الكاملة العداد، والمصفاة، وصمام التحكم، ونظام إزالة الهواء، الذي يتطلب دراسة متأنية لأنه يجب أن يمنع دخول أي هواء إلى نظام القياس.
تحسين عمليات التكرير: موازنات كتلة وحدات المعالجة والتحكم في الفاقد
قد تُمثل موازنات كتلة وحدات المعالجة تحديًا نظرًا لأخطاء القياس. فبدون قياس دقيق، يتعذر تحديد الخسائر الحقيقية، وتصبح نماذج التحسين غير موثوقة. يعتمد العديد من مصافي التكرير على قياسات الكثافة الحجمية والمخبرية في حساباتهم، على الرغم من تأثر كلا القياسين بتغير ظروف العملية. يُحسّن مقياس الكثافة المدمج في خط الإنتاج الموازنات بشكل ملحوظ من خلال قياس الكثافة أثناء العملية، مما يُمكن أن يحل محل قياسات الكثافة المخبرية للحصول على حسابات أكثر دقة.
فهم كيمياء مزج النفط الخام لتحقيق التحسينات
إلى جانب توفير البنية التحتية المناسبة لعمليات المزج في المحطة، يُعدّ فهم كيمياء مزج النفط الخام أمرًا بالغ الأهمية. يُتداول ما يزيد عن 150 نوعًا من النفط الخام دوليًا، وتختلف هذه الأنواع في خصائصها وجودتها ومكوناتها. وتعتمد عمليات مزج النفط الخام والبيتومين والمكثفات على خصائصها الفيزيائية والكيميائية لتلبية مواصفات المصفاة.
تُعدّ اللزوجة والكثافة من الخصائص الفيزيائية المهمة للنفط الخام. ومع ذلك، يوجد نقص في النماذج العملية لحساب هذه الخصائص للنفط الثقيل عند درجات حرارة مرتفعة. تُمكّن أجهزة قياس اللزوجة والكثافة المهندسين من الحصول على نماذج دقيقة قادرة على التنبؤ بهاتين الخاصيتين المهمتين للسوائل، وتحسين عمليات المزج لمختلف السوائل عبر نطاق واسع من درجات الحرارة.
يُتيح التحليل الإلكتروني لخصائص النفط الخام أداة فعّالة لاستغلال النفط الخام على النحو الأمثل لتحقيق أعلى هامش ربح في التكرير بأقل تكلفة. وهذا يُلزم المصافي ومحطات المزج بتغيير خصائص النفط الخام بشكل متكرر، وفقًا لمعدات التكرير وأسعار السوق العالمية لأنواع النفط الخام المختلفة.
في قياسات اللزوجة في المصافي، يُعدّ القياس خارج خط الإنتاج باستخدام طريقة ASTM-D445 هو الأسلوب التقليدي. وبغض النظر عن المهام اليدوية والصيانة المكثفة المطلوبة، فإن استخدام الأنابيب الشعرية في المختبر ينطوي على عيب رئيسي، إذ لا يُعطي سوى صورة لحظية محددة للغاية، وهي لحظة سحب العينة. ولا تُجسّد القياسات المختبرية بدقة سلوكيات سوائل الإنتاج في الوقت الفعلي. وعندما تُجرى القياسات كل 8-12 ساعة فقط، يبقى احتمال إغفال بعض التفاصيل قائمًا. وقد يستغرق استعادة الأداء الأمثل في عمليات التكرير 10 ساعات أو أكثر، ما قد يُكبّد المصافي خسائر تتراوح بين 100,000 و500,000 دولار أمريكي لكل عملية قياس.

عيوب استخدام أجهزة منفصلة لقياس الكثافة واللزوجة
يستخدم المشغلون عادةً أجهزة منفصلة لقياس الكثافة واللزوجة. وتوجد مشاكل كبيرة في استخدام جهازين مختلفين:
في تطبيقات المصافي، حيث قد تصل تكلفة إنتاج مواد غير مطابقة للمواصفات إلى مئات الآلاف من الدولارات يوميًا، يعتمد أصحاب المصافي بشكل متزايد على القياسات المستمرة في الوقت الفعلي أثناء الإنتاج، وذلك لتوسيع نطاق الاختبارات المعملية التقليدية لضمان جودة المنتج. تشمل التقنيات الشائعة الاستخدام لقياس اللزوجة أثناء الإنتاج: القياس الشعري، والقياس الاهتزازي، وقياس المكبس المتذبذب. تتطلب جميع هذه التقنيات تهيئة السائل المراد اختباره ليكون متجانسًا تمامًا مع عينات المختبر من حيث درجة الحرارة والتدفق والجسيمات. يُقاس العائد على الاستثمار في التحكم في اللزوجة أثناء الإنتاج بالأيام بالنسبة للإسفلت وزيوت التشحيم. Rheonicsيُعد مبدأ الرنين الالتوائي التقنية المفضلة لمقاييس اللزوجة المدمجة نظرًا لدقتها وموثوقيتها العالية مقارنةً بالتقنيات الأخرى. وهذا الفرق بالغ الأهمية بالنسبة لعمليات التكرير التي تواجه صعوبة في تلبية الطلب المتزايد.
يُعدّ الرصد والتحكم الآلي في اللزوجة أثناء التشغيل أمرًا بالغ الأهمية لـ التحكم في اللزوجة أثناء الخلط وضمان امتثال الخصائص الأساسية بشكل كامل للمتطلبات عبر دفعات متعددة، دون الحاجة إلى الاعتماد على أساليب القياس غير المتصلة بالإنترنت وتقنيات أخذ العينات. Rheonics يقدم الحلول التالية للتحكم في العمليات وتحسينها في الصياغة والمعالجة والتوسع والاختبار.
Rheonics يقدم حلاً متكاملاً جاهزاً للاستخدام لإدارة الجودة يتكون من:
يقع مستشعر SRV في خط الإنتاج بحيث يقيس اللزوجة باستمرار (والكثافة في حالة SRD). يمكن ضبط التنبيهات لإخطار المشغل بالإجراء اللازم، أو يمكن أتمتة عملية الإدارة بالكامل باستخدام RPTC.Rheonics (وحدة التحكم التنبؤية للتتبع). يؤدي استخدام جهاز SRV في خط عملية المزج إلى تحسين الإنتاجية وهوامش الربح وتحقيق الامتثال التنظيمي. Rheonics تتميز هذه الحساسات بحجمها الصغير الذي يسهل تركيبها من قِبل الشركات المصنعة الأصلية أو عند تحديث الأنظمة القائمة. وهي لا تتطلب أي صيانة أو إعادة تهيئة. توفر هذه الحساسات نتائج دقيقة وقابلة للتكرار بغض النظر عن طريقة أو مكان تركيبها، دون الحاجة إلى حجرات خاصة أو أختام مطاطية أو حماية ميكانيكية. وبفضل عدم استخدامها لأي مواد استهلاكية وعدم حاجتها إلى إعادة معايرة، فإن حساسات SRV وSRD سهلة التشغيل للغاية، مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف التشغيل على المدى الطويل بشكل كبير.
بمجرد تهيئة بيئة العملية، لا يتطلب الأمر عادةً سوى القليل من الجهد للحفاظ على سلامة الأنظمة وتناسقها - إذ يمكن للمشغلين الاعتماد على التحكم الدقيق مع Rheonics حلول إدارة الجودة في المصافي.
يمكن للمصافي الاستفادة القصوى من التطورات في تكنولوجيا الأتمتة من خلال Rheonics
Rheonics تتضمن أنظمة الأتمتة ميزات تتجاوز الأنظمة التقليدية، مثل خوارزميات التحكم المتقدمة المدمجة في العمليات، والمراقبة الإحصائية، ومراقبة الأجهزة الذكية، ومراقبة حالة الأصول. فهي توفر بيانات حالة العمليات والأصول لكل من عمليات التشغيل والصيانة، مما يتيح طرقًا جديدة وفعالة لدمج عمليات العمل وتحسين دقة وسرعة اتخاذ القرارات.

Rheonicsتتميز وحدات SRV وSRD بحجمها الصغير جدًا، مما يسهل تركيبها في أنظمة التصنيع الأصلية وأنظمة التحديث. كما أنها تتيح دمجها بسهولة في أي خط إنتاج. تتميز بسهولة تنظيفها ولا تتطلب صيانة أو إعادة تهيئة. وبفضل حجمها الصغير، يمكن تركيبها مباشرةً في أي خط إنتاج، مما يغني عن الحاجة إلى مساحة إضافية أو محولات.
Rheonics يستخدم كل من SRV وSRD رنانًا محوريًا فريدًا حاصلًا على براءة اختراع، حيث يلتف طرفا المستشعرين في اتجاهين متعاكسين، مما يلغي عزم الدوران الناتج عن تركيبهما، وبالتالي يجعلهما غير حساسين تمامًا لظروف التركيب ومعدلات التدفق. يوضع عنصر المستشعر مباشرة في السائل، دون الحاجة إلى غلاف خاص أو قفص واقٍ.
Rheonics' ريوبولس البرنامج قوي وسهل الاستخدام وبديهي. يمكن مراقبة سائل العملية في الوقت الفعلي على وحدة التحكم الصناعية المدمجة أو على جهاز كمبيوتر خارجي. تتم إدارة العديد من أجهزة الاستشعار المنتشرة في جميع أنحاء المصنع من لوحة تحكم واحدة. لا يؤثر نبض الضغط الناتج عن الضخ على عمل أجهزة الاستشعار أو دقة القياس. كما لا يؤثر الاهتزاز.
قم بتثبيت المستشعر مباشرةً في مجرى العملية لإجراء قياسات اللزوجة (والكثافة) في الوقت الفعلي. لا حاجة لخط جانبي: يمكن غمر المستشعر في الخط؛ ولا يؤثر معدل التدفق والاهتزازات على استقرار القياس ودقته.
في حال حدوث تلف غير متوقع في المستشعر، يمكن استبداله دون الحاجة إلى استبدال أو إعادة برمجة الدوائر الإلكترونية. تتوفر بدائل مباشرة للمستشعر والدوائر الإلكترونية دون الحاجة إلى تحديثات للبرامج الثابتة أو تغييرات في المعايرة. سهولة التركيب. متوفر بوصلات قياسية ومخصصة مثل NPT. Tri-Clampوصلات صحية وطبية أخرى، متوافقة مع معيار DIN 11851، ذات حواف، من نوع Varinline. لا تحتوي على حجرات خاصة. سهلة الفك للتنظيف أو الفحص. يتوفر صمام SRV أيضًا بمعيار DIN 11851 و tri-clamp وصلة لسهولة التركيب والفك. مجسات SRV محكمة الإغلاق للتنظيف في المكان (CIP) وتدعم الغسيل عالي الضغط مع موصلات IP69K M12.
Rheonics تحتوي الأجهزة على مجسات من الفولاذ المقاوم للصدأ، وتوفر اختيارياً طبقات واقية للحالات الخاصة.
مصدر طاقة تيار مستمر 24 فولت بسحب تيار أقل من 0.1 أمبير أثناء التشغيل العادي.
تُساهم الإلكترونيات فائقة السرعة والمتانة، بالإضافة إلى النماذج الحسابية الشاملة، في جعل Rheonics تُعدّ هذه الأجهزة من أسرع الأجهزة وأكثرها تنوعًا ودقة في هذا المجال. توفر تقنيتا SRV وSRD قياسات دقيقة للزوجة (والكثافة في حالة SRD) في الوقت الفعلي كل ثانية، ولا تتأثر بتغيرات معدل التدفق!
Rheonicsتم تصميم هذه الأجهزة لإجراء القياسات في أصعب الظروف.
SRV متاح مع أوسع نطاق تشغيلي في السوق لأجهزة قياس اللزوجة المدمجة في العمليات:
Rheonicsيُعدّ جهاز SRD منتجًا فريدًا يغني عن ثلاثة أجهزة مختلفة لقياس اللزوجة والكثافة ودرجة الحرارة. فهو يُزيل صعوبة وجود ثلاثة أجهزة مختلفة في نفس المكان، ويُقدّم قياسات دقيقة للغاية وقابلة للتكرار حتى في أقسى الظروف.
قم بدمج صمام إعادة تدوير اللزوجة (SRV) في خط الإنتاج لضمان اتساق الأداء على مر السنين. يراقب صمام إعادة تدوير اللزوجة (SRV) اللزوجة (والكثافة في حالة صمام إعادة تدوير اللزوجة SRD) ويتحكم بها باستمرار، كما يقوم بتفعيل الصمامات بشكل تكيفي لمعايرة مكونات الخليط. حسّن عملية الإنتاج باستخدام صمام إعادة تدوير اللزوجة (SRV) واستمتع بتقليل حالات التوقف، وخفض استهلاك الطاقة، وتقليل حالات عدم الامتثال، وتوفير تكاليف المواد. وفي النهاية، يُسهم ذلك في تحسين الأرباح النهائية والحفاظ على بيئة أفضل!
تُعدّ الإلكترونيات المتطورة الحاصلة على براءة اختراع بمثابة عقل هذه المستشعرات. يتوفر كل من SRV وSRD بوصلات عملية قياسية في الصناعة مثل ¾ بوصة NPT وDIN 11851 والشفة. Tri-clamp يسمح للمشغلين باستبدال مستشعر درجة الحرارة الحالي في خط المعالجة الخاص بهم بـ SRV/SRD مما يوفر معلومات قيمة وقابلة للتنفيذ للغاية عن سائل المعالجة مثل اللزوجة بالإضافة إلى قياس دقيق لدرجة الحرارة باستخدام Pt1000 المدمج (DIN EN 60751 الفئة AA، A، B متوفرة).
تتوفر إلكترونيات المستشعر في كل من غلاف جهاز الإرسال وحامل سكة DIN صغير الحجم، مما يتيح سهولة دمجها في خطوط الإنتاج وداخل خزائن معدات الآلات.
إن استخدام طرق اتصال تناظرية ورقمية متعددة في إلكترونيات المستشعرات يجعل الاتصال بأنظمة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة الصناعية وأنظمة التحكم أمرًا بسيطًا وسهلاً.
خيارات الاتصال التناظري والرقمي
خيارات الاتصال الرقمي الاختيارية
Rheonics تُقدّم الشركة أجهزة استشعار آمنة بطبيعتها، حاصلة على شهادات ATEX وIECEx، للاستخدام في البيئات الخطرة. وتتوافق هذه الأجهزة مع متطلبات الصحة والسلامة الأساسية المتعلقة بتصميم وبناء المعدات وأنظمة الحماية المُخصصة للاستخدام في الأجواء القابلة للانفجار.
الشهادات التي تحملها جهاتٌ تتمتع بالأمان الجوهري ومقاومة الانفجار Rheonics كما يتيح ذلك تخصيص المستشعرات الموجودة، مما يوفر على عملائنا الوقت والتكاليف المرتبطة بتحديد واختبار بديل. ويمكن توفير مستشعرات مخصصة للتطبيقات التي تتطلب وحدة واحدة أو آلاف الوحدات، مع فترات تسليم تتراوح بين أسابيع وأشهر.


قم بتثبيت المستشعر مباشرةً في مسار العملية لإجراء قياسات فورية للزوجة والكثافة. لا حاجة لخط جانبي: يمكن غمر المستشعر مباشرةً في المسار؛ ولا يؤثر معدل التدفق أو الاهتزازات على استقرار القياس ودقته. حسّن أداء الخلط من خلال إجراء اختبارات متكررة ومتتالية ومتسقة على السائل.
مواقع مراقبة الجودة المباشرة
الأجهزة/المستشعرات
SRV مقياس اللزوجة أو SRD لزيادة الكثافة
Rheonics تصمم وتصنع وتسوق أنظمة استشعار ومراقبة السوائل المبتكرة. مصنعة بدقة في سويسرا. Rheonicsتتميز مقاييس اللزوجة ومقاييس الكثافة المدمجة بالحساسية المطلوبة للتطبيق والموثوقية اللازمة للعمل في بيئات قاسية. نتائج ثابتة حتى في ظل ظروف التدفق المعاكسة، دون أي تأثير لانخفاض الضغط أو معدل التدفق. وهي مناسبة تمامًا لقياسات مراقبة الجودة في المختبر، دون الحاجة إلى تغيير أي مكون أو معيار للقياس عبر النطاق الكامل.