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،...
تتيح القدرة على مراقبة مستوى الرمل في أجهزة إزالة الرمل والفواصل وأنظمة التدفق العكسي إمكانية التشغيل الآلي وزيادة كفاءة عمليات إزالة الرمل وتحسين استخدام المعدات وإطالة عمرها.

جدول المحتويات
يُعدّ إنتاج الرمال أحد أهمّ التحديات في صناعة النفط والغاز. تتكوّن الرمال من السوائل والصخور المستخرجة من الآبار. ونتيجةً لوجود الرمال، تتأثر عملية النقل والتحويل بتدهور المعدات (بئر الحفر، وخطوط الأنابيب، وأنابيب الإنتاج، والصمامات، والمخمدات، والفواصل)، وتوقف الإنتاج، وانخفاض معدل الإنتاج، والحاجة إلى الصيانة المبكرة، وغيرها. ولذلك، تُبذل جهود اقتصادية كبيرة في إدارة الرمال والتحكم بها في الحقول.
يُعدّ إنتاج الرمال مشكلةً في قطاع التنقيب والإنتاج في صناعة النفط والغاز، والذي يشمل استكشاف واستخراج وإنتاج النفط والغاز الخام. بعد حفر البئر والتأكد من احتوائها على كمية كافية من الهيدروكربونات قابلة للاستخراج اقتصاديًا، تُستخدم رؤوس الآبار للتحكم في معدل الاستخراج وظروفه. ثم تُستخدم فواصل أحادية أو متعددة الأطوار للحصول على الهيدروكربونات اللازمة للتكرير أو المعالجة، وهو ما يُعرف بقطاع التكرير والتصنيع.
يصف هذا المقال Rheonics الكشف عن الرمال SDP المستشعر وكيفية استخدامه لمراقبة مستوى الرمل في معدات فصل الرمل، مما يسمح باتخاذ إجراءات سريعة لتحسين إدارة الرمل.
Rheonics تُستخدم أجهزة الاستشعار أيضًا لـ مراقبة وزن الطين لسوائل الحفر في الوقت الفعلي في مواقع الحفر.

الشكل 1: نظرة عامة على استخراج النفط والغاز وإنتاج الرمال
تتعلق إدارة الرمال بـ "دورة حياة الرمال"، والتي تشمل إجراءات مثل التنبؤات النموذجية الأولية، والمراقبة الفعلية، والتخلص النهائي من تراكم الرمال، مع مراعاة الجوانب البيئية والسلامة والاقتصادية.
أثناء إدارة الرمال، تشمل الإجراءات المطلوبة ما يلي: الفصل، والجمع، والتنظيف، والقياس، والمراقبة.
الفصل هو عملية تُستخدم لعزل المواد الصلبة عن السائل الموجود في السائل متعدد الأطوار القادم من البئر. وتشمل المعدات المستخدمة في فصل الرمال، والمعروفة أيضًا باسم أجهزة فصل الرمال، أوعية الجاذبية (مثل نظام فصل الماء الحر باستخدام نفاثة رملية)، أو مصائد الرمال، أو الإعصار المائي، أو أنظمة الترشيح.
تختلف هذه الأجهزة لفصل الرمل في تصميماتها وأحجامها وآليات عملها. ويعتمد اختيار الجهاز المناسب على السعة المطلوبة، ومعدل التدفق، وحجم المواد الصلبة، وموقعه في خط الإنتاج، والأثر الاقتصادي، وغيرها. وتتوفر أنواع مختلفة من أجهزة فصل الرمل تناسب استخدامات محددة، مثل أجهزة فصل الرمل متعددة الخطوط، وأجهزة فصل الرمل الداخلية، وغيرها.
طارد الرمل عند رأس البئر هي فواصل إعصارية متعددة الأطوار للمواد الصلبة والسوائل، مصممة لمعالجة تدفقات البئر الكاملة. يمكنها العمل مع تدفقات مختلطة من النفط والغاز والماء، ويمكنها العمل بنسب فراغ غاز كاملة، وتُستخدم في آبار النفط والغاز على حد سواء. تُستخدم هذه الفواصل لمعالجة إنتاج المواد الصلبة المؤقت أثناء اختبار البئر وتنظيفه، وكذلك لمعالجة إنتاج الرمال المستمر. وهي مصممة لتلبية متطلبات ASME وتصنيفات تصميم API-6A.
التالي الشكل يعرض هذا الشكل أجهزة إزالة الرمل الشائعة المستخدمة في مواقع مختلفة ومواقعها المدمجة. Rheonics يمكن استخدام أجهزة الاستشعار.

يمكن تحديد موقع تركيب جهاز فصل الرمل بالنسبة لصمام الخنق. تُستخدم صمامات الخنق للتحكم في معدل التدفق والضغط في الخط. تحمي أجهزة فصل الرمل الموجودة قبل صمام الخنق أو عند رأس البئر جميع المعدات في اتجاه التدفق (بما في ذلك صمام الخنق عند رأس البئر)، ولكنها تتطلب تصميمًا عالي الضغط. أما أجهزة فصل الرمل الموجودة بعد صمام الخنق، فتتطلب تصنيفات ضغط أقل بكثير، وقد تكون أرخص، ولكنها لا تحمي صمام الخنق (تتطلب صيانة أو استبدالًا)، وعادةً ما تكون أكبر حجمًا.
تتمثل إحدى المزايا الإضافية لأجهزة إزالة الرمل المثبتة قبل خانق رأس البئر في أن الرمل المرشح عادة ما يكون أنظف، مع نسبة منخفضة من الهيدروكربونات (تصل إلى 0.5٪ من التركيز بالوزن - كيلوغرام من الزيت لكل كيلوغرام من الرمل الجاف) [5].
الحلزونات المائية:
يستخدم جهاز الفصل الإعصاري، المعروف أيضاً باسم "جهاز إزالة الرمل" أو "إعصار إزالة الرمل" أو "إعصار إزالة الرمل المائي"، تدفقاً دوامياً مع السائل متعدد الأطوار الخارج لالتقاط المواد الصلبة وفصلها. تجبر قوى الطرد المركزي المواد الصلبة، كالرمل، على التحرك بالقرب من الجدار، ثم تُسحب إلى أسفل بفعل الجاذبية على طول الوعاء المخروطي الشكل كتدفق سفلي. خلال هذه العملية، يُحفز تدفق سائل نظيف، كالماء أو الهيدروكربونات، للخروج من الوعاء من الأعلى، في مركز التدفق الدوامي.

يتم تخزين التدفق السفلي مع المواد الصلبة التي تمت تصفيتها في قسم تجميع أسفله، والذي قد يكون جزءًا لا يتجزأ من القسم الرئيسي أو منفصلاً عنه. زوبعة.

من المشاكل المعروفة في الفواصل الإعصارية تراكم الرمال أو تصلبها، مما قد يؤدي إلى انسداد النظام. يحدث هذا إذا تجاوز معدل تكوّن الرمال معدل إزالتها عبر الأنابيب والصمامات. صمامات التفريغ ذات دورة الفتح المحددة مسبقًا غير فعالة، لأن تكوّن الرمال قد يكون غير ثابت ومتغيرًا في كثير من الأحيان. إذا فُتح الصمام قبل تكوّن الرمال، فقد يمر سائل الصرف متعدد الأطوار مباشرةً عبر التدفق السفلي، مما يؤدي إلى فقدان المنتج. أما إذا فُتح متأخرًا جدًا، فستمتلئ الحاوية بالرمال، مما يؤثر سلبًا على العمليات التشغيلية.
يؤدي ترك صمام تصريف المُجمِّع مفتوحًا جزئيًا إلى فقدان مستمر للسائل وتآكل الصمام. تُستخدم هذه الطريقة غالبًا في التشغيل عند الضغط المنخفض (أقل من 100 رطل لكل بوصة مربعة عند المدخل). مع ذلك، في التشغيل عند الضغط العالي (أكثر من 100 رطل لكل بوصة مربعة)، أو التدفق متعدد الأطوار مع وجود زيت في تيار السائل، أو المواد الصلبة شديدة الكشط، أو مشاكل التعامل مع كميات كبيرة من السوائل المُصرَّفة، فإن فتح صمام التصريف جزئيًا ليس حلاً مناسبًا (4).
يتمثل الحل الأمثل في استخدام أنابيب التدفق داخل الوعاء. وباستخدام حساسات الضغط، يمكن رصد فرق الضغط الناتج عن تراكم الرمال، مما يسمح لأنابيب التدفق بتوليد تدفق هابط يمنع انسدادها بالرمال. إلا أن هذه الطريقة تصبح غير فعالة إذا كان معدل تراكم الرمال مرتفعًا جدًا.
يمكن للمشغلين مراقبة إنتاج الرمال في الفواصل وأي معدات أخرى، باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات، مثل تحليل عينات السوائل، والمحاكاة العددية، وتقنيات القياس غير المباشرة الأخرى بالإضافة إلى أجهزة استشعار قياس مستوى الرمال المباشرة مثل Rheonics مسبار الكشف عن الرمال SDPالهدف في جميع هذه الحالات هو تحديد ومعالجة مشاكل إنتاج الرمال في وقت مبكر، وفي بعض الحالات أتمتة إزالة الرمال.

الشكل 5: خط التدفق في أجهزة فصل الرمل
يُمكّن استخدام المعدات لمراقبة مستوى الرمل أو تركيزه المستخدم من:
بعض التقنيات المستخدمة في مراقبة الرمال مدرجة في الجدول التالي.
الجدول 1: تقنيات الاستشعار لرصد الرمال
| التكنولوجيا | الوصف | الايجابيات | سلبيات |
|---|---|---|---|
| أجهزة استشعار صوتية | غير تدخلي يقيس الموجات الصوتية الناتجة عن اصطدام جزيئات الرمل بسطح بئر أو خط أنابيب أو أي معدات أخرى | سهل التركيب في نقاط إنتاج متعددة. مفيد لتحديد مواقع التركيز، وإلى حد ما، حجم الجسيمات. | يتأثر بتدفق السوائل والفقاعات والاهتزازات الخارجية وما إلى ذلك. صعوبة المعايرة - نقص معدات المعايرة الموثوقة. لا يعمل عند الضغوط العالية أو عند وجود رواسب على المحول. |
| مجسات التآكل | مسبار متطفل وغازي. يقيس اختلافات المقاومة الكهربائية الناتجة عن فقدان المادة من السطح المعدني للمسبار بسبب تأثير الرمال. | يوفر معلومات مباشرة وكمية عن كمية وتوزيع إنتاج الرمال. تُستخدم كنموذج للأضرار المحتملة التي قد تلحق بالمعدات. | يتأثر بالتآكل أو التلوث أو الانسداد. تتأثر الأداء والمتانة سلباً. يحتاج إلى مراقبة دقيقة للاستبدال. تتأثر حساسية القياس بسبب عيوب العملية. |
| مستشعر تركيز الرمل | يقيس المقاومة الكهربائية أو السعة الكهربائية للسائل، ومن المتوقع أن يرتبط ذلك بتركيز الرمل ومعدل تدفق الكتلة في السائل. | يوفر بيانات مستمرة وفورية ينبه إلى أي تغييرات أو حالات شاذة. | يتأثر بخصائص أخرى للسائل، مثل درجة الحرارة والضغط والملوحة تتأثر حساسية القياس ودقته بشدة بالشوائب الناتجة عن العملية مثل الرواسب. |
| مجسات الموجات فوق الصوتية | غير تدخلي أو غازي يعمل المستشعر عن طريق إرسال موجات صوتية وتحديد الوقت الذي تعود فيه. يعمل كجهاز رادار لتحديد ما إذا كانت المواد الصلبة قد تشكلت في جزء معين من المعدات. | يوفر معلومات فورية دون أن يكون متطفلاً يتحمل الاهتزازات، والأشعة تحت الحمراء، والضوضاء المحيطة، والتداخل الكهرومغناطيسي. | قد تتأثر القراءات بالخصائص الخارجية للسوائل. يتطلب الأمر معايرة ميدانية لكل عملية تركيب ما لم يتم استخدام خلية تدفق أو غلاف محدد تتأثر بشدة بالترسبات الجدارية وتحتاج إلى إعادة معايرة للعمل مع ظروف جدار الوعاء المتغيرة |
| مجسات الاهتزاز | متطفل وغازي يعمل بتردد معين ويكتشف التغيرات أو الانحرافات في التردد عندما يكون على اتصال بالسوائل والمواد الصلبة. | يكشف عن التراكمات بمرور الوقت يمكن ضبطه كمنبه مستوى يمكنه الكشف عن التآكل | يمكن سدها بالودائع |
| مجسات القياس الإشعاعي النووي | غير تدخلي يعتمد هذا الجهاز على كشف أشعة جاما، حيث يحسب كمية الإشعاع التي تصل إلى منطقة معينة خلال فترة زمنية محددة لحساب محتوى المادة الصلبة أو المادة. | يعمل من خلال المعادن السميكة مناسب للبيئات ذات الضغط العالي والبيئات المسببة للتآكل والتآكل الكاشط | يحتاج إلى معايرة منتظمة ارتفاع التكاليف بسبب وجود مصدر نووي، لا يُسمح به في بعض الأماكن |
Rheonics SDP هو مسبار للكشف عن الرمال مدمج من Rheonics. SDP يتم استخدام المستشعر مع برنامج Ostrich (Rheonics برنامج الكشف عن مستوى الرمل) للكشف المباشر عن الرمل في معدات الفصل، بما في ذلك فواصل الإعصار.
Rheonics SDP يمكن استخدامها لمراقبة مستوى الرمال في معدات صناعة النفط والغاز مثل الفواصل. وهذا يساعد على حماية عناصر الإنتاج على السطح (النفط والغاز) وتحت سطح البحر (المعدات تحت سطح البحر).
يعتمد عمل المستشعر على رنان التواء يكشف التغيرات في لزوجة وكثافة سائل أحادي أو متعدد الأطوار. ويستشعر المستشعر التخميد الناتج عن السائل الذي يغمر فيه وتأثيره على تردد الرنين.
استخدم SDP تم تصميم هذا الجهاز ليتحمل ظروف تشغيل النظام، حتى مع ضغوط عالية تصل إلى 10 آلاف رطل لكل بوصة مربعة، مع توفر إصدارات تتحمل ضغوط 15 ألف رطل لكل بوصة مربعة و25 ألف رطل لكل بوصة مربعة. كما يمكن تركيب مسبار الاستشعار باستخدام وصلات معالجة مختلفة مثل شفة API، ووصلات Grayloc، ووصلات Hammer، وغيرها. وهذا يُسهّل عملية دمج النظام. SDP يتم إدخال المستشعرات إلى مختلف أجهزة فصل الرمل وخطوط الأنابيب والخزانات في اتجاه المنبع أو المنبع.
الجدول 2: المواصفات Rheonics مسبار كشف الرمال – SDP
| Rheonics مسبار كشف الرمال - SDP | |
|---|---|
| طول التمديد | التخصيص |
| عملية اتصال | التخصيص |
| أقصى تصنيف للضغط | 10,000 رطل لكل بوصة مربعة (690 بار، 69 ميجاباسكال) 15,000 رطل لكل بوصة مربعة (1035 بار، 103 ميجاباسكال) 25,000 رطل لكل بوصة مربعة (1724 بار، 172 ميجاباسكال) |
| الخامة | الفولاذ المقاوم للصدأ 316 يتوفر هاستيلوي C22 للبيئات ذات التآكل العالي |
| المواصفات الفنية | مثال (ATEX، IECEx، JPEx، إلخ.) |
| رسم | Rheonics SDP رسم |

الرقم 6: Rheonics SDP – مسبار كشف الرمال
انتقل إلى المقال التالي للتعرف على حالة تثبيت لـ مقياس الكثافة واللزوجة SRD في خطوط أنابيب النفط والغاز وفقًا لمعايير API.
كما هو موضح في الأشكال 2 و4 و5، فإن SDP يمكن تركيب المستشعر في نقاط مختلفة، أو أنواع مختلفة من أجهزة إزالة الرمل، في قسم النفط والغاز العلوي.
استخدم SDP يمكن استخدام المستشعر للكشف عن وجود الرمل أو الجزيئات التي قد تتكتل وتسد منفذ التدفق السفلي في أجهزة فصل الرمل. يُوضع المستشعر على ارتفاع محدد مسبقًا في الجهاز، بحيث يشير إلى ما إذا كان مستوى الرمل وحجمه كافيين لتنبيه وحدة التحكم (مثل وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة PLC) والمشغل (مثل الصمام) بضرورة اتخاذ إجراء لإزالة الرمل. يمكن استخدام مسبارين للإشارة إلى المستويات المنخفضة والعالية لتحسين أتمتة التحكم في صمام إزالة الرمل ومنع خروج أي سائل من الوعاء عبر خط مخرج المواد الصلبة.
استخدم SDP توفر قراءات مستوى الرمل معلومات عن مستوى الرواسب الصلبة في سائل متعدد الأطوار. على سبيل المثال، إذا كان السائل يتكون أساسًا من الماء، فإن المستشعر يُخرج قراءة تتراوح بين 1 و2 سنتي بواز تقريبًا. ولكن عند وجود جزيئات أو سوائل إضافية (مثل الرمل أو الزيت، إلخ)، تتغير القراءات بشكل ملحوظ.
أتمتة إزالة المواد الصلبة من المراكم في أجهزة فصل الرمل والفواصل المستخدمة لـ
استخدم Rheonics مسبار كشف مستوى الرمل، SDPتُمهّد هذه التقنية الطريق لإزالة تراكمات الرمال آلياً من أجهزة فصل الرمال المستخدمة في صناعة النفط والغاز. ويتم ذلك عن طريق الكشف عن وجود الرمال أو المواد الصلبة في خط التدفق قبل أن تُلحق أضراراً جسيمة بالمعدات، وإرسال إشارة لتفعيل صمام في خط التدفق السفلي لنقل الرمال وإزالتها لاحقاً.

الشكل 7: التحكم في إزالة الرمال باستخدام Rheonics SDP مسبار الكشف عن الرمال
استخدم نموذج طلب عروض الأسعار عبر الإنترنت (RFQ) لـ SDP ثم حدد المعلومات المطلوبة. فيما يلي تفاصيل رموز التكوين الرئيسية للمستشعر.


| كيفية الطلب Rheonics مسبار كاشف الرمال؟ | |||
|---|---|---|---|
| 1 | Rheonics SDP مدخل بطاقة الذاكرة : نعم SDPمسبار كاشف الرمال | 4 | نوع المستشعر X9: محول/كم تثبيت خاص. |
| 2 | تقييم درجة الحرارة Tx - تصنيف درجة الحرارة (الحد الأقصى للتشغيل) T1: مصنف للسوائل حتى 125 درجة مئوية (250 درجة فهرنهايت) T2: مصنف للسوائل حتى 150 درجة مئوية (300 درجة فهرنهايت) T3: مصنف للسوائل حتى 175 درجة مئوية (350 درجة فهرنهايت) T4: مصنف للسوائل حتى 250 درجة مئوية (480 درجة فهرنهايت) T5: مصنف للسوائل حتى 285 درجة مئوية (545 درجة فهرنهايت) | 5 | طول الإدخال "أ" المسافة من الحافة إلى طرف المستشعر. يُحددها العميل، على سبيل المثال A500: 500 مم |
| 3 | تصنيف الضغط PX - تصنيف الضغط (أقصى ضغط تشغيلي) P1: مصنف حتى 15 بار (200 رطل لكل بوصة مربعة) P2: مصنف حتى 70 بار (1000 رطل لكل بوصة مربعة) P3: مصنف حتى 200 بار (3000 رطل لكل بوصة مربعة) P4: مصنف حتى 350 بار (5000 رطل لكل بوصة مربعة) P5: مصنف حتى 500 بار (7500 رطل لكل بوصة مربعة) P6: مصنف حتى 750 بار (10000 رطل لكل بوصة مربعة) P7: مصنف حتى 1000 بار (15000 رطل لكل بوصة مربعة) P8: مصنف حتى 1500 بار (20000 رطل لكل بوصة مربعة) | 6 | اتصال العملية "ب" يُحدد العميل نوع اتصال العملية. حدد المعيار/القياس والحجم. أرسل الرسم إذا لزم الأمر. الكود مُقدم من Rheonics مثال BAP0501: مشبك رقم 1، محور API 16 أمبير، 5000 رطل لكل بوصة مربعة |
| 7 | طول كابل المستشعر طول الكابل محدد بالأمتار، على سبيل المثال CAB50: كابل قياسي 50 متر (160 قدم) |
||
تقوم العديد من الشركات بتصنيع وتشغيل أجهزة فصل الرمل لتلبية مختلف التطبيقات الصناعية. بعضها .:

الصور والرسومات المستخدمة هنا هي لأغراض التوضيح فقط، ولا تُشكل أي ضمان أو تأكيد على ملاءمة استخدامها، ولا ينبغي تفسيرها على أنها توصية أو تأييد صريح أو ضمني. جميع الرسوم التوضيحية مُشار إليها بشكل صحيح من مصدرها الأصلي، واستخدامها هنا لا يُحدد أو يُثبت أي حقوق ملكية فكرية تعود ملكيتها إلى صاحب حقوق الملكية الفكرية الحالي لتلك المواد، وتبقى هذه الحقوق محفوظة له.