سلسلة طويلة جداً خصصتها في التعريف بالأيقونة الأشهر في عالم النفط والعالم وهي مضخة العمود الماص "Sucker Rod Pump"
في هذه السلسلة سأخوض في تاريخ وأنواع وبشيء من التفصيل في مكونات مضخة العمود الماص.
سيكون هنالك إضافات يومية للسلسلة!
في هذه السلسلة سأخوض في تاريخ وأنواع وبشيء من التفصيل في مكونات مضخة العمود الماص.
سيكون هنالك إضافات يومية للسلسلة!
الفصل ١: في تاريخ مضخة العمود الماص...
١.١
أغلب آبار النفط المنتجة تحتاج لقوة رفع مساعدة لرفع النفط للسطح. حيث تشير التقديرات أن ٩٥٪ من الآبار تنتج بإحدى أنواع الرفع الاصطناعي، وأن ٦٧٪ من هذه الآبار تنتج بمساعدة مضخة العمود الماص.
أغلب آبار النفط المنتجة تحتاج لقوة رفع مساعدة لرفع النفط للسطح. حيث تشير التقديرات أن ٩٥٪ من الآبار تنتج بإحدى أنواع الرفع الاصطناعي، وأن ٦٧٪ من هذه الآبار تنتج بمساعدة مضخة العمود الماص.
١.٢
أول استخدام لمضخة لإنتاج النفط تعود للعام ١٨٥٩ في أول بئر نفط حفرت في الولايات المتحدة بواسطة ايدون دريك، واستخدمت مضخة ماء تقليدية يدوية. وكان عمق البئر لا يزيد عن ٦٩قدم/ ٢١متر
أول استخدام لمضخة لإنتاج النفط تعود للعام ١٨٥٩ في أول بئر نفط حفرت في الولايات المتحدة بواسطة ايدون دريك، واستخدمت مضخة ماء تقليدية يدوية. وكان عمق البئر لا يزيد عن ٦٩قدم/ ٢١متر
١.٣
تطورت المضخات بعدها الى أن قامت شركة إمداد بئر النفط Oil Well Supply Co من تطوير مضخة اسمتها سيمبلكس Simplex في العام ١٩١٣ والتي تكون متصلة بوحدة مركزية تستطيع تشغيل العديد من المضخات في الوقت نفسه من خلال خطوط القضيب الحديدي المتصلة بينها وبين المضخات.
تطورت المضخات بعدها الى أن قامت شركة إمداد بئر النفط Oil Well Supply Co من تطوير مضخة اسمتها سيمبلكس Simplex في العام ١٩١٣ والتي تكون متصلة بوحدة مركزية تستطيع تشغيل العديد من المضخات في الوقت نفسه من خلال خطوط القضيب الحديدي المتصلة بينها وبين المضخات.
١.٤
في تلك الفترة (نهاية القرن ١٩ وبداية القرن ٢٠) ظهرت العديد من الانواع والكثير من تصاميم المضخات التي شكلت النواة الاولى لظهور مضخة العمود الماص كما نعرفها اليوم
في تلك الفترة (نهاية القرن ١٩ وبداية القرن ٢٠) ظهرت العديد من الانواع والكثير من تصاميم المضخات التي شكلت النواة الاولى لظهور مضخة العمود الماص كما نعرفها اليوم
١.٥
في عشرينات القرن العشرين ظهرت مضخات العمود الماص بشكلها المعاصر وكان الفضل في ذلك لشركة لافكن Lufkin والتي لا تزال رائدة في إنتاج هذه المضخات ليومنا هذا وهي الآن شركة فرعية لبيكر هيوز Backer Huges
في عشرينات القرن العشرين ظهرت مضخات العمود الماص بشكلها المعاصر وكان الفضل في ذلك لشركة لافكن Lufkin والتي لا تزال رائدة في إنتاج هذه المضخات ليومنا هذا وهي الآن شركة فرعية لبيكر هيوز Backer Huges
١.٦
في وقتنا الحالي لدينا أنواع عديدة وشركات كثيرة توفر أنواع مختلفة ومغايرة لهذا النوع من المضخات، وكذلك ظهرت العديد من الأنواع الغير تقليدية لهذه المضخة مثل مضخة روتافلكس Rotaflex والتي لا تخضع للمواصفات القياسية للمعهد الأمريكي للبترول API. سأتحدث عنها بإسهاب في فصل قادم!
في وقتنا الحالي لدينا أنواع عديدة وشركات كثيرة توفر أنواع مختلفة ومغايرة لهذا النوع من المضخات، وكذلك ظهرت العديد من الأنواع الغير تقليدية لهذه المضخة مثل مضخة روتافلكس Rotaflex والتي لا تخضع للمواصفات القياسية للمعهد الأمريكي للبترول API. سأتحدث عنها بإسهاب في فصل قادم!
الفصل ٢: لماذا مضخة العمود الماص؟
٢.١
هناك العديد من المميزات التي تجعل هذه المضخة الأنسب لأغلب آبار النفط:
(المرونة)
-لا يتأثر بالحرارة
-عمق يصل ل١٦٠٠٠قدم/٤٨٠٠متر
-إنتاج كمية ضئيلة الى ٦٠٠٠برميل يوميا
-صالح لأغلب أنواع الموائع
-زيادة/خفض الانتاج عن طريق تغيير السرعة، طول النابض، أو حجم المضخة
هناك العديد من المميزات التي تجعل هذه المضخة الأنسب لأغلب آبار النفط:
(المرونة)
-لا يتأثر بالحرارة
-عمق يصل ل١٦٠٠٠قدم/٤٨٠٠متر
-إنتاج كمية ضئيلة الى ٦٠٠٠برميل يوميا
-صالح لأغلب أنواع الموائع
-زيادة/خفض الانتاج عن طريق تغيير السرعة، طول النابض، أو حجم المضخة
٢.٢
-مضخة إزاحة موجبة=سحب قوي
-معروفة وسهلة
-تحكم سهل بالإنتاج
-توجد أنواع خاصة للتطبيقات الصعبة:
*موائع غازية
*نفط ثقيل
*موائع المسببة للتآكل والصدى
*موائع مشبعة بالرمال
-مضخة إزاحة موجبة=سحب قوي
-معروفة وسهلة
-تحكم سهل بالإنتاج
-توجد أنواع خاصة للتطبيقات الصعبة:
*موائع غازية
*نفط ثقيل
*موائع المسببة للتآكل والصدى
*موائع مشبعة بالرمال
٢.٣
القيود على مضخة العمود الماص:
لمضخة العمود الماص العديد من القيود أو الحدود التي تحد من كفاءة المضخة في العديد من التطبيقات. الجدول يوضح بعض هذه الحدود:
القيود على مضخة العمود الماص:
لمضخة العمود الماص العديد من القيود أو الحدود التي تحد من كفاءة المضخة في العديد من التطبيقات. الجدول يوضح بعض هذه الحدود:
٢.٤
مميزات وعيوب مضخة العمود الماص:
في الجدول المدرج:
مميزات وعيوب مضخة العمود الماص:
في الجدول المدرج:
الفصل ٣: وحدة الضخ
#وسم_بترولي
#وسم_بترولي
٣.١.١ تسميات معهد البترول الامريكي API:
الوظيفة الاساسية لوحدة الضخ السطحية هي عملية تحويل الحركة الدائرية من المحرك الى حركة عمودية (أسفل-أعلى-أسفل) للعمود المصقول polished rod، لذلك من الأساسي اختيار الحجم المناسب من الوحدات السطحية لتناسب الإنتاج المطلوب
الوظيفة الاساسية لوحدة الضخ السطحية هي عملية تحويل الحركة الدائرية من المحرك الى حركة عمودية (أسفل-أعلى-أسفل) للعمود المصقول polished rod، لذلك من الأساسي اختيار الحجم المناسب من الوحدات السطحية لتناسب الإنتاج المطلوب
٣.١.٢
تأتي المضخات على عدة قياسات حسب النوع. وتوجد تسمية قياسية من معهد البترول الامريكي API Designation لمضخة العمود الماص، ومن هذه التسمية تستطيع معرفة كل شيء عن المضخة.
تأتي المضخات على عدة قياسات حسب النوع. وتوجد تسمية قياسية من معهد البترول الامريكي API Designation لمضخة العمود الماص، ومن هذه التسمية تستطيع معرفة كل شيء عن المضخة.
٣.١.٣
وهكذا يبدو شكل لوحة المعلومات الموجودة على المضخة، هذه المضخة:
C-114D-95-86
لاحظ العلامة في أعلى اللوحة المعدنية، هذه العلامة دليل على ان هذه المضخة تم ترخيصها من معهد البترول الامريكي وتتبع المواصفات القياسية لAPI
وهكذا يبدو شكل لوحة المعلومات الموجودة على المضخة، هذه المضخة:
C-114D-95-86
لاحظ العلامة في أعلى اللوحة المعدنية، هذه العلامة دليل على ان هذه المضخة تم ترخيصها من معهد البترول الامريكي وتتبع المواصفات القياسية لAPI
٣.١.٤
في الجدول المرفق كل أنواع مضخات العمود الماص القياسية المعتمدة لدى معهد البترول الامريكي API.
وتوجد هنالك مضخات لا تخضع للمواصفات القياسية للمعهد وسنتطرق لها في فصل آخر.
في الجدول المرفق كل أنواع مضخات العمود الماص القياسية المعتمدة لدى معهد البترول الامريكي API.
وتوجد هنالك مضخات لا تخضع للمواصفات القياسية للمعهد وسنتطرق لها في فصل آخر.
٣.٢ هندسية وحدة الضخ (انواع مضخات العمود الماص ) Pumping Unit Geometry
#وسم_بترولي
#وسم_بترولي
٣.٢
تستطيع معرفة حركة المرفق Crank rotation بوضع فوهة البئر أو رأس البئر Wellhead على يمينك كما في الصورة.
في الصورة: حركة المرفق باتجاه عقارب الساعة clockwise
تستطيع معرفة حركة المرفق Crank rotation بوضع فوهة البئر أو رأس البئر Wellhead على يمينك كما في الصورة.
في الصورة: حركة المرفق باتجاه عقارب الساعة clockwise
٣.٢.١ المضخة التقليدي العادية Conventional pumping unit
(C)
أكثر المضخات استخداماً في استخراج النفط عالمياً لاعتبارات عدة اهمها:
رخيصة
سهلة التشغيل
تكلفة صيانة اقل من المضخات الاخرى
تدور مع وعكس عقارب الساعة
من عيوبها:
تحتاج صندوق تروس ضخم
ليست بكفاءة مضخات اخرى في بعض التطبيقات
(C)
أكثر المضخات استخداماً في استخراج النفط عالمياً لاعتبارات عدة اهمها:
رخيصة
سهلة التشغيل
تكلفة صيانة اقل من المضخات الاخرى
تدور مع وعكس عقارب الساعة
من عيوبها:
تحتاج صندوق تروس ضخم
ليست بكفاءة مضخات اخرى في بعض التطبيقات
٣.٢.٢ مضخة تقليدية عادية محمولة
Conventional Portable Pumping Unit
(CM)
نفس المضخة السابق ذكرها عدا أن هذه المضخة محمولة على عربة وتستخدم في التطبيقات المؤقتة كاختبار اداء التدفق inflow performance قبل إقامة المضخة الثابتة.
Conventional Portable Pumping Unit
(CM)
نفس المضخة السابق ذكرها عدا أن هذه المضخة محمولة على عربة وتستخدم في التطبيقات المؤقتة كاختبار اداء التدفق inflow performance قبل إقامة المضخة الثابتة.
٣.٢.٣ مضخة نوع مارك ٢
Mark II Pumping Unit
(M)
في هذه المضخة يكون حامل الموازن Equalizer Bearing بين عمود سمسمون Semson Post وبين ثقل البئر well load
حركة الوحدة يجب ان تتحرك عكس عقارب الساعة
Mark II Pumping Unit
(M)
في هذه المضخة يكون حامل الموازن Equalizer Bearing بين عمود سمسمون Semson Post وبين ثقل البئر well load
حركة الوحدة يجب ان تتحرك عكس عقارب الساعة
مميزات مارك ٢:
أكثر كفاءة من المضخات التقليدية
لديها عزم دوران أقل من المضخات التقليدية
تكلف اقل بنسبة ٥الى١٠% مقارنة بمضخة تقليدية أكبر منها بقليل
سلبياتها:
تدور في اتجاه واحد
ليست بسرعة التقليدية
الحركة الفجائية لأسفل قد تخرب العمود rod
التواء اسفل العمود بسبب الكبس/الضغط لأسفل
أكثر كفاءة من المضخات التقليدية
لديها عزم دوران أقل من المضخات التقليدية
تكلف اقل بنسبة ٥الى١٠% مقارنة بمضخة تقليدية أكبر منها بقليل
سلبياتها:
تدور في اتجاه واحد
ليست بسرعة التقليدية
الحركة الفجائية لأسفل قد تخرب العمود rod
التواء اسفل العمود بسبب الكبس/الضغط لأسفل
٣.٢.٤ مضخة مارك المعكوسة Reverse Mark
(RM)
تشبه المضخة التقليدية في شكلها الخارجي، ولكن بعزم دوران اقل من التقليدية،
حيث أن صندوق التروس مقدم للداخل، يتسبب بشوط الصعود بدرجة ١٩٥° وشوط النزول بدرجة ١٦٥° وينتج عنه شوط صعود بتسارع اقل بنسبة ٢٠% وهو ما يقلل الحمل على العمود المصقول
(RM)
تشبه المضخة التقليدية في شكلها الخارجي، ولكن بعزم دوران اقل من التقليدية،
حيث أن صندوق التروس مقدم للداخل، يتسبب بشوط الصعود بدرجة ١٩٥° وشوط النزول بدرجة ١٦٥° وينتج عنه شوط صعود بتسارع اقل بنسبة ٢٠% وهو ما يقلل الحمل على العمود المصقول
مميزات مضخة مارك المعكوسة:
عزم دوران اقل من المضخة التقليدية
كفاءة أعلى في استهلاك الطاقة
سلبياتها:
تتحرك مع عقارب الساعة فقط
اغلى من المضخة التقليدية
عزم دوران اقل من المضخة التقليدية
كفاءة أعلى في استهلاك الطاقة
سلبياتها:
تتحرك مع عقارب الساعة فقط
اغلى من المضخة التقليدية
٣.٢.٥
مضخة متوازنة الهواء Air Balanced Pumping Unit
(A)
تستخدم خزان هواء متصل باسطوانة ومكبس ليكون بمثابة موازن عكسي للمضخة. في شوط الهبوط ينضغط الهواء في المخزن وتتخزن الطاقة كهواء مضغوط، بعدها في شوط الصعود الهواء المضغوط يرفع العمود والمائع المحمول معه.
مضخة متوازنة الهواء Air Balanced Pumping Unit
(A)
تستخدم خزان هواء متصل باسطوانة ومكبس ليكون بمثابة موازن عكسي للمضخة. في شوط الهبوط ينضغط الهواء في المخزن وتتخزن الطاقة كهواء مضغوط، بعدها في شوط الصعود الهواء المضغوط يرفع العمود والمائع المحمول معه.
مميزات مضخة متوازنة الهواء:
اسهل من المضخات الاخرى لموازنتها
تأتي بأحجام أكبر من المضخات الاخرى
تتحرك مع وعكس عقارب الساعة
سلبياتها
معقدة وتحتاج لصيانة اكثر (ضاغطات الهواء ومكبس الهواء)
تكثف بخار الماء في المكبس قد يسبب مشاكل.
اسهل من المضخات الاخرى لموازنتها
تأتي بأحجام أكبر من المضخات الاخرى
تتحرك مع وعكس عقارب الساعة
سلبياتها
معقدة وتحتاج لصيانة اكثر (ضاغطات الهواء ومكبس الهواء)
تكثف بخار الماء في المكبس قد يسبب مشاكل.
٣.٢.٦
مضخة منخفضة المظهر
Low Profile Pumping Unit
(LM)
تستخدم في المناطق الحضرية حيث المضخات التقليدية قد تشوه المنظر العام.
تم تطويرها لتكون ذات ارتفاع عمودي منخفض. وتتحرك باتجاه واحد.
مضخة منخفضة المظهر
Low Profile Pumping Unit
(LM)
تستخدم في المناطق الحضرية حيث المضخات التقليدية قد تشوه المنظر العام.
تم تطويرها لتكون ذات ارتفاع عمودي منخفض. وتتحرك باتجاه واحد.
٣.٢.٧
مضخة هيدروليكية
Hydraulic Pumping Unit
مكوناتها الاساسية: اسطوانة، سارية، وحدة ضخ هيدروليكية، ورأس بئر خاص
مميزاتها:
رخيصة الكلفة
بسيطة وسهلة التشغيل وصيانة أقل
تأخذ حيز صغير من المساحة السطحية
مضخة هيدروليكية
Hydraulic Pumping Unit
مكوناتها الاساسية: اسطوانة، سارية، وحدة ضخ هيدروليكية، ورأس بئر خاص
مميزاتها:
رخيصة الكلفة
بسيطة وسهلة التشغيل وصيانة أقل
تأخذ حيز صغير من المساحة السطحية
٣.٢.٨
مضخة روتافلكس
Rotaflex
RX
شكل المضخة عمودية مع حزام متصل بالعمود المصقول
تتميز هذه المضخة بشوط طويل جداً مقارنة بالمضخات العادية وهو ما يجعلها قادرة على سحب كمية كبيرة من الموائع في كل شوط وبسرعة أقل من نظيرتها التقليدية وهو ما يطيل عمر العمود rod ويقلل الضغط والشد المتكرر
مضخة روتافلكس
Rotaflex
RX
شكل المضخة عمودية مع حزام متصل بالعمود المصقول
تتميز هذه المضخة بشوط طويل جداً مقارنة بالمضخات العادية وهو ما يجعلها قادرة على سحب كمية كبيرة من الموائع في كل شوط وبسرعة أقل من نظيرتها التقليدية وهو ما يطيل عمر العمود rod ويقلل الضغط والشد المتكرر
مميزاتها:
شوط طويل جدا يصل ل٣٦٦بوصة/ ٩.٣متر
استهلاك اقل للطاقة بنسبة ١٥-٢٥٪
اشواط أقل وسرعة أقل وهو ما يطيل عمر معدات المضخة
تشحن المضخة كقطعة واحدة
سهلة التركيب
كفاءة أعلى من المضخات التقليدية
تحتاج صندوق تروس اصغر، بسبب الحاجة لعزم دوران اقل وهو يقلل التكلفة
شوط طويل جدا يصل ل٣٦٦بوصة/ ٩.٣متر
استهلاك اقل للطاقة بنسبة ١٥-٢٥٪
اشواط أقل وسرعة أقل وهو ما يطيل عمر معدات المضخة
تشحن المضخة كقطعة واحدة
سهلة التركيب
كفاءة أعلى من المضخات التقليدية
تحتاج صندوق تروس اصغر، بسبب الحاجة لعزم دوران اقل وهو يقلل التكلفة
جاري تحميل الاقتراحات...