نظام رفع المكبسهي تقنية رفع يدوية نموذجية لمعالجة مشكلة تراكم السوائل في الآبار منخفضة الإنتاجية. عندما لا تتمكن بئر النفط من مواصلة إنتاج النفط الخام بسبب نقص الضغط،نظام رفع المكبسسيتم تحقيق رفع النفط الخام من خلال الحركة الدورية للمكبس المعدني، وهو فرع مهم من الرفع اليدوي الميكانيكي.
الهدف الأساسي من الرفع الاصطناعي هو تجديد طاقة التكوين. عملنظام رفع المكبسيعتمد هذا النظام على التحويل المتناوب لقوة تمدد الغاز الطبيعي والجاذبية في البئر. يتكون هذا النظام من مكبس تحت الأرض، ومشبك، ومصيدة رأس البئر، ووحدة تحكم أرضية. ينقسم سير العمل بأكمله إلى أربع مراحل طبيعية:
المرحلة الأولى: تراكم الغاز:
بعد إغلاق صمام قاع البئر، يتجمع الغاز المصاحب تدريجيًا في قاع الأنبوب ويضغط. عندها، يبقى المكبس في موضع المشبك في قاع البئر، ويشكل عمود السائل المتراكم فوقه حملًا. تعتمد هذه العملية على دقة توقيت نظام التحكم اليدوي في الرفع.
المرحلة الثانية: ارتفاع المكبس:
عندما يصل ضغط الهواء إلى الحد المُحدد، يُفتح الصمام لتحرير طاقة تمدد الغاز. يحمل المكبس عمود السائل العلوي ويتحرك بسرعة عالية نحو رأس البئر، مدفوعًا بغاز عالي الضغط. في هذه المرحلة، يتم تحويل الطاقة الحركية للغاز إلى طاقة كامنة ميكانيكية، مما يعكس جوهر تدخل الطاقة في الرفع الاصطناعي.
المرحلة الثالثة: خروج السوائل:
عندما يصل المكبس إلى مصيدة رأس البئر، يدخل النفط الخام، الذي يُدفع إلى فوهة الأنبوب، إلى خط أنابيب الإنتاج. ثم تُشغّل المصيدة لفترة وجيزة لإتمام عملية توصيل السوائل. هذه هي مرحلة الإنتاج الفعالة في دورة الرفع اليدوي.
المرحلة الرابعة: إعادة ضبط المكبس:
بعد انتهاء عملية التفريغ، ينخفض ضغط الهواء عند رأس البئر. ينزلق المكبس بحرية على طول الأنبوب بفعل الجاذبية حتى يُعاد تثبيته في المشبك السفلي. يضبط جهاز التحكم الأرضي فاصل الدورة التالية وفقًا لحالة البئر لضمان استمرارية عملية الرفع اليدوي.
تسلط المزايا التقنية لرفع المكبس الضوء على إمكانية تطبيق الرفع اليدوي:
ويمكن تشغيلها بشكل مباشر عن طريق الغاز المصاحب في البئر، ولا تتطلب إدخال طاقة خارجية.
الهيكل الميكانيكي بسيط وموثوق به، وتكلفة صيانته أقل من تكلفة الأنظمة المعقدة مثل المضخات الغاطسة الكهربائية.
إنه يحل بشكل فعال مشكلة الإنتاج المتقطع لآبار نسبة الغاز إلى السائل غير المتوازنة ويملأ النقاط العمياء لتقنيات الرفع الاصطناعي الأخرى.
في التطبيقات الهندسية، تُعد تقنية الرفع الاصطناعي هذه مناسبةً جدًا لثلاثة أنواع من السيناريوهات: الحفاظ على استقرار إنتاج الآبار منخفضة الإنتاجية، والتحكم في تدفقات آبار النفط والغاز الصخري، وتطوير المنافع الهامشية لحقول النفط القديمة. وتزداد أهمية خصائص توفير الطاقة لهذا النظام في تطبيقات الآبار المائلة.
يعمل نظام المكبس الحديث على تعزيز كفاءة الرفع اليدوي من خلال الترقيات الذكية:
يقوم المستشعر بمراقبة سرعة تشغيل المكبس في الوقت الفعلي ويقوم تلقائيًا بتحسين توقيت الصمام.
يتنبأ تحليل بيانات الضغط بمخاطر تكوين الشمع ويحفز الصيانة الوقائية.
تتيح وظيفة التحكم عن بعد تحقيق الإدارة التعاونية للآبار المتعددة وتحسين كفاءة الرفع اليدوي.
جوهر العملنظام رفع المكبسهو الممارسة المحددة لفلسفة الرفع اليدوي، من خلال التحكم الدقيق في علاقة التحويل بين الطاقة الطبيعية والحركة الميكانيكية، لتحقيق استخلاص فعال للنفط الخام. هذا المنطق التقني البسيط، وإن كان معقدًا، يواصل تعزيز الابتكار والتطوير في مجال الرفع الاصطناعي.