مع التمديد المستمر لوقت تطوير آبار النفط وزيادة مشاريع إنتاج حقول النفط، إلى جانب التعقيد الكبير لبيئة خزان النفط والتشغيل المستمر لآبار النفط على مدار العام، فإن أنواعفشل آبار النفطأصبحت أكثر تعقيدًا. يستخدم القسم التالي هندسة سطح آبار النفط كمثال لتحليلفشل آبار النفطوالتدابير المضادة المقابلة.

في صناعة استخراج النفط، تلعب وحدة الضخ دورًا محوريًا. ومع ذلك، غالبًا ما تؤدي بيئة العمل في قاع البئر وظروف التشغيل المعقدة إلى أعطال متعددة في وحدة الضخ. علاوة على ذلك، يؤدي التوزيع المتناثر لآبار النفط وصعوبة الوصول إلى الطرق بينها إلى ارتفاع تكاليف الإدارة والصيانة. لذلك، يُعدّ إنشاء نموذج تصنيف الأعطال ومحطة تصوير سريعة وفعالة ومبسطة أمرًا بالغ الأهمية.

1. الحكم على أسباب فشل بئر النفط:

١.١ طريقة الدينامومتر: مبدأ التشغيل هو: باستخدام جهاز اختبار شامل لقياس مستوى سوائل آبار النفط، يُسجل التغير في الحمل على كابل التعليق بعد إتمام وحدة الضخ لدورة واحدة، مما ينتج عنه منحنى مغلق. تمثل مساحة المنحنيات المغلقة العمل الفعلي الذي قامت به المضخة خلال دورة واحدة للقضيب المصقول، مما يُحدد حالة تشغيل المضخة داخل البئر. تتضمن مخططات الدينامومتر الشائعة تلك التي تشير إلى تسرب الأنابيب، ولزوجة الزيت، ونقص إمداد السوائل، وتعطل المضخة، واصطدامها، وتعطلها، وتسرب الصمامات الثابتة والمتحركة، وكسر القضيب، وتداخل الغاز. عند استخدام هذه الطريقة، يجب على الموظفين المعنيين تحليل سجلات إدارة الآبار اليومية، مثل سجلات تغير انقطاع المياه، وتقارير إنتاج الآبار، وسجلات ضغط الغلاف، للوصول إلى حكم شامل. تُطبق هذه الطريقة على تحديد أسباب مختلفة لفشل الآبار، وتتميز بدقة عالية جدًا، مما يوفر أساسًا موثوقًا لوضع خطط إصلاح معقولة ودقيقة بعد تحديد سبب فشل البئر.

١.٢ طريقة تثبيت ضغط رأس البئر: مبدأ التشغيل هو كما يلي: أثناء التشغيل العادي لوحدة الضخ، تُغلق بوابة الضغط الخلفي، ثم يُرصد التغير في ضغط الأنابيب عبر مقياس ضغط ٢.٥ ميجا باسكال. بناءً على ارتفاع وانخفاض الضغط، يُحدد سبب عطل المضخة ويُحلل. على سبيل المثال، إذا ارتفع الضغط أثناء صعود وحدة الضخ وظل مستقرًا نسبيًا أو انخفض قليلاً أثناء الهبوط، فهذا يدل على أن المضخة تعمل بشكل طبيعي. إذا ارتفع الضغط في البداية ببطء أثناء الصعود، ثم توقف عن الارتفاع بعد حوالي خمس دقائق، أو انخفض بشكل ملحوظ، فهذا يدل على وجود مشكلة في سدادة مقعد صمام المضخة، مما يشير إلى وجود تسرب في المضخة. بالإضافة إلى ذلك، إذا ظل مقياس الضغط مستقرًا نسبيًا أثناء الصعود والنزول، مع انخفاض طفيف أثناء الصعود، فهذا يدل على احتمال كسر قضيب الشفط في البئر. في هذه الحالة، يجب على الموظفين المعنيين التحقق من هذه المعلومات بالتزامن مع بيانات أخرى. تُستخدم هذه الطريقة عادةً للتحقق من عمل صمامات المضخة بشكل صحيح ولتشخيص الأعطال في التشغيل العادي. ومع ذلك، إذا كانت أنابيب البئر مشمعة بشدة، فقد تؤدي هذه الطريقة إلى نتائج غير دقيقة. لذلك، فإن اختبار ضغط رأس البئر له بعض القيود في تشخيص الأعطال الروتيني.

١.٣ طريقة اختبار المضخة: مبدأ التشغيل هو كما يلي: أثناء العمليات الميدانية، يُحقن السائل في الأنابيب باستخدام شاحنة مضخة أسمنت. يُقارن ضغط المضخة وضغط رأس البئر لتحديد ما إذا كانت المضخة تعاني من عطل. إحدى الطرق هي وضع المكبس في أسطوانة العمل لاختبار الضغط. بعد إيقاف المضخة، يُحقن السائل في الأنابيب. إذا انخفض ضغط رأس البئر أو انعدم، فهذا يشير إلى وجود تسرب كبير في كل من الصمامين الثابت والمتحرك. إذا ارتفع ضغط رأس البئر، فإن صمام الحركة في حالة جيدة. إذا ارتفع ضغط رأس البئر وضغط الغلاف معًا، فهذا يشير إلى تسرب في الأنابيب. طريقة أخرى هي إزالة المكبس من أسطوانة العمل واختبار المضخة عن طريق ضخ السائل. إذا انخفض الضغط أو انعدم تمامًا، فهذا يشير إلى وجود تسرب في الصمام الثابت. تُستخدم هذه الطريقة بشكل رئيسي لتحديد ما إذا كان هناك تسرب في أنابيب بئر النفط، وما إذا كانت مكونات المضخة تعمل بشكل صحيح، وسبب الأعطال أثناء التشغيل العادي.

١.٤ تلف الأنابيب: قد يؤدي تلف الأنابيب نفسها إلى تسرب. أحد أسباب ذلك عيوب في عملية تصنيعها. بالنسبة لأنابيب النفط، فإن المعيار الوطني المعتمد هو معيار معهد البترول الأمريكي (واجهة برمجة التطبيقات (API)) المواصفات 5CT، الذي يتضمن متطلبات واضحة لتركيب وصلابة ومتانة الأنابيب. ومع ذلك، نظرًا لاختلاف عمليات التصنيع بين الشركات، تختلف جودة مواد الأنابيب، مما يجعلها عرضة للتسرب أثناء استخراج النفط والغاز بسبب عيوبها الكامنة. ثانيًا، يمكن للعوامل البيئية أن تتلف الأنابيب. أثناء الاستخدام، يمكن أن يتسبب ميل البئر وعوامل أخرى تتعلق بهيكل البئر في تآكل غير متساوٍ بين الأنابيب والجدار الداخلي للغلاف، مما يؤدي إلى تشققات أو ثقوب وحدوث تسرب. علاوة على ذلك، فإن النفط والغاز المنقولين عبر الأنابيب، بالإضافة إلى إنتاج رمال التكوين، يتسببان أيضًا في التآكل والتلف، خاصةً عندما لا يتوافق نوع الأنابيب مع بيئة الاستخدام، مما يؤدي بسهولة إلى التآكل والثقوب والتسرب.

2. تدابير استكشاف الأخطاء وإصلاحها:

2.1 إجراءات استكشاف الأخطاء وإصلاحها لشمع التصاق المضخات: هناك العديد من الطرق للتعامل مع التصاق الشمع في آبار النفط، والطريقة الشائعة هي طريقة "pump-لمس.دي دي اتش الإجراء المحدد هو كما يلي: أولاً، أوقف وحدة الضخ عند 30-40 سم أسفل النقطة الميتة السفلية، وأوقف تشغيل الطاقة، وشد الفرامل، وثبتها فوق صندوق مانع الانفجار (ميزان المدفوعات) باستخدام المشبك المربع. ابدأ تشغيل وحدة الضخ لفصل كابل التعليق عن المشبك المربع على القضيب المصقول. ثم، أوقف تشغيل الطاقة مرة أخرى وشد الفرامل لنقل الحمل من وحدة الضخ. حدد موضع المشبك فوق كابل التعليق. بعد ذلك، قم بفك المشبك المربع فوق كابل التعليق وحرر الفرامل ببطء. بعد أن يتجاوز كابل التعليق الصاعد والموضع المحدد مسافة منع الانفجار الأصلية، شد الفرامل وأعد تثبيت المشبك فوق كابل التعليق للسماح لوحدة الضخ بتحمل الحمل. انزع المشبك المربع فوق صندوق مانع الانفجار، وحرر الفرامل، وشغّل وحدة الضخ. بعد أربع ضربات تقريبًا، استعد مسافة منع الانفجار الأصلية، وشغّل وحدة الضخ للإنتاج. إذا تمت إزالة الانسداد بنجاح وعاد الإنتاج إلى طبيعته، أضف كمية مناسبة من عامل إزالة الشمع إلى تجويف البئر عبر صمام ضغط الغلاف، حسب تراكم الشمع الفعلي في البئر. في حال انسداد وحدة الضخ بشدة بالشمع، يجب على شاحنة مضخة الغلايات إجراء عمليات غسيل عكسي ساخن للبئر بشكل دوري، أو يُطلب من فريق العمل إجراء فحوصات دورية للمضخة. أثناء فحص المضخة، يجب إزالة الشمع السطحي وتنظيف أنبوب الشفط وقضيب الشفط بالماء الساخن.

2.2 إجراءات التعامل مع الرمال العالقة في آبار النفط: السبب الرئيسي للرمال العالقة في آبار النفط هو أنه أثناء إنتاج النفط، تدخل جزيئات رمل طبقة النفط إلى الغلاف مع تدفق النفط، وتستقر تدريجيًا بمرور الوقت، مما يتسبب في ارتفاع سطح الرمل في حفرة البئر، وأخيرًا تدخل أسطوانة المضخة، مما يتسبب في التصاق الرمل بالمضخة. تشمل المظاهر السطحية: زيادة حمل الشوط الصاعد على وحدة الضخ، أو انخفاض حمل الشوط الهابط أو عدم وجود حمل؛ في الحالات الشديدة، لا ينزل القضيب المصقول أبدًا، وينفصل المشبك المربع للقضيب المصقول عن كابل التعليق؛ انخفاض مستمر في إنتاج البئر وكفاءة المضخة؛ ظهور جزيئات الرمل في العينات؛ ومخطط دينامومتر موسع مع خط حمل على شكل سن المنشار. هناك العديد من الإجراءات للتعامل مع انسداد الرمال في آبار النفط. على سبيل المثال، يمكن تركيب معدات التحكم في الرمال في وضع مناسب في أسفل المضخة لمنع جزيئات الرمل من دخول أسطوانة المضخة؛ يمكن ضبط مسافة مقاومة الاندفاع المناسبة وفقًا لموضع انسداد الرمل في المضخة، ويمكن استخدام وحدة الضخ لاختبار الحركة لتحرير الانسداد. بعد التحرير الناجح، يمكن ضبط مسافة مقاومة الاندفاع إلى وضعها الأصلي؛ ويمكن تحرير الانسداد عن طريق غسل البئر عكسيًا بشاحنة مضخة أسمنت؛ ويمكن فحص المضخة، ويمكن إنزال الأنابيب إلى سطح الرمل باستخدام رأس قلم وشطفها إلى العمق المحدد. يمكن شطف البئر بسائل غسل البئر حتى يصبح سائل الإرجاع طبيعيًا. باختصار، لن يؤثر إنتاج الرمل في آبار النفط على معدل استخلاص النفط فحسب، بل سيُلحق أيضًا أضرارًا بالغة بمعدات إنتاج النفط. لذلك، من الضروري في أعمال إنتاج النفط اليومية أخذ العينات بشكل متكرر، وزيادة المراقبة، ووضع تدابير معقولة وفعالة لمنع انسداد الرمل في أقرب وقت ممكن لضمان التشغيل المستقر والفعال لبئر النفط.

٢.٣ قياس مقاومة العزل أو مقاومة التيار المستمر بين الأطوار: قبل قياس مقاومة التيار المستمر بين الأطوار أو العزل، يجب فصل مصدر الطاقة أولاً، وفصل الكابل الموجود في صندوق التوصيل. (١) قِس مقاومة العزل للأرض. إذا كانت قيمة المقاومة الفعلية التي رصدها جهاز قياس المقاومة قريبة من الصفر أثناء عملية القياس، فهذا يشير إلى تلف كابل البئر أو احتراق المحرك. (٢) قِس مقاومة التيار المستمر بين الأطوار. يجب قياس مقاومة التيار المستمر بين الأطوار لكل من أب وBC وCA بشكل منفصل. إذا أظهر القياس أن اختلال قيم مقاومة التيار المستمر ثلاثية الأطوار يتجاوز ٢٪، فهذا يُشير بوضوح إلى احتمال احتراق المحرك. في هذه الحالة، يُمنع منعًا باتًا محاولة تشغيل المضخة. 

3. دور هندسة إنتاج النفط في تطوير حقول النفط:

أولاً، يُحسّن كفاءة تطوير حقول النفط. في عملية تطوير حقول النفط، يُمكن لهندسة إنتاج النفط خفض تكلفة تطوير حقول النفط، والتخفيف من مشكلة هدر الاستثمار في استخراج حقول النفط، واستخدام الاستثمار المُوفّر كنفقات تشغيلية أخرى. في عملية إنتاج النفط، يُمكن لاستخدام المنتجات الموفرة للطاقة أن يُقلل من استهلاك الطاقة ويُحسّن كفاءة استخراج حقول النفط إلى حدٍ ما. ثانياً، يُمكن تحويل تكنولوجيا إنتاج حقول النفط إلى إنتاجية. على الرغم من أن البحث والتطوير في تكنولوجيا استخراج النفط يتطلب استثمارات مالية ضخمة ويستهلك الكثير من الموارد البشرية والمادية في عملية تعميم التكنولوجيا وتطبيقها، إلا أن البحث والتطوير في تكنولوجيا استخراج النفط يُمكن أن يُحسّن كفاءة استخراج النفط، ويوفر الأموال، ويُحسّن جودة إنتاج حقول النفط، ويُحوّل تكنولوجيا الاستخراج إلى إنتاجية، ويُحسّن استخدامها الرشيد، وبالتالي تحويل تكنولوجيا استخراج النفط إلى إنتاجية اجتماعية.

أثناء إنتاج آبار النفط، لا مفر من مواجهة العديد من الأعطال، مما يؤثر على سير العمل الاعتيادي. في هذا الصدد، يُنصح بزيادة عمليات التفتيش اليومية، وتكثيف المراقبة الديناميكية قدر الإمكان، والاهتمام بالتشغيل والصيانة الاعتيادية لوحدات المعدات، والقضاء على أي أعطال محتملة من جذورها. في الوقت نفسه، وبناءً على مشاكل الأعطال القائمة، وتقييمها، واتخاذ التدابير اللازمة لمواجهتها، ينبغي على الجهات المعنية مواصلة تعزيز الاستثمار في الأبحاث واستكشاف أساليب معالجة أكثر فعالية.

مراجع:

[1] تحليل الأعطال الشائعة في المضخات الغاطسة الكهربائية وطرق تحسين معدل الاسترداد. هندسة المعدات الصينية.

[2] تحليل حالة التآكل السريع والتسرب في خطوط الأنابيب الناجم عن تسرب صندوق التوزيع في بئر النفط. هندسة المعدات الصينية.

[3] مناقشة أسباب الأعطال وحلولها في أنظمة استخراج الزيت بالمضخات الغاطسة الكهربائية. معايير وجودة البترول والكيماويات الصينية.