أخبار

مضخة القضيب هي معدة تُستخدم على نطاق واسع في إنتاج النفط، وتتميز بهيكل بسيط، وسهولة صيانة، وموثوقية عالية. تشرح هذه المقالة مبدأ عمل مضخة القضيب، وخصائصها الهيكلية، وتشغيلها، وصيانتها، واستكشاف أخطائها وإصلاحها، لمساعدة القراء على فهم هذه المعدّة وتطبيقها بشكل أفضل.

دليل الاختيار: الآبار الضحلة ذات الإنتاج المرتفع (<300 meters): Tube pumps offer 12% lower energy consumption, but require tubing pull-up for maintenance. Deep wells with low production (>٥٠٠٠ متر): تمتد دورات صيانة مضخات القضبان المُدخلة إلى ١٨ شهرًا، وتبلغ إزاحتها ١٥ مترًا مكعبًا فقط يوميًا. النفط الثقيل في الآبار المائلة: تُوفر المضخات الهيدروليكية إزاحة أكبر بـ ٢.٣ مرة من مضخات القضبان، مما يزيد تكاليف خطوط الأنابيب بنسبة ٤٠٪. بيانات رئيسية: يبلغ أقصى شوط لمضخات القضبان المُدخلة ٣٠٠٠ متر (ارتفاع مبنى من ٣٠٠ طابق). يُقلل اهتزاز سلسلة القضبان من الشوط الفعلي بنسبة ١٥٪. تستطيع أجهزة تثبيت الغاز فصل أكثر من ٩٠٪ من غاز قاع البئر.

مضخة قضيب الشفط هي نوع من المعدات الموجودة في قاع البئر والتي يتم تشغيلها بواسطة وحدة ضخ، لرفع النفط الخام من البئر إلى السطح. فئات مضخات قضيب الشفط الشائعة الاستخدام دوليًا: تتميز مضخة الأنابيب، المعروفة أيضًا باسم مضخة الأنابيب، بكونها تجمع الأسطوانة الخارجية والكم وصمام الشفط مسبقًا على السطح، وتُوصل بالجزء السفلي من الأنبوب قبل إنزالها في حفرة البئر. ثم يُغذّى مكبس مزود بصمام تفريغ في المضخة عبر قضيب الشفط والأنابيب. يمكن تقسيم المضخات الأنبوبية إلى مضخات ذات أكمام ومضخات ذات أسطوانة صلبة.

تعتمد مضخة قضيب الشفط في قاع البئر على هيكل أسطواني مبتكر مزدوج الطبقات. صُممت هذه المضخة لظروف آبار النفط العميقة والرفيعة. كما أنها مناسبة لآبار النفط التي لا يمكن إنتاجها بشكل طبيعي بسبب نقص إمدادات سوائل التكوين أو انخفاض ضغط التكوين في عمليات الرفع التقليدية. يتراوح عمق البئر القياسي المطبق بين 2600 و3500 متر.

سنلقي نظرة أعمق على المزيد من التفاصيل حول مضخة التحكم في رمل الآبار النفطية ذات البراميل المتحركة. ١. شرح مفصل لمبدأ عمل مضخة آبار النفط للتحكم بالرمال ذات البراميل المتحركة: أثناء تشغيلها، أثناء الشوط الصاعد، يحرك قضيب الشفط مضخة آبار النفط للتحكم بالرمال ذات البراميل المتحركة لأعلى، مما يؤدي إلى إغلاق صمام مخرج الزيت. مع ازدياد المساحة في تجويف أسطوانة المضخة تدريجيًا، يبدأ الضغط بالانخفاض. في هذه الحالة، يدفع السائل الموجود في البئر صمام مدخل الزيت ليفتح ويدخل بسلاسة إلى تجويف المضخة. أثناء الشوط الهابط، يتحرك أسطوانة المضخة لأسفل، ويزداد الضغط في المضخة تبعًا لذلك. ينفتح صمام مخرج الزيت تحت تأثير الضغط، بينما يُغلق صمام مدخل الزيت. بهذه الطريقة، يتم تفريغ السائل الموجود في المضخة بسلاسة ويتدفق إلى أنبوب الزيت.

كيف تنقل مضخات الرفع النفط الخام من أعماق الأرض إلى السطح؟ قد يجيب البعض بأنها مضخة القضيب الماص. في الواقع، تلعب مضخة القضيب الماص دورًا محوريًا. ومع ذلك، يكشف التعمق في هذا المجال أن مضخات القضيب الماص تنقسم إلى نوعين: مضخات القضيب الماص، ومضخات القضيب الماص الأنبوبية. في حقولنا النفطية، تُستخدم مضخات القضيب الماص بشكل شائع لاستخلاص النفط لأسباب عملية متعددة. دعونا نلقي نظرة فاحصة على هذه المعدة الأساسية المخبأة في أعماق الأرض - مضخة القضيب - ونتعرف على مبادئ عملها ووظائفها.

أولا: التعريف والموقع الفني: مضخة آبار النفط ذات الغطاس المزدوج هي جهاز رفع صناعي يعتمد على هيكل مضخة إزاحة موجبة ذات غطاس مزدوج. تؤدي المضخة وظيفتي حقن الماء واستخراج النفط، محققةً التوازن بين الغمر والاستخراج. يتيح تصميم الغطاس المزدوج شفطًا وتفريغًا فعالين للسائل خلال الشوطين العلوي والسفلي، مما يُحسّن كفاءة الضخ واستقرار النظام. هذا الهيكل، على غرار "مضخة ذات مكبس مزدوج الفعل"، يستخدم على نطاق واسع في سيناريوهات الحقن والإنتاج الصناعية وحقول النفط (ملاحظة: فهو لا يقوم بالشفط والتفريغ فحسب، بل تدور المكابس العلوية والسفلية بشكل منفصل).

في قاع حقول النفط، وخاصةً في التكوينات الضحلة إلى المتوسطة، لطالما كان ضخ القضبان من أكثر طرق الإنتاج شيوعًا وموثوقيةً لدى فريقنا الهندسي. هذا لا يعني أن التقنيات الأخرى أقل كفاءةً، فالمضخات الكهربائية الغاطسة ومضخات التجويف التدريجي لها استخداماتها، ولكن من حيث الفعالية من حيث التكلفة وسهولة الصيانة وتعدد الاستخدامات، تُعدّ أنظمة ضخ القضبان الخيار الأمثل. لماذا نستمر في استخدام مضخات القضيب؟ السبب بسيط: ليست كل الآبار ذاتية التدفق، وليست كل الآبار تستدعي تركيب مضخات كهربائية. خاصةً عندما يتناقص ضغط التكوين تدريجيًا، أو عند إنتاج النفط الثقيل، أو الآبار منخفضة الإنتاجية، أو آبار حقن البخار الدوري، نحتاج إلى حل استخلاص ميكانيكي مستقر وسهل الصيانة. في هذه الحالات، يُعدّ الضخ بالقضيب الخيار الأمثل. حاليًا، هناك طريقتان رئيسيتان لاستخلاص النفط ميكانيكيًا: الرفع بالغاز (يُستخدم غالبًا في آبار المياه الهامشية وآبار النفط الخفيف) وضخ الآبار العميقة. يُعد نظام الضخ بالقضيب لدينا أكثر أنظمة ضخ الآبار العميقة نضجًا وانتشارًا. يتكون نظام مضخة قضيب الشفط الكامل من ثلاثة مكونات رئيسية: وحدة السطح (وحدة المضخة): الجميع على دراية بمضخة "كاوتاو"، مصدر الطاقة، المكون من قضيب توصيل وعلبة تروس تخفيض. نظام القضيب: يربط السطح بالبئر، وينقل الطاقة إلى المكبس. مضخة البئر (مضخة قضيب الشفط): المحرك الفعلي الذي يمتص السائل ويضخه في الأنابيب.

I. نظرة عامة على مضخة الحقن والإنتاج: مضخة الحقن والإنتاج هي مضخة حقن مُبسّطة مُصمّمة لعمليات ضخّ البخار/النفخ في آبار النفط الثقيل عالية الحرارة. ميزتها الأساسية هي الاستخدام المزدوج للحقن والإنتاج: تحويل بسيط وموثوق بين الحقن والإنتاج. تستخدم مضخة الحقن والإنتاج أسطوانة مضخة كبيرة القطر وطويلة الشوط ومكبسًا، مما يزيد إنتاج السوائل بفعالية. يُستخدم فاصل مخصص للمضخات الكبيرة لفصل المكبس عن قضيب السحب. صُنع صمام المخرج العلوي والجزء السفلي من المكبس باستخدام حواف كشط حادة الزوايا. في آبار الاسترداد الحراري الحلقية، تعمل الحركة الترددية للمكبس على إزالة الترسبات والرمال باستمرار من الجدار الداخلي لأسطوانة المضخة، مما يقلل ويمنع انسدادها بالرمل. تُعد مضخة الحقن والإنتاج مناسبة لضخ النفط الثقيل وفائق الثقل في ظل ظروف صعبة، مثل درجات الحرارة العالية ومحتوى الرمل. وتتغلب مضخة النفط الثقيل بنجاح على تحديات استرداد النفط فائق الثقل.

1. لماذا تتعطل المضخات في كثير من الأحيان عند رأس البئر؟ في إنتاج الآبار ذات المحتوى الرملي العالي، قد تتعرض مضخات آبار النفط لالتصاق الغطاس وتآكل شديد في السدادة، مما يؤثر على كفاءة إنتاج البئر وعمر المعدات. تتميز تصاميم مضخات آبار النفط التقليدية بقصر عمرها الافتراضي في البيئات الرملية. ولمعالجة هذه المشكلة، قمنا بتطوير مضخة للتحكم في الرمال ذات غطاس طويل. سنقدم أدناه تحليلًا مفصلاً لها.