علاء صيوان وادي

 

سنكتفي بمعرفة بعض الفحوص المختبرية المهمة بصورة موجزة ونقتصر على ذكر :

أ- الطريقة ان كانت تابعة لمواصفات الجمعية الامريكية للفحص والمواد ASTM او مواصفات معهد البترول البريطاني IP , مع ذكر السنة التي تم اجراء التجربة فيها , علما بان هناك طرقا اخرى منها الالمانية والفرنسية والروسية ولكنها قلما تستعمل في العراق , وطريقتا ASTM و IP هما الشائعتان والمعروفتان في الصناعة النفطية .

ب- اهداف الفحص والمجال SCOPE واهميته .

ج- مبادئ الطريقة .

د- مكونات الجهاز ( اجزائه ) .

ولمعرفة التفاصيل يمكن الرجوع الى :

1 ) كتب ASTM .

2 ) كتب IP .

3 ) كتب وكراريس هيئة المواصفات والمقاييس العراقية كمصادر يمكن الاعتماد عليها في انجاز الفحوص التي سنوردها لاحقا

اهم الفحوص المختبرية للغاز السائل هي:

أ- الوزن النوعي : (SPECIFIC GRAVITY (Sp.Gr

طريقة مكثاف الضغط PRESSURE HYDROMETER

الطرق المختبرية

ASTM : D-1657/64

IP : 235/69

تستعمل هذه الطريقة لتعيين الوزن النوعي بدرجة (60 فهرنهايت ) 15.6مئوي للهيدروكربونات الخفيفة بضمنها الغاز السائل. ويجب عدم استعمال الجهاز لقياس المواد التي يزيد ضغط بخارها على 60 باون قوة \ لكل انج مربع عياري Psig مقيسا في درجة 60 فهرنهايت او ما يعادل 350 باون قوة لكل انج مربع في 100 درجة فهرنهايت .

مبادئ الطريقة :

ينظف الجهاز بملئه بجزء من النموذج ثم تفريغه ويتم ذلك قبل ملئه بالنموذج المراد فحصه . ثم تملأ اسطوانة الضغط والمصنوعة من البلاستيك الصافي او الزجاج بالغاز السائل الى المحتوى الذي يجعل المكثاف يطفو بداخلها بحرية تامة ثم توضع الاسطوانة المملؤة بالغاز السائل في حمام مائي ذي درجة حرارة ثابتة قدرها  60درجة فهرنهايت ) 15.6درجة مئوية ( الى ان تصل حرارة محتوى الجهاز الى 0.5± 60 درجة فهرنهايت ) 0.3 c ± 15.6( ثم يقرأ الوزن النوعي عند تطابق سطح السائل مع تدرج المقياس . اهمية الفحص وفوائده :

يعتبر الوزن النوعي بمفرده قليل الاهمية ولكن يصبح ذا قيمة اكبر عندما ينسب الى ضغط البخار ودرجة التطاير .

ونظرا لأهمية الوزن النوعي لمتطلبات النقل والخزن فانه يقاس لجميع المنتجات النفطية وهناك طريقة اخرى هي :

طريقة بكنومتر الضغط : PRESSURE PYCNOMETER

ASTM : D-1217

IP : 249/70

لتعيين الوزن النوعي بدرجة 60 فهرنهايت اعتمادا على وزن الغاز السائل كسائل في جهاز بكنومتر الضغط .

جهاز المكثاف ويتكون جهاز مكثاف الضغط

1 – مكثاف زجاجي مدرج بالوزن النوعي والكثافة .

2 – محرار بأبعاد مناسبة غاطس في اسطوانة المكثاف ويتدرج بحدود 105-30 درجة فهرنهايت ومثبت بواسطة ماسكة CLIP .

3 – اسطوانة المكثاف وتصنع من اللدائن الشفافة او من الزجاج .

4 – حمام مائي بمقاييس مناسبة تكفي لغمر اسطوانة المكثاف .

أقرأ أيضاً مقال مصادر الغاز الطبيعي وأنواعه

ب – الضغط البخاري VAPOUR PRESSURE :

هو الضغط الذي تولده ابخرة المادة المتطايرة في وعاء مغلق وفي درجة حرارة 100 فهرنهايت (37.8 C . )

الطريقة المختبرية :

ASTM : D-1267/75

IP : 161/69

تستعمل هذه الطريقة لتعيين الضغط العياري Gauge Vapour Pressure للغازات النفطية المسالة ) الغاز السائل( في درجة حرارة 113 فهرنهايت (45C) ويمكن اجراء الفحص في درجة حرارة اعلى تصل الى 185 درجة فهرنهايت ) 70C ( عند الطلب والضغط لا يتعدى 300 باون لكل انج مربع ) 21.1كغم \سم 2 . )

مبادئ الطريقة :

يتكون الجهاز من غرفتين منفصلتين من الداخل , وهو مجهز بمقياس ضغط عياري ينظف الجهاز اولا بجزء من النموذج ويفرغ ويعاد ملؤه بالنموذج المراد فحصه ثم يفرغ %33- 40من حجم الجهاز من محتوى النموذج مباشرة بتنفيس الغاز الموجود في الغرفة السفلى للجهاز , وهي ذات حجم %33 من الحجم الكلي للغاز . او عن طريق ان يكون حجم الغرفة السفلى %20 من الحجم الكلي للغاز . ويتم التنفيس مرتين لتأمين فراغ كلي وحر يسمح بتمدد النموذج . ثم يغمر الجهاز في حمام مائي ذي درجة حرارة ثابتة 45 درجة مئوية ) 133فهرنهايت ( او في درجة حرارة اعلى على ان لاتكون اكثر من 158 درجة فهرنهايت , ويرج الجهاز بقوة مرات متتالية للحصول على مقياس ضغط ثابتا , وتؤخذ قراءة المقياس وتسجل كضغط بخاري عياري للغاز السائل في درجة الحرارة المختارة . وتصحح اذا وجد خطا في قراءة المقياس . ونظرا لتأثير الضغط الجوي على مقياس ضغط البخار , تصحح القراءة بعد معرفة قياس الضغط الجوي ودرجة حرارة المختبر

اهمية الفحص وفوائده :

هو مقياس غير مباشر لأوطأ درجة حرارة يحدث فيها اول تطاير للغاز السائل . وهو مقياس شبه كمي لكمية المادة الاكثر تطايرا الموجودة في المنتوج . ويستفاد منه ايضا في معرفة اعلى الضغوط عند ارتفاع درجة

الحرارة في الخزان , لتوفير الظروف السليمة للخزن والنقل .

ويصبح اكثر فائدة عندما يقترن مع درجة تطاير المفتوح . ويتكون جهاز قياس الضغط البخاري للغاز السائل من :

اولا – جهاز لقياس الضغط بالأبعاد المبينة ويتكون من غرفتين اسطوانتي الشكل بأحجام معينة . وتحوي الغرفة العليا صمام للتفريغ مربوط به مقياس للضغط . وهي من الناحية السفلى مرتبطة بالغرفة السفلى وتحتوي الغرفة السفلى على صمام لدخول الغاز السائل .

ثانيا – مقياس للضغط .

ثالثا – الحمام المائي : مصمم بحيث يكفي لغمر جهاز قياس ضغط البخار الى حد

مستوى صمام التفريغ العلوي ويوضع عموديا ويحتوي الحمام على وسيلة للحصول على درجة حرارة ثابتة .

رابعا : محرار مناسب بمدى يتضمن درجة الاختبار

ج- تعيين كمية الكبريت بالغاز السائل

طريقة الشعلة الاوكسي هيدروجينية او المصباح :

الطريقة المختبرية

ASTM : D-2784/70

تستعمل هذه الطريقة لتعيين كمية الكبريت في الغاز السائل بتركيز اكثر من واحد بالمليون (1ppm ) ولنموذج يحتوي على اكثر من 100 جزء بالمليون من الهالوجينات .

مبادئ الطريقة :

يحرق النموذج في مشعل اوكسي هيدروجيني او مصباح مناسب وفي جهاز مغلق فيه خليط من ثاني اوكسيد الكاربون والاوكسجين . ولا يستحسن استعمال المزيج الاخير عند وجود كميات قليلة من الكبريت لطول فترة الاحتراق , ثم تمتص اكاسيد الكبريت , وتؤكسد الى حامض الكبريتيك باستعمال محلول بيروكسيد الهيدروجين . وتحسب ايونات الكبريتات ) ions 4so ( اما التسحيح مقابل بيركلوريت الباريوم ) –Ba Perchlorate ( مع الاستعانة بدليل مزيج من ثورن مثيلين Thorin – Methylens .

او بتسحيح حامض الكبريتيك المتكون مع محلول قاعدي كهيدروكسيد الصوديوم . ويتم احتساب النسبة الوزنية للكبريت كالاتي :

𝑆=16.03 𝑥 𝑁 𝑥 𝐴/10 𝑊%

حيث :

N = عيارية محلول هيدروكسيد الصوديوم .

A = مللتر من هيدروكسيد الصوديوم اللازم لتسحيح الحامض .

w = غرام وزن النموذج المحترق .

ولمعرفة كون نسبة الكبريت في النموذج مقبولة وضمن المواصفات المطلوبة للغاز السائل

(Gas 15 grains / 100 ft3 )

تطبق المعادلة التالية :

𝑅=𝑆 ( 3374 (𝐺−0.5077)+816)

حيث :

R تمثل حبة كبريت لكل 100 قدم قياسي

S تمثل النسبة المئوية الوزنية للكبريت في الغاز السائل .

G الوزن النوعي للخليط .

يتكون الجهاز من :

1 . منظومة الاحتراق : خليط اوكسي هيدروجين .

2 . مشعل بكمان المقطور والاجهزة المبينة في الاشكال اعلاه تحتوي على :

1 – مشعل مشتت ATOMIZER BURNER .

2 – غرفة الاحتراق COMBUSTION CHAMBER .

3 – جهاز امتصاص مع مصيدة رش ABSORBER WITH SPRAY TRAP .

4 – صمام امان في غرفة الاحتراق .

5 – مقياس تصريف للسيطرة على كمية الاوكسجين والهيدروجين والفراغ

6 – صمام ابري NEEDLE & VALVE .

7 – واقية للسلامة SAFTY SHEILD .

8 – جهاز لاحتراق الفتيلة

 

إقرأ أيضاً مقال طرق زيادة إنتاجية الآبار الغازية

د- تآكل شريط النحاس COPPER STRIP CORROSION

الطريقة المختبرية

ASTM : D-1838/74

تستعمل هذه الطريقة لبيان مدى تأثير تآكل شريط النحاس بواسطة الغاز السائل .

مبادئ الطريقة :

يغمر شريط من النحاس اللامع بحجم معين في حوالي ( 1.5) سم مكعب من الغاز السائل في اسطوانة اختبار خاصة تتحمل ضغطا معينا ادناه مع اضافة 1 سم 2 مكعب من الماء المقطر للنموذج للمساعدة في اظهار قابلية النموذج للتآكل , وتغمر الاسطوانة في حمام مائي بدرجة 100 فهرنهايت .وبعد مرور ساعة واحدة يرفع الشريط ويغسل ويقارن بشريط التآكل النحاسي القياسي وفق نظام الجمعية الامريكية للفحص والموادASTويسجل التآكل بأحد الارقام الاربعة التابعة لهذا النظام. التابعة لهذا النظام.

يتكون جهاز فحص التآكل في شريط النحاس من :

1 . حمام مائي Water Bath ذي درجة حرارة ثابتة 100 مئة درجة فهرنهايت ± 1 مع حامل لتعليق الاسطوانة بوضع عمودي بحيث تنغمر الاسطوانة جميعها في الماء خلال الفحص .

2 . محرار THERMOMETER لقياس درجة الحرارة من ناقص 5 الى 215 درجة فهرنهايت ويكون مدرجا ب 0.5فهرنهايت

3 . الة لتثبيت شريط النحاس STRIP POLISHING VICE وتمسك هذه الالة الشريط اثناء تلميعه بدون اي ضرر او تلف لحافات الشريط .

اما المواد المستعملة في هذا الفحص فهي :

1 . محلول الغسيل WASH SOLVENT وهو مادة ضد الفرقعة مثل الايزو اوكتان .

2 . شريط النحاس COPPER STRIP بأبعاد معينة ثابتة ويكون مصنوع من النحاس مثقوبا في الوسط من احدى نهايتيه .

3 . مواد التلميع POLISHING MATERIAL وهي ورق كربيد السيليكون وبدرجات مختلفة من النعومة وقطن طبي ماص .

4 . لوحة مقارنة تآكل النحاس القياسية Copper Corrosion Standard Plaque  .

اهمية الفحص :

وضعت حدود هذا الفحص لتامين عدم تعرض التوصيلات FITTINGS المصنوعة من النحاس او سبائكه

المستعملة في اجهزة ومعدات خزن ونقل الغاز السائل للتآكل

هـ. الكشف عن غاز كبريتيد الهيدروجين H2S:

يكشف عن كبريتيد الهيدروجين في الغاز السائل بواسطة خلات الرصاص (كشف نوعي ) .

الطريقة المختبرية

تستعمل هذه الطريقة للكشف عن كبريتيد الهيدروجين في الغاز السائل . ان الحساسية SENSITIVITY لهذا الفحص تتراوح ما بين 0.2 – 0.15 حبة من كبريتيد الهيدروجين في مئة قدم مكعب من الغاز السائل  تعادل حوالي 4Mg لكل 100 قدم مكعب قياسي من الغاز  وعند وجود المركبتان المثيلي .SH3CH في النموذج فانه يكون بقعة صفراء على ورقة خلات الرصاص ولكنها تزول كلها باقل من خمسة دقائق . ولا يتداخل في الفحص بقية المركبات الكبريتية الموجودة في الغاز السائل .

مبادئ الطريقة :

يمرر بخار الغاز السائل على ورقة مبللة بمحلول خلات الرصاص ) Pb2.COO)3CH ( في ظروف معينة ويتفاعل غاز كبريتيد الهيدروجين مع خلات الرصاص مكونا كبريتيد الرصاص ومنتجا بالتالي الوانا على الورقة تتراوح بين الاصفر الى الاسود حسب كمية كبريتيد الهيدروجين الموجودة في النموذج . وفي حالة غياب اللون على الشريط يسجل فحص ال H2Sسالبا .

الجهاز والمواد لفحص H2S في الغاز السائل  :

1 . ورق الفحص المبلل بخلات الرصاص ويتم تحضيرها بطريقة خاصة .

2 . الشريط بابعاد ثابتة مثقوب في منطقة قريبة من احدى النهايتين لتسهيل عملية تعلقه رأسيا .

3 . مؤشر للجريان : FLOW INDICATOR .

4 . مقياس رطب يقيس سرعة الجريان بحدود 2 – 3لتر من الغاز لكل دقيقة .

ملاحظة : توجد طريقة مختبرية اخرى هي ASTM – D – 2385 لقياس كمية غاز كبريتيد الهيدروجين والمركبات الكبريتية المركبتانية في الغاز الطبيعي بطريقة كبريتات الكادميوم