قمنا بإنشاء هذه الصفحة التي تعتبر امتداداً لصفحتنا على الفيسبوك (صفحة معلومات البترول) .
ستكون هذه الصفحة صفحة تفاعلية من خلال الأجابة على أستفساراتكم التي تتعلق بمجالات النفط والغاز الطبيعي المختلفة والتي يمكنكم وضعها من خلال التعليقات وسنحاول جاهدين الأجابة عليها وتعزيزها بالصور والمخططات التوضيحية.
نتمنى لكم الفائدة مع هذا المقال التفاعلي .
ماهو النفط الخام؟
Crude Oil Composition
هو سائل اسود مائل للاخضرار، ويتركب من خليط معقد من المركبات الكيمياوية التي تُشّكل المواد الهيدروكربونية (والتي تتركب أساساً من الكربون والهيدروجين) النسبة الأكبر منها، بالأضافة الى مواد أخرى مثل (الكبريت ، النتروجين ، الأوكسجين) ، وأصل كلمة البترول هو كلمة لاتينية تعني زيت الصخور.
كيف يمكن تصنيف النفط الخام الى نفط خفيف ونفط ثقيل؟
يصنّف النفط الخام وفقاً لوزنه النوعي حسب قانون API الى الأنواع التالية:
– نفط خفيف Light Oil : وهو النفط الذي يزيد وزنه النوعي عن 31.1° .
– نفط متوسط Medium Oil : وهو النفط الذي يتراوح وزنه النوعي بين 31.1° و 22.3° .
– نفط ثقيل Heavy Oil : وهو النفط الذي وزنه النوعي بين 22.3° و 10° .
– النفط الثقيل جداً Extra-Heavy Oil : وهو النفط الذي يقل وزنه النوعي عن 10° .
يكون النفط الخفيف مرغوباً أكثر من النفط الثقيل بسبب سهولة معالجته ، وأحتوائه على نسب عالية من الهيدروكاربونات الخفيفة.
اما النفط الثقيل فهناك صعوبة في أنتاجه ونقله بسبب (عدم انسيابيته) ، إضافة الى أحتوائه على تراكيز عالية من المعادن مثل (النيكل والفناديوم). ويحتاج النفط الثقيل الى عمليات معالجة معقدة قبل معالجته.
ولمعرفة API للنفط يتم استخدام القانون الشهير للوزن النوعي الذي تم وضعه من قبل معهد البترول الأمريكي American Petroleum Institute:
ماهو النفط الحلو والنفط الحامضي؟
أن النفط الخام الحاوي نسبة قليلة جداً من محتوى الكبريت يعتبر (نفط حلو) ، في حين أن النفط الحاوي على نسبة عالية من الكبريت يعتبر (نفط حامضي) ، علماً أن الكبريت غير مرغوب به في النفط الخام بسبب ما يسببه من مشاكل . لذا فأن النفط الحلو مرغوب أكثر من النفط الحامضي.
ماهو GOR؟
وهو تعبير عن نسبة الغاز المذاب الى النفط في الظروف القياسية (ضغط وحرارة) ويقاس بوحدة (قدم مكعب قياسي من الغاز/ برميل من النفط) ويمكن استخدامه كمعيار لأنتاج البئر النفطي أو المكمن النفطي وتصعد هذه النسبة بتزايد اشباع الغاز
ويمكن أحتسابه بالطريقة التالية:
GOR = Gas flow (SCF/day)/ Oil flow (Barrel/day) = SCF Gas/BBl Oil
كيف يمتزج الماء المالح بالنفط الخام؟
أن الماء المالح ينتشر في النفط الخام كما ذكرنا بشكلين:
1. الماء الحرFree Water:
حيث ينتشر الماء على شكل جزيئات كبيرة من الماء داخل النفط الخام ، وينفصل عن الماء بسهولة وذلك بمجرد أستقرار المزيج لفترة مناسبة.
2. الماء المستحلب Emulsified water:
حيث ينتشر الماء داخل النفط على شكل قطرات محاطة بغشاء قوي بفعل عوامل الأستحلاب ، ولا يمكن فصل هذا النوع من الماء بسهولة.
ما هي نقطة الإنسكاب Pour Point؟
أدنى درجة حرارية يحصل فيها جريان للسائل ، وكلما كانت أقل فهذا يعني أن المحتوى البارافيني أقل.
وتستخدم لمعرفة تراكيز المواد البارافينية أو الأروماتية في النفط الخام.
أن صمام الأتجاه الواحد Check Valve ، أو ما يسمى في بعض الأحيان (صمام اللا رجعة) يتم وضعه على بعض الأنابيب للسماح للتدفق بأتجاه واحد فقط ، وهو يعمل بشكل ميكانيكي غالباً ، بدون وجود أية ملحقات ، وذلك لتوجيه التدفق الى الأتجاه الصحيح .
الواضح من أسمها أن عملية التسخين تتم بشكل غير مباشر حيث يتم تسخين النفط من خلال امرار أنابيب النفط في حمام مائي حار ، أي أن النفط سيكتسب الحرارة من الماء الحار ولا يتم تسخينه بشكل مباشر.
ويتم تعويض الماء المفقود من جراء التسخين بواسطة خزان علوي للماء.
وهي تختلف عن مسخنات التسخين المباشر التي يصل فيها النفط الى درجات الحرارة الى درجات عالية والتي تستخدم في المصافي غالباً.
لماذا غالباً نستخدم الرقم 64 في تدريجات الصمام الخانق Check Valve
Choke Valve تدريجة 42/64 على الصمام الخانق
1. ليس بالضرورة أن تكون التدريجة 64 فهناك شركات تستخدم تدريجات ¼ ½ ¾ ⅞ ⅛ ⅝.
2. بالنسبة لاستخدام تدريجات 64 في أغلب الصمامات الخانقة فذلك يعود الى سبب رياضي وليس فني ، حيث أن الأنج يقسم الى 8 اقسام وكما مبين في الصورة وبالتالي يمكن استخدام مضاعفات العدد 8 (8 – 16 – 24 – 32 ,,, 64) فعند التعبير عن فتحة نصف انج على سبيل المثال نستخدم 32/64 وللتعبير عن فتحة انج كامل نستخدم فتحة 64/64.
يعود مبدأ المضخات الدورانية اللولبية إلى العالم االفرنسي Rene Moineau عام 1932 و التي مازالت تحمل اسمه يتحقق مبدأ عمل المضخات اللولبية بوساطة الجزء الدوار ( الروتر ) الذي يدور بشكل منحرف المركز داخل الجزء الثابت
( الستاتور ) حيث يتكون الفراغ بين الجزء الدوار و الجزء الثابت من تجاويف تسمى هذه التجاويف بالبطينات و هي معزولة ومحددة بدقة فعندما يدور الروتر تنتقل هذه التجاويف على طول محور المضخة من المدخل في النهاية السفلية إلى المخرج في النهاية العلوية وبهذا فهي تنقل سائل البئر إلى الأعلى عبر المضخة وإلى مواسير الإنتاج لذلك تسمى أيضا بمضخة الإزاحة المتلاحقة
أقسامها :
1- القسم الجوفي : لولبين أحدهما داخل الأخر يدعى القضيب اللولبي المحلزن خارجياً بالروتر وهو قضيب معلق ومسير بوساطة عمود الضخ و اللولب الخارجي الثابت يسمى بالستاتور وهو قضيب محلزن داخلياً وهو معلق بمواسير الانتاج ويتم الضخ عن طريق الدوران اللامركزي للروتر ضمن الستاتور .
2- القسم السطحي :يتكون من نظام التشغيل و لوحة التشغيل والمراقبة و يتكون النظام القائد أو التشغيلي من محرك رئيسي ومخفض سرعة و رأس قائد وعادة ما يكون المحرك كهربائياً
وعادة ما تستخدم هذه المضخات في الآبار الحاوية على النفط اللزج و عالي اللزوجة و الآبار قليلة إلى متوسطة العمق و بشرط ألا تزيد نسبة الإماهة عن 50 % و حرارة السائل ألا تزيد عن 90 درجة مئوية كما يجب أن يسمح القطر الداخلي لمواسير التغليف بإنزالها وعادة يجب ألا يقل عن 121.7 مم .
ما المقصود ب Annular Bop؟
يعرف هذا النوع من موانع الاندفاع بمانع الاندفاع الحلقي وأحياناً أخرى بالهيدريل preventer) Hydril ) وهو عبارة عن صمام ضخم يتم وضعه أعلى تشكيلة موانع الاندفاع خلال عمليات الحفر للتحكم بتدفق الموائع الطبقية أتت تسميته بهذا الاسم من شكل مانعات التسرب الموجودة بداخله على شكل حلقة حيث تتكون مانعات التسرب في هذا النوع من كتلة حلقية مصنوعة من الكاوتشوك المسلح بقضبان خارجية صلبة تلتف على المحيط الداخلي لمانع الاندفاع . يوضح الشكل أن موانع الاندفاع الحلقية تتكون بشكل أساسي مما يلي : 1- غطاء وهيكل فولاذي ذي شكل أسطواني متدرج الأقطار لمانع الاندفاع الحلقي 2- وحدات تسرب مطاطية دائرية تتميز بالمرونة العالية والتصميم المتين حيث تتوضع هذه الحلقات ضمن قنوات محفورة في معدن الجسم ( Grooves ) 3- مكبس هيدروليكي على شكل مخروط مقطوع (Piston) لضغط مانعات التسرب المطاطية باتجاه السطح الخارجي لمواسير الحفر بإحكام . وإن أهم ما يميز هذا النوع من موانع الاندفاع الحلقية هو الإغلاق المحكم حول المواسير مهما كان قطر المواسير المستخدم بفضل وجود موانع التسرب المطاطية (Packing elements ) بالإضافة لإمكانية رفع وإنزال وتدوير المواسير ضمن البئر (بالرغم من أن الفراغ الحلقي مغلق ومضغوط) على الرغم من أن هذه العمليات تقلل من زمن العمل التصميمي المحدد لمانع الاندفاع ، كما يجب تفقد وفحص الحلقات المطاطية بشكل دوري والتأكد من سلامتها وتبديلها عند الحاجة. يوفر مانع الاندفاع الحلقي إغلاق محكم للفراغ الحلقي وذلك عند الضغوط العالية (psi 5000 – 2000 ( وعادًة ما يتم إغلاق هذا المانع أولاً كخطوة أولى عند إغلاق البئر.
أسئلة وأجوبة في مبادئ التحكم بالآبار well control . ١- أين ولماذا ومتى نركب موانع الإندفاع ؟
تركب موانع الإندفاع في المرحلة الوسطية من حفر الآبار بعد حفر وتغليف وسمنتة المرحلة السطحية والسبب هو أن المراحل الوسطية لايمكن حفرها بدون موانع الاندفاع التي تضمن إغلاق البئر إذاما حدث اندفاع مفاجئ للبئر .
2- مما تتكون موانع الإندفاع ؟
تتكون من عدة موانع مكبسية تدعى Ram preventer ومانع اندفاع حلقي Annular Bopp حيث يتوضع المانع الحلقي في أعلى التشكيلة .
3- ماهي أنواع الموانع المكبسية ؟
ثلاثة أنواع الموانع التي تغلق على المواسير والموانع التي تغلق على البئر الذي لا يحوي أي تشكيلة ويسمى المانع الأعمى والموانع القاطعة التي تقطع جدار الماسورة وتغلق البئر بشكل نهائي
4 – مامعنى Sicp و Sidp ؟
عند إغلاق مانع الاندفاع يتشكل ضغطان أولهما ضغط إغلاق الفراغ الحلقي وهو SICPP والثاني هو ضغط إغلاق مواسير الحفر SIDP
5-ماهي طرق قتل الآبار الشائعة ؟
طريقة الحفار وطريقة الانتظار والتثقيل و طريقة الدروة الواحدة
6- ماهي مبدأ قتل البئر المندفعة ؟
المبدأ هو المحافظة على ضغط قاع البئر ثابتاً وإزاحة الموائع المتسربة من القاع بإحدى طرق قتل الآبار
7- كيف يتم تحديد وزن سائل القتل ؟
يتم تحديده بناء على عمق البئر و ضغط الإغلاق في مواسير الحفرSIDP وفق علاقة رياضية
8- لماذا نستخدم موانع الاندفاع في المراحل الوسطية وليست السطحية ؟
لأن الموانع ذات ضغط إغلاق كبير وقد تسبب تشقق الطبقات السطحية الهشة والضعيفة عادة وتفاقم المشكلة
9- ماذا نستخدم في حفر المرحلة السطحية ؟
نستخدم محول هيدروليكي ذات ضغط إغلاق منخفض .
10 – على أي مبدأ نختار موانع الإندفاع ؟
على مبدأ ان يسمح قطرها الداخلي بإمرار جميع المعدات للمرحلة ما بعد السطحية .
ما هي Ram Blow Out Preventer
يتوضع مانع الاندفاع المكبسي بشكل أفقي ضمن تشكيلة موانع الاندفاع المركبة على فوهة البئر وأتت تسميته بهذا الاسم نتيجة وجود زوج من اللقم التي تؤمن آلية الإغلاق حيث يمكننا تمييز ثلاثة أنواع من موانع الاندفاع هذه تبعا لنوع اللقم المستخدمة :
1-( Pipe Rams ) :
يستخدم هذا النوع لإحكام الإغلاق حول قطر محدد للمواسير ( الفراغ الحلقي حول المواسير ) كما تم استخدام لقم متغيرة للإغلاق حول مجال معين من أقطار الأنابيب .
2-(Blind Rams) :
يستخدم هذا النوع لإحكام إغلاق تجويف البئر التي لا يوجد بداخلها أي مواسير .
3-( Shear Rams ) :
تشبه في تصميمها لقم (Blind Ramss) ولكنها تتميز بإمكانية الإغلاق بوجود مواسير الحفر حيث تقوم بقطع جدار المواسير و الإغلاق ويستخدم هذا النوع في حالات الطوارئ كملاذ أخير في حال لم تنجح عملية إغلاق البئر بالأنواع الأخرى وعادة ما يتم إنزال عدد من اللقم أسفل هذا النوع من أجل إبقاء الماسورة المقطوعة معلقة برأس البئر .
ما هي العوامل المساعدة المستعملة في وحدات التهذيب؟
فقدان الفعالية للعامل المساعد Deactivation of Catalyst هو فقدان فعالية او انتقائية العامل المساعد وتحصل باستمرار خلال الدورة التشغيلية ويختلف معدل فقدان الفعاليه حسب تحمل العامل المساعد بتلك الظروف .
#اهم المميزات التي يجب التركيز عليها عند شراء العامل المساعد هي الفترة الزمنية للتشغيل (عمر العامل المساعد) .ويتم التعويض عن فقدان الفعالية من خلال رفع درجات الحرارة لدخول المفاعل
حتى الوصول الى الحدود القصوى التصميمية وبعدها يتم الأتفاق على ايقاف الوحدة لغرض اعادة النشاط او اتخاذ قرار تبديل العامل المساعد وان فقدان الفعالية اما تكون كيمياوية أو ميكانيكية مثل:
التكتل Sintering
التسمم والتلوث Contamination
تكسر الحبيبات Mechanical
التكتل Sintering تشير الى فقدان المساحة السطحية الفعالة نتيجة انبعاث الذرات من الطور البلوري هجرة البلورات واجتماعها في بلورات كبيرة وتعتبر الحرارة هي المتغير المتحكم بعملية التمركز من خلال السيطرة على حركة الجزيئات والآيونات داخل البلورات وخاصة فوق حرارة 500 º C مع وجود بخار الماء .
أما العنصر الثاني فهو طبيعة الوسط الذي يتعامل معه العامل المساعد مثل وجود مواد مستقطبة (H2O,H2S,H (CL,NH3و فقدان التمركز يبدأ من انخفاض المساحة السطحية نتيجة ارتفاع درجات الحرارة كما ان للحرارة تاثير على شكل الالومينا فكلما زادت الحرارة فانه يزيد من تكتــل الألومينــا و تتجــه نحــو الفــا الومينــا ذات المســاحة الســطحية المنخفضــة
التسمم للعامل المساعد Poisoning Catalyst
التسمم يعرف على انه امتصاص كيمياوي قوي للمتفاعلات والنواتج والشوائب على المناطق الفعالة للعامل المساعد ويقوم بغلق تلك المواقع ويتبعها تغير في سطح العامل المساعد وقد تكون هذه المادة الكيمياوية سامة على عامل مساعد معين بينما هي مادة مغذية لعامل مساعد اخر مثل الاوكسجين حيث يعتبر مادة مغذية في اكسدة الميثان الى ميثانول لكنه عنصر مسمم للعامل المساعد في صناعة الامونيا وهناك بعض المعادن تؤثر كلياً على اداء العامل المساعد في وحدات تحسين البنزين مثل الزنك الكبريت الرصاص حيث تتوزع هذه السموم بصورة منتظمة على المساحة السطحية للعامل المساعد وتحولها الى صيغ غير فعالة وهذا هو السلوك الاول لهذه العناصر السامة اما السلوك الثاني يحصل عندما تقوم عناصر مثل الفناديوم والنيكل بالتمركز في بداية دخول الممرات للعامل المساعد وتغلق تلك الممرات وبالتالي تقييد مرور الجزيئات الى المواقع الفعالة وبالتالي التقليل من اداء العامل المساعد، هناك عدة عوامل تؤثر على العامل المساعد منها
انخفاض فعالية العامل المساعد في وحدة هدرجة النفثا .
اعادة تركيب الكبريت في وحدة هدرجه النفثا.
عدم كفاءة برج النزع في وحدة هدرجة النفثا .
حصول نضوح في مبادلت التغذية في وحدة الهدرجة.
المركبات النتروجينية.
المركبات الكبريتية
المركبات الاوكسجينية
نسبة المعادن
نواتج التكتل مثل الحديد الكروم النحاس
ما هو تاثير المواد المسممة على العامل المساعد؟
١- الكبريت
يقلل فعالية الجزء المعدني من العامل المساعد ويزيد فعالية الداله الحامضية مما يؤدي الى عدم اعادة نشر البلاتين بصورة كاملة
في وحدة اعادة النشاط .
٢- النتروجين
يقلل من فعالية الدالة الحامضية وذلك بازالة الكلورايد
٣- المعادن
تقوم بتسمم البلاتين واذا كانت نسبة المعادن في العامل المساعد %0.15 فأن ذلك سيؤدي الى فقدان فعالية العامل المساعد بصورة كاملة
٤- الكلورايد
يؤدي الى زيادة فعالية الدالة الحامضية
معالجـة التسـمم بالكبريت
ان التسمم بالكبريت هو من النوع المؤقت اي الذي يمكن معالجته واستعادة فعالية العامل المساعد بصورة كاملة او تقريبيه فإذا حدث التسمم بالكبريت فان وحدة اعادة النشاط للعامل المساعد ستكون كفيلة بإزالة مثل هذا التسمم .ففي حالة حدوث التسمم للعامل المساعد من النوع الثابت المستعمل في مصفى صلاح الدين فمن الممكن ازلة الكبريت من العامل المساعد بصورة جزئية وذلك بمعاملته بالهيدروجين لمدة 6ساعات وبدرج . C°520بالأضافة الى ان عملية اعادةالنشاط ايضاً ستقوم بإزالة الكبريت وبشكل كامل إو اذا كان المحتوى الكبريت للمادة المغذية بنسبة 3ppmاو اكثر فيفضل خفض درجة حرارة الدخول الى C°482لحين ازلة التسمم بشكل كامل ومن ثم تستعاد كافة الظروف التشغيلية عندما يصبح ال H2S اقل من mol/ppm 1.2في الغاز المدور Recycle Gas اما في حالة العامل المساعد من نوع التنشيط المستمر المستخدم في بعض المصافي مثلاً فإذا حدث التسمم بالكبريت فينصح بمضاعفة معدل حقن الكلورايد وذلك لكي يساعد على نزع الكبريت من العامل المساعد .
اما ما يتبقى من الكبريت فسوف يزال في وحدة استعادة النشاط.
التسمم بالنتروجين
وهذ النوع من التسمم ايضا مؤقت وينصح بالبقاء على محتوى الكلورايد في العامل المساعد وذلك بزيادة الحقن للتعويض عن الكلورايد المفقود .
التسمم بالمعادن
من النوع الدائمي اي لايمكن استعادة نشاط العامل المساعد اذا حدث له اي تسمم من هذا النوع .لذلك ينصح بإجراء فحوصات
دورية على المغذي لوحدة التهذيب بالعامل المساعد لمعرفة المحتوى المعدني له كما ينصح بأخذ قراءات لدرجات الحرارة على طول المفاعل الاول كون هذه القراءات تعطي اشارات لحدوث التسمم في مراحله الولى
التسمم بالمواد الاوكسجينية والماء
يزال المصدر المسبب للتلوث
زيادة معدل حقن الكلورايد
تقليل درجة حرارة الدخول للمفاعلات
التسمم بالكلورايد
تقليل معدل حقن الكلورايد
خفض درجة حرارة المفاعل وذلك لتقليل تفاعل التكسير بالهيدروجين .
ظاهرة الالتصاق Catalyst Pinning
يمكن تعريف هذه الظاهرة بأنهاحالة التصاق العامل المساعد باتجاه الانبوب الوسطي center pipeللمفاعل بحيث يصبح العامل
المساعد غير قادر على الحركة الى الاسفل والخروج من المفاعل وهذه الظاهرة يمكن ان تحدث في حالة حصول هبوط ضغط كبير عبر حشوة العامل المساعد ومما يمكن ان يكون السبب في حصول هبوط ضغط كبير عبر حشوة العامل المساعد يرجع الى الاسباب التالية
الزيادة الكبيرة في معدل جريان التغذية فوق المعدل التصميمي
زيادة معدل جريان الغاز المدور R.G
ازدياد نسبة دقائق العامل المساعد والتي يمكن ان تكون السبب في انسداد ثقوب الانبوب الوسطي
المشاكل الناتجة من الالتصاق
ان العامل المساعد الملتصق لايمكن استعادة نشاطه مما يؤدي الى انخفاض فعاليته .ان هبوط الضغط الكبير يحدد معدل التغذية المسموح به وقد يؤدي الى حدوث تحطم في الأجزاء الداخلية للمفاعل في بعض الاحيان الانسداد الكبير في ثقوب الانبوب الداخلي قد يتطلب تفريغ العامل المساعد ويمكن تحسس ظاهرة الألتصاق من خلال ما يلي :
ازدياد ضغط ال Dischargeلكابسة التدوير
قياس فرق الضغط عبر كل مفاعل بواسطة مقياس ضغط واحد .
التلوث Contamination
يحدث نتيجة ترسب نواتج التفاعل على المساحة الخاصة بالتفاعل
والتي تؤدي الى غلق المسامات الفعالة والممرات الخاصة بالعامل المساعد وان اشهرها هو cokeالفحم
ويعتبر تفاعل عكسي وغير انتقائي للأماكن الفعالة حيث يترسب على جميع محتويات المفاعل في الجدران والكرات الحاملة والعامل المساعد واحدى النظريات تقترح ان الفحم يتكون من التفاعلات الوسطية حيث يتكثف ويتبلمر الفحم على سطح العامل المساعد ومعدل كمية الفحم المترسبة يتأثر مباشرة بدرجة الحرارة والضغط الجزيئي للهدروجين وكمية التغذية وتتراوح نسبته من
(%30-5) وزنا ومعظم الفحم المتكون يكون في التفاعلات الحاصلة فيها Hydrocrakingويكون على ثلاثة انواع 1-Pyrolytic
من المعروف ان الحرارة تشبه الضوء حيث تسير بخطوط مستقيمة والىكافة الاتجاهات ابتدا من مصدر الحرارة وتسمى بحرارة الاشعاع ويحدث ذلك في الفرن بانتقال الحرارة من المشاعل الانابيب
2:منطقة الحمل :
في هذه المنطقة تقوم تيارات الحمل وهي الغازات الساخنة الخارج من منطقة الاشعاع بنقل الحرارة إلى الانابيب الموجودة في منطقة الحمل وطبيعي ان الحرارة في منطقة الحمل اقل من حرارة منطقة الاشعاع وان دخول المادة إلى داخل الفرن تمر بانابيب موجودة في منطقة الحمل وذلك لاكتسابه الحرارة بشكل أولى ومن ثم إلى منطقة الاشعاع وتصرف الغازات من منطقة الحمل عاليا إلى الجو بواسطة المدخنة ويتم التحكم بكميتها ودرجة حرارتها بواسطة بوابة المدخنة damper والمثبتة في الجزء السفلي من المدخنة عملية الاحتراق ان عملية الاحتراق داخل الفرن وهي عملية مسيطر عليها وذلك لحصول على الحرارة المطلوبة مع اقل استهلاك للوقود بما يضمن سلامة الوحدة وعلى النحو التالي
اولا:الوقود’: هنا نوعين من الوقود في الافران اما غاز الوقود أو زيت الوقود اوكلاهما معا ويجب أن تخلط بالهواء قبل الاحتراق وبالنسبة لزيت الوقود يجب ترذيذه بواسطة atomizing steam ويخلط بعدها بالهواء قبل الاحتراق وبما ان الوقود المستعمل عبارة عن مواد هيدروكاربونية اي تتكون من الكاربون والهيدروجين ونسب بسيطة من المواد الكبريتية الموجود في الوقود فان نواتج الاحتراق تكون على شكل ثاني اوكسيد الكاربون والماءوثاني اوكسيد الكبريت مع انبعاث حرارة حرارةحرارة
ثانيا:الهواء’ في الافران يجب أن تكون كمية الهواء أكثر من النسب التي تحتاجها عملية الاحتراق وهذه النسبة تسمى excess air تتراوح نسبتها من 20 % في حالة استخدام غاز الوقود إلى 30% في حالة استخدام زيت الوقود ويمكن معرفة هذه النسبة من خلال قياس الاوكسجين المتبقي والخارج مع الغازات flue gas والمقاس بواسطة محلل الاوكسجين OXYGEN ANALYZER ويجب أن تتراوح بين 6:4% من حجم هذه الغازات وان تحديد كمية أو نسبته Excess air لها اهمية كبيرة وللأسباب التالية :
أ: إذا كانت النسبة أكبر من الازم فان ذلك سوف يؤدي إلى زيادة في صرفيات الوقود اي زيادة في درجة حرارة الغازات الصاعدة إلى المدخنة.
ب: إذا كانت النسبة اقل من الازم فان ذلك يسبب احتراق غير كامل للوقود وزيادة حرارة منطقة الاشعاع ولهب طويل مع ظهور دخان
ملاحظة : ان عدم احتراق الوقود بشكل كامل مما يؤدي إلى فقدان كمية من الوقود ويمكن ان يحترق بشكل مفاجئ إذا دخلت كمية من الهواء من فتحات التهوية للمشاعل أو زيادة فتحة بوابة المدخنة مما يؤدي إلى زيادة كبيرة ومفاجئة في الحرارة داخل الفرن يمكن ان تؤدي إلى تفحم المواد النفطية داخل الملفات (أو تبخرها إذا كانت خفيفة) ويمكن ان تستدل على نقصان كمية الهواء من ملاحظة طول اللهب ولونه وعدم استقامته ويحتمل ان يلامس الملفات. وان تعرض الانابيب للحرارة العالية يؤدي إلى ظهور تشققات وكسور في المناطق الضعيفة منها وتاكسده من الخارج وتفتته بالتدريج على شكل قشور فيقل سمك الانبوب ويقلل من عمره مهددا بانفجار مروع. وبالنظر للاخطار المحتمل حودثها يستوجب على مشغل الافران ان يراقب مايلي بصورة مستمرة. .جودة وصلاحية المشاعل وصحة عملية الاحتراق ومكوناتها.ظروف منطقة الاشعاع والانابيب التي على جدرانها واحتمالية وجود نقاط سوداء أو حمراء على جدرانها من الخارج. التوزيع المنتظم للحرارة داخل الفرن (منطقة الاشعاع والحمل ودرجة حرارة اسفل المدخنة) ولتحقيق ذلك يجب اتباع مايلي.
استخدام كمية الوقود في كل المشاعل بالتساوي.
فتح فتحات مناسبة لكل من الفتحات الأولية والثانوية Primary& secondary register
في حالة وجود مشاعل غير كاملة يجب أن تغلق فتحات التهوية لها.
ثالثا: الضغط السالب draft هو الفرق بين الضغط الجوي وضغط داخل الفرن ويجب أن يكون سالب في جميع الأحوال وبجميع مناطق الفرن.
كيف يتكون الdraft ان الغازات الساخنة الصاعدة من خلال المدخنة تزن وزن اقل من وزن عمود مساوي في ارتفاعه للارتفاع المدخنة في الهواءالبارد خارج الفرن وهذا بدوره يؤدي إلى خلق ضغط اقل من الضغط الجوي داخل الفرن بمعنى اخر هو فرق بين ضغطين الأول والثاني ويقاس الضغط ب mm H2O أو باسكال وفي حالة كون الضغط موجب فهذا يعني ان الضغط داخل الفرن أكثر من الضغط الجوي وهذا خطر على الفرن. وان الضغط السالب مهم لكل مناطق الفرن ويجب أن يكون أعلى سالبية في اسفل منطقة الاشعاع ويتحقق ذلك من خلال التوفيق بين الفتحات الثانوية Secondary registerوفتحة بوابة المدخنة damper.
ملاحظة: عند استخدام زيت الوقود في المشاعل يتراكم مع الوقت (وبالاعتماد على مواصفات زيت الوقود وحسب عملية التشغيل بقايا كربونية) (السخام) على انابيب الموجودة في منطقة الحمل وهذا يؤدي إلى
١- تقليل الاستفادة من حرارة flue gas الصاعد يؤدي إلى
٢-تقليل من تاثير الdraft ويمكن معالجة ذلك بزيادة فتحة damper إلى الحد الذي يسمح به ذلك في حالة استخدام زيت الوقود يجب أن تجري عملية تنظيف دورية ويومية تقريبأعلى Soot blowing لذلك يجب على مشغل الافران ملاحظة مايلي :
1.كمية الوقود المستخدم من احتمالية نقصانها اوزيادتها من المعتاد
2.درجة حرارة اسفل المدخنه.
3.الضغط السالب وبالذات اسفل منطقة الاشعاع واعلاها.
4.درجة حرارة في منطقة الاشعاع وانتظام توزيعها.
5.شكل ولون اللهب يجب أن يكون كالاتي. أ.اللهب ازرق مصفر في حالة استخدام F.G ب.اللهب أبيض ومصفر وبرتقالي خالي من الدخان في حالة استخدام زيت الوقود ويجب أن تكون النهايات غير حادة وخالية من شرارات اللهب وتدل الشعلة الطويلة الصفراء على عدم الاحتراق الكامل للوقود ويحتمل ان تلامس الانابيب على جدران الفرن.
6. مراقبة لون وظروف الطابوق الناري حيث تصبح قابلة للكسر في درجات الحرارة العالية 860- 760
7. مراقبة جدران الفرن من الخارج واحتمال انتقال الحرارة غير معتادة أعلى من 80م0 من خلال شقوق أو الفراغات الموجودة من البطانة الداخلية للفرن…
8. مراقبة ملفات الفرن ومظهرها وثبوت موقعها احتمال حدوث تمدد فيها اوظهور نقاط ساخنة فوق المعتاد عليها Hot- Spots 9. مراقبة الغازات الساخنة الخارجة من المدخنة وفي حالة ملاحظة وجود دخان يدل ذلك على عدم احتراق كامل للوقود أو احتمالية وجود نضوح في أحد انابيب الفرن.
10. مراقبة نسبة الهواء الزائد excess air فأن كفاءة الفرن تزداد كلما قلت تلك النسبة إلى الحد الادنى وبعدها يبدأ ظهور دخان مع اللهب الذي يدل على تكون أول اوكسيد الكاربون وأن خفض النسبة يؤدي إلى زيادة حرارة منطقة الاشعاع وبالعكس.
11. مراقبة ضغط المادة الداخلة والخارجة من الفرن وأن اي زيادة فرق الضغط يدل على احتمالية حصول تفحم اوانسداد جزئي داخل الملفات مع ثبوت درجة حرارة المادة المغذية وكميتها
بعض الظواهر الغير الطبيعية في الفرن وأسبابها
1.ظهور اللهب بمظهر غير طبيعي : أسبابه
1.اتساخ أو انسداد جزئي في فتحات المشاعل.
2.الفتحة غير ملائمة لبوابة المدخنة اوفتحات التهوية الثانوية كما أن نقصان هواء الأحتراق الابتدائي سيؤدي إلى تقليل الشعلة وظهورها على شكل نبضات.
3.تسخين فوق المعتاد في الفرن أو إنتاج كمية حرارة فوق طاقة المشعل
4.فرق الضغط غير كافي بين بخار الترذيذ وزيت الوقود
5.درجة حرارة زيت الوقود اقل من (100 م0) ومواصفاته غير جيدة من ناحية درجة الوميض واللزوجة ونسبة الرواسب وكذلك نسبة الكبريت فيها
6.عدد قليل من المشاعل داخل حيز العمل
7.الوضع الغير صحيح لنهايات Tips المشعل واتجاهها نحو مركز المشعل
2- ضغط موجب في أعلى سقف حجرة الاشعاع
1- فتحة بوابة المدخنة غير كافية
2- تشغيل الفرن فوق الطاقة القصوى
3- وجود ترسبات كاربونية سخام على سطح انابيب منطقة الحمل وحدوث انسدادات في الفراغات بين هذه الانابيب مما يسبب تفتيت اجزاء من البطانة الداخلية أعلى منطقة الحمل أثناء التشغيل
1- تشغيل فوق المعتاد
2- الهواء الزائد excess air فوق الحاجة
3- درجة حرارة عالية للغازات الخارجة من الفرن
4-درجة الحرارة العالية لانابيب ملفات الفرن – اللهب يلامس الانابيب في منطقة الاشعاع على جوانبها – نهايات اللهب تصل إلى سقف منطقة الاشعاع – تسخين فوق المعتاد أو تشغيل فوق طاقته- تشغيل الوحدة بطاقة قليلة وغير مستقرة – وجود انسداد أو ترسبات كاربونية نتيجة تفحم داخل الانابيب -احتمال عطل في جهاز مقياس الحرارة الخارجة من الفرن
5-ضغط شبكة الوقود بعد صمام السيطرة عالي
أسبابه: – عدم استخدام مشاعل كافية – فتحتة الصمامات على المشاعل قليلة وغير كافية – وجود انسدادات في فتحة المشاعل
6- فرق الضغط في انابيب دخول والخروج المادة النفطية عالي – حدوث تفحم على جدران انابيب الفرن من الداخل – معدل جريان المادة النفطية داخل الانابيب عالي- معدل تسخين عالي تبخر المادة النفطية
7- حركة الانابيب اهتزازها وتشوهها -ملامسة اللهب لانابيب الفرن وحصول تفحم على جدران من داخل – تسخين فوق المعتاد – وجود كسر بمساند الانابيب – حصول تمدد في الانابيب
واجبات مشغل الافران
1-فحص الشعلة من حيث الطول واللون والاتجاه وملاحظة DG وكمية ال O2
2-فحص عدد ال PILOTS العاملة والمباشرة بتنظيف المتوسخة منها في كل وجبة
3-فحص عدد المشاعل التي تعمل بواسطة F.O,FG وتنظيف مشاعل المتوسخة وتهيئة المشاعل الغير عاملة
4-فحص ومراقبة ضغوط F.O,F.G ,PILOTS وحرارة F.O الراجع 5-فحص مضخات SOOT BLOWER من حيث مستوى الزيت ومراقبتهاأثناءالتشغيل
6-تنظيف ارضية الافران وازالة العوائق وضغط REEL HOSE القريبة منها وعدم تركها ممدودة
تهيئة الفرن للتشغيل بعد التوقف الطويل
1-التاكد من كون جميع الصمامات الحماية (XXV) وصمامات ال (PIC)والممرات الثانوية وصمامات المشاعل والقداحات الموجودة في اسفل الفرن مغلقة باحكام.
2-التاكد من نظافة ارضية الفرن وحجر المشاعل.
3-فتح بوابة المدخنة DAMPER فتحة كاملة.
4-ادخال بخار الاخماد SNUFFING STEAM إلى صندوق الفرن والتاكد من دخوله. الفتحات الصغيرة الموجودة على جدران الفرن من جميع الجهات لضمان عمل المنظومة بشكل جيد وتتم هذه العملية لطرد جميع الغازات الموجودة داخل الفرن وتستمر العملية لمدة(15-20) دقيقة.
5-فتح xx البايلوت والمشعل وpic وتبقى فقط صمامات الشــعلة والبايلوت مغلقة (الصمامات المباشرة).
6-فحص منطقة الانابيب من قبل السلامة والتاكد من خلوها من الغازات ثم فحص داخل الفرن بعد غلق البخار.
8-المباشرة بايقاد القداحات الثانوية (PILOTS) باسرع وقت ممكن ويفضل قيام أكثر من شخص وليس الشرط ان يكون الايقاد متسلسلا بل في مناطق مختلفة من الفرن لضمان ايقاد أكبر عدد ممكن من القداحات داخل الفرن وشمول كافة اجزائه بذلك.
9-بعد اكمال ايقاد القداحات الثانوية تتم المباشرة بايقاد المشاعل وحسب الحاجة (بعد عمل تدوير المادة داخل الوحدة أو أثناء رفع الحرارات لتشغيل الوحدة) A.فتح صمامات (XXV) الخاص بخط وقود F.O حيث يفضل تشغيل الفرن في باديء الامر بواسطة غاز الوقود. Bاعادة عتلة الافران من غرفة السيطرة على وضعه الطبيعي C. فتح صمامات مسيطر غاز الوقود (PIC) من المنطقة الخارجية D.فتح صمامات غاز الوقود (PIC) من قبل جماعة السيطرة ويفضل وضعه على وضع MANUAL والتحكم بالفتحة لابقاء الضغط على (1.5) كغم /سم2 E.ايقاد المشاعل الرئيسية وحسب توجيه جماعة السيطرة وذلك بفتح غاز الوقود على اي مشعل مطلوب تشغيله ويفضل ايقاده بلهب واطيء في باديء الامر.
ماهو الفرن:-
الفرن عبارة عن صندوق كبير مصمم لإعطاء الحرارة المطلوبة وذلك بحرق الوقود مع الهواء خلال مشاعل الفرن. ماهي أنواع الافران حسب نوعية عملية سحب الغازات:- هنالك ثلاثة أنواع
1-السحب الطبيعي NATURAL DRAFT
2-السحب المستحدث INDUCED DRAFT
3-السحب الامبياري FORCED DRAFT
ماهو السحب (DRAFT) :- هو الفرق البسيط في الضغط داخل الفرن وخارجه
ماهو احسن لون للشعلة:-
بالنسبة لغاز الوقود اللون الاعتيادي يكون ازرق مصفر اما بالنسبة لزيت الوقود يكون لون اللهب اصفر مبيض وبرتقالي اذا كان اللهب (لهب الشعلة)مائل إلى الاسود مع دخان ماذا يعني ذلك وكيف يمكن معالجة ذلك :- يعني ان كمية الهواء قليل ويجب زيادتها عن طريق بوابات المشاعل
ماذا يعني اللهب الازرق وكيف يتم معالجته:-
اللهب الازرق يعني زيادة الهواء وتتم معالجته بتقليل الهواء عن طريق بوابات المشاعل اذا كان متوفر لديك نوعين من الوقود، زيت الوقود FUEL OIL وغاز الوقود FUEL GAS ايهما تفضل ولماذا:- يفضل غاز الوقود وذلك لسهولة استخدامه وقلة الكاربون
ماذا يقصد بالترذيذ (atomization) للوقود السائل :-
الترذيذ هي عملية تكسير جزئيات زيت الوقود إلى جزئيات صغيرة جدآ ليسهل تبخرها واختلاطها مع الهواء عندالاحتراق.
لماذا يستخدم البخار في هذه العملية :- يستخدم البخار لقلة كلفة أنتاجه ولان درجة حرارته عالية مما يساعد في عملية احتراق زيت الوقود.
ماالمقصود بالمشاعل الثانوية (pilots):-
وهي مشاعل صغيرة وذات قيمة حرارية قليلة وتكون في حالة اشتعال دائمية حتى عند انطفاء الفرن وذلك لسهولة اعادة اشعال الفرن بكل امان.
ماهو ضغط الغاز الخاص بالمشاعل الثانوية والذي عنده من الضروري انطفاء الفرن. الحد الأدنى من الضغط هو 0.35 كغم/سم2 الذي عنده ينطفأ الفرن.
ماهو السبب وضع منظومة حماية على ضغط المشاعل الثانوية؟
وذلك لاهمية المشاعل الثانوية حيث عند أنطفأ الفرن لايمكن تشغيله قبل أشعال هذه المشاعل الثانوية لآن ذلك يشكل خطرآ كبيرآ على الفرن.
ماهي منظومة الحماية الثانية التي وضعت لحماية الفرن على أنواع الوقود؟
أذا انخفض فرق الضغط بين غاز الترذيذ وضغط الوقود إلى اقل من 1.2كغم سم2 فأن الفرن ينطفأ ذاتيآ.
لماذا تجري عملية ازالة السخام (soot)(soot blowing). لان ترسب الكاربون الناتج من صرف زيت الوقود يؤدي إلى تكون طبقة عازلة على جدران الانابيب منطقة الحمل مما يقلل من سرعة الحرارة إلى الانابيب وبالتالي إلى المادة
ماهو أهم شرط لازم أثناء عملية ازالة السخام.
يجب أن لايحتوي على ماء متكثف.
ماهو دليل الحاجة إلى عملية ازالة السخام.
أذا ارتفعت درجة حرارة المدخنة أو حصلت زيادة في أستهلاك الوقود مع ثبات الظروف التشغيلية.
ماهو العمل إذا توقف الفرن وكذلك توقفت المشاعل الثانوية؟
1-اقطع جميع مصادر الوقود إلى الفرن.
2-اطرد الغازات المتوقع وجودها داخل الفرن بواسطة بخار الاخماد.
3-أبدأ بأشعال المشاعل الثانوية. بعد فحص الفرن من قبل السلامة.
4-ابدأ باشعال المشاعل الرئيسية.
المقال سيتم تحديثه بشكل دوري .. لذا نرجو متابعته للتعرف على كل جديد
يمكنكم وضع أسئلتكم التي تخص مجال النفط والغاز من خلال التعليقات وسنحاول جاهدين أن نجيب عليها إن شاء الله
Causes and factors of Well Kicks and Blowouts
see this link, please
https://www.arab-oil-naturalgas.com/category/petroleum-exams-and-interviews/