محرك البئر النفطي

أنواع محركات آبار النفط تحت الأرض

يُعد محرك بئر النفط تحت الأرض مكونًا أساسيًا في مجموعة حفر بئر النفط. فهو يوفر الطاقة الدورانية اللازمة لقواطع الحفر لكسر تشكيلات الصخور تحت الأرض والوصول إلى رواسب النفط الخام. توجد العديد من أنواع محركات آبار النفط تحت الأرض، مع وجود عوامل مثل الكفاءة والتكلفة والخصائص المحددة للبئر المطلوب تؤثر على اختيار المحرك.

• محركات الإزاحة الإيجابية (PDMs)

  تُعد محركات الإزاحة الإيجابية نوعًا شائعًا من محركات آبار النفط تحت الأرض. تعمل عن طريق إزاحة السوائل تدريجيًا عبر تجاويف مغلقة، مما ينشئ فروقًا في الضغط تولد قوة دوران. يتكون هيكل محركات الإزاحة الإيجابية من الثوابت والدوارات وأقسام الطاقة. ثم تدفع السوائل الدوارة إلى الدوران داخل الثابت، مما ينتج قوة الدوران. تُعرف محركات الإزاحة الإيجابية بعزمها الدوراني العالي (قوة الالتواء) عند سرعات منخفضة وموثوقيتها الجيدة في ظروف الحفر المختلفة.

• أنظمة التوجيه الدوراني (RSS)

  تُمثل أنظمة التوجيه الدوراني نهجًا متطورًا للحفر الاتجاهي. تتحكم أنظمة التوجيه الدوراني مباشرة في مسار البئر أثناء دوران سلسلة الحفر في نفس الوقت. وهذا يضمن وجود ثقب دائري عالي الجودة يكون عادةً أقل تكلفةً في إنجازه. تعتمد أنظمة التوجيه الدوراني على مزيج من أدوات تحت الأرض المتطورة ونظم سطحية، ومحركات يتم التحكم فيها إلكترونيًا، ونبضات الطين أو أنواع أخرى من النقل للتحكم. تُعد أنظمة التوجيه الدوراني مفيدة عندما يكون وضع البئر بدقة والانحراف الأدنى عن المسار المخطط له أمرًا أساسيًا. فهي تسمح بمعدلات حفر سريعة، وتقلل من تلف التكوين، وتحسن كفاءة الحفر.

• حفر الأنابيب الملفوفة (CTD)

  حفر الأنابيب الملفوفة هو بديل لأساليب الحفر التقليدية باستخدام مفاصل. يستخدم بكرة متصلة من الأنابيب المرنة لنقل سوائل الحفر والأدوات والمعدات تحت الأرض. يتم دمج محركات الأنابيب الملفوفة في سلسلة الأنابيب الملفوفة لتوفير الطاقة اللازمة للحفر. يسمح هذا الإعداد بالحفر الأفقي والاتجاهي في بيئات صعبة، مثل البيئات البحرية أو من خلال آبار الإنتاج القائمة. يوفر حفر الأنابيب الملفوفة أيضًا مزايا مثل تقليل وقت العمل على المنصة، وزيادة الدقة، وقدرة الحفر في أقسام متعددة من موقع واحد للتجهيز. يمكن استخدام CTD لأبار الحفر الجديدة، والحفر الجانبي من آبار موجودة، وثقوب حقن حمض الكبريتيك وحمض الستريك لتحسين أساليب استخراج النفط (EOR).

• محركات متعددة الوجوه مرنة

  تُعد محركات متعددة الوجوه مرنة نوعًا محددًا من محركات الإزاحة الإيجابية. يستخدم تصميمها دوارًا متعدد الوجوه مرنًا وثابتًا دائريًا يتكون من حاوية مرنة متعددة الفصوص. يسمح هذا التكوين بالتحويل الفعال للطاقة الهيدروليكية إلى طاقة ميكانيكية دورانية. فهي تقدم بعض المزايا، مثل حجمها الصغير، وتصميمها خفيف الوزن، وكثافة طاقة عالية، وربما مستويات ضوضاء أقل مقارنةً بأنواع المحركات الأخرى. ومع ذلك، مثل أي محرك آخر تحت الأرض، يجب أن يعتمد اختيار محركات متعددة الوجوه مرنة على ظروف الحفر ومتطلبات المشروع.

• محركات الطين

  تمثل محركات الطين، والمعروفة أيضًا باسم محركات السوائل، نوعًا آخر من محركات الإزاحة الإيجابية. فهي تستخدم مباشرة الطاقة الهيدروليكية لطين الحفر (سائل متخصص يُستخدم أثناء عملية الحفر) لتوليد قوة دوران لقاطع الحفر. يعتمد مبدأ عمل محركات الطين على تبادل سائل الحفر بسرعة عبر قسم الطاقة في المحرك، مما ينشئ دفعة محورية ودوران دوار. تتمتع محركات الطين بمزايا متعددة: عزم دوران وقوة خرج مرتفعة عند سرعات دوران منخفضة، وملاءمة لتشكيلات صخرية متنوعة، ومستويات كفاءة عالية. ومع ذلك، يجب أن يأخذ اختيارها أيضًا في الاعتبار بعناية بيئة الحفر المحددة واحتياجات المشروع.

مواصفات وصيانة محركات آبار النفط تحت الأرض

بعض المواصفات الرئيسية لمحرك آبار النفط تحت الأرض:

• نطاق التدفق

  عادةً ما يكون نطاق تدفق عمل المحرك بين 30 لترًا/دقيقة و 200 لترًا/دقيقة. عندما يكون معدل تدفق سائل العمل ضمن نطاق تدفق المحرك، يمكنه الحصول على الطاقة والعزم المقدرين.

• نطاق الطاقة

  من 10 كيلو وات إلى 1000 كيلو وات. عادةً ما تكون الطاقة بين 5 حصان و 600 حصان. يمكن تحديد اختيار نموذج الطاقة المحدد وفقًا لبيئة العمل وحمل العمل.

• عزم الدوران الناتج

  عادةً ما يكون عزم الدوران بين 50 نيوتن متر و 50000 نيوتن متر. وفقًا لعمق التشغيل وضغط التكوين، يمكن تحديد عزم الدوران الناتج المطلوب لعمليات الحفر.

• درجة الحرارة التشغيلية

  عادةً ما تكون درجة حرارة عمل المحرك بين -20 و 80 درجة مئوية، ويمكن أن يعمل تحت ضغوط عالية، عادةً بين 10 ميجا باسكال و 70 ميجا باسكال.

• حجم العبوة والوزن

  وفقًا لنموذج المحرك المحدد، يكون الطول عادةً بين 1 و 5 أمتار، ويكون الوزن حوالي 100-2000 كيلوغرام.

صيانة

سواء كان محرك حفر تحت الأرض أو نوعًا آخر، تتضمن ممارسات صيانة محرك آبار النفط تحت الأرض:

• التنظيف

  أولاً، نظّف سطح مرشح الزيت بقطعة قماش نظيفة. تأكد من أن قطعة القماش لا تحتوي على أي بقايا أو خيوط أخرى قد تترك على المنطقة. أيضًا، نظّف الرمال وبقايا المركب الخاصة والخيوط الحريرية على منطقة التثبيت، مع التأكد من عدم وجود أي مواد غريبة على منطقة التثبيت.

• التحقق

  هل القطر الداخلي لمرشح الزيت دائري وهل القطر الخارجي لخزان الزيت دائري. سيجلس مرشح الزيت الدائري بشكل مستقيم في خزان الزيت. إنه لا يعزز فقط الدورة الدموية المناسبة للزيت، ولكنه يقلل أيضًا من خطر التسرب.

• الاستبدال

  استبدال مرشح الزيت ضروري لضمان استمرار عمل المحرك بشكل صحيح وتقليل تكاليف التشغيل الإجمالية. يجب استبدال مرشح الزيت كل 5000 ميل. إذا تم استخدام السيارة في درجات حرارة عالية أو باردة للغاية، فيجب استبدالها في وقت مبكر. ويرجع سبب الاستبدال المبكر في الطقس الحار أو البارد الشديد إلى حماية المحرك من التآكل المفرط. لا يعمل الزيت في المحرك كمادة تشحيم فقط، بل يعمل أيضًا كمبرد.

• تشغيل الاختبار

  عندما يكمل المحرك التنظيف والتفتيش واستبدال الأجزاء الجديدة، فإن الخطوة التالية هي بدء تشغيل المحرك وإجراء اختبار تشغيل. ومع ذلك، أثناء الاختبار، يجب ألا يتم تدوير المحرك بسرعة عالية لإعطاء أجزاء المحرك الجديدة فترة تجربة. ستبدأ أجزاء مثل المكبس والحلقات والمحامل وأختام المضخة في التآكل والتثبيت بشكل صحيح، مما يوفر ملاءمة أفضل أثناء التآكل أثناء التشغيل. سيتدفق الزيت من جانب التفريغ إلى جانب الشفط للمضخة، مما يزيد من تجربة أختام المضخة. هذا مثالي للقضاء على التسريبات في المضخات المثبتة حديثًا ويساعد على إطالة عمر المحرك. يرجى قراءة توصيات الشركة المصنعة حول RPM وفترة التمرين الموصى بها.

سيناريوهات التطبيق

• استخراج النفط التقليدي: تُستخدم محركات آبار النفط تحت الأرض في منصات النفط التقليدية لتشغيل قواطع الحفر مباشرة، مما يسهل حفر آبار النفط الرأسية أو المائلة. أدت كفاءة محركات آبار النفط تحت الأرض وموثوقيتها إلى جعلها معدات قياسية في صناعات استخراج النفط التقليدية.
• استخراج النفط البحري: يشير استخراج النفط البحري إلى عملية حفر النفط من قاع البحر أو مياه المحيط لتحديد مواقع موارد النفط واستخراجها. غالبًا ما يحدث في البيئات البحرية العميقة، مثل خليج المكسيك، وبحر الشمال، وبحر الصين الجنوبي، وما إلى ذلك، حيث لا يمكن استخدام الحفر البري التقليدي. لذلك، يستخدم استخراج النفط البحري معدات وتقنيات متخصصة للوصول إلى احتياطيات النفط البحرية هذه.
• استخراج النفط الضيق: يشير النفط الضيق إلى النفط المخزن في تشكيلات صخرية ذات نفاذية منخفضة، مما يجعل من الصعب على النفط التدفق إلى السطح بشكل طبيعي. هذا يعني أن رواسب النفط الضيقة غالبًا ما تكون مدفونة بعمق تحت الأرض وانتشارًا واسعًا، مما يجعل الاستخراج صعبًا ومكلفًا. بفضل التقنيات المتقدمة مثل التحطيم الهيدروليكي والحفر الأفقي، أصبحت محركات آبار النفط تحت الأرض لاعبًا رئيسيًا في الاستخراج الفعال للنفط الضيق. لقد مكنت من الحفر الدقيق وتحطيم خزانات النفط الضيقة، مما سهل استخراج هذا المورد الحيوي للطاقة.
• تنمية الطاقة الحرارية الأرضية: تشير الطاقة الحرارية الأرضية إلى الطاقة المشتقة من الحرارة المخزنة داخل الأرض. فهي تستخدم البخار عالي الحرارة أو الماء الساخن تحت الأرض لتوليد الكهرباء أو توفير التدفئة. تُعتبر الطاقة الحرارية الأرضية مصدرًا متجددًا للطاقة ولا تخضع لتقلبات الوقود الأحفوري.

كيفية اختيار محرك بئر النفط تحت الأرض

عند البحث عن محرك بئر نفط تحت الأرض جيد، يجب على المشتري أولاً مراعاة نوع محرك بئر النفط تحت الأرض الذي يناسب إعداد البئر والمهمة. يجب أن يتماشى تكوين بئر المشتري مع السعة التشغيلية للمحرك الذي يحاول الحصول عليه. في هذه الحالة، تُعد طريقة ضخ المشتري أيضًا مهمة. إذا كانوا يستخدمون PCP أو VSM أو SVM، فسيتعين عليهم اختيار محركات تعمل بشكل مثالي مع تلك الأساليب. أيضًا، تُعد أبعاد البئر وملاءمة المحرك ضرورية لضمان عمليات سلسة واندماج سلس.

تلعب ظروف الحقل دورًا كبيرًا في اختيار المحرك. ستحدد درجة الحرارة والضغط هناك متانة وأداء محرك بئر النفط تحت الأرض. لذلك، من الصحيح فقط أن يتحقق المشترون مما إذا كان المحرك يمكنه تحمل الظروف البيئية للبئر. بالإضافة إلى ذلك، يجب تحديد الطاقة وعزم الدوران الناتج المطلوبين للمحرك قبل الخروج للبحث عن محرك. تتطلب المهام المختلفة مستويات مختلفة من الطاقة وعزم الدوران. أخيرًا، يجب مراعاة صيانة وخدمة المحرك. تتطلب بعض المحركات صيانة وخدمة أكثر تواترًا من غيرها. في هذه الحالة، سيكون من الأسهل اختيار محرك مع خطوط صيانة سهلة الوصول.

أسئلة وأجوبة

س: كيف يتم تشغيل محرك بئر النفط تحت الأرض؟

ج: يتم تشغيل محركات آبار النفط تحت الأرض عادةً بواسطة سوائل الحفر، والمعروفة أيضًا باسم الطين. يتم تحويل طاقة الطين المتدفقة إلى طاقة ميكانيكية من خلال المحرك، الذي يدير بعد ذلك قاطع الحفر.

س: ما هو عمر محركات آبار النفط تحت الأرض؟

ج: يمكن أن يختلف عمر محرك بئر النفط تحت الأرض بناءً على عوامل مثل جودة المحرك، ونوع عملية الحفر، وممارسات الصيانة، وظروف البئر. عادةً ما يتم تصميم محركات آبار النفط تحت الأرض لتكون قوية ويمكن أن تدوم من عدة أشهر إلى بضع سنوات في ظل ظروف مثالية.

س: ما هي المزايا الرئيسية لاستخدام محرك بئر النفط تحت الأرض؟

ج: تُعد محركات آبار النفط تحت الأرض ضرورية للحفر الفعال لآبار النفط. فهي توفر عزم دوران وقوة عالية لعمليات الحفر، وتسمح بمعدلات حفر عالية، وتساعد على تقليل تكلفة حفر آبار النفط. علاوة على ذلك، تتمتع محركات آبار النفط تحت الأرض بتطبيقات حفر متنوعة وتتكيف مع ظروف جيولوجية مختلفة.

س: ما هي الاتجاهات الرئيسية في سوق محركات آبار النفط تحت الأرض العالمية؟

ج: من المتوقع أن يستفيد سوق محركات آبار النفط تحت الأرض العالمية من انتعاش قطاع النفط والغاز upstream. مع التطورات التكنولوجية في تصميم محركات آبار النفط تحت الأرض وأدائها، من المرجح أن يشهد السوق نموًا ثابتًا.