مضخة القضيب

أنواع مضخات قضيب

تشير **مضخة القضيب** إلى جهاز ميكانيكي يستخدم لاستخراج النفط من خزانات البترول. يتم ربطها بقضيب مصقول ومُدارة بواسطة محرك كهربائي يقع فوق الأرض. تضخ النفط من باطن الأرض إلى مستوى سطح الأرض العلوي عبر قضيب مصاص. يمكن تصنيف مضخات القضيب إلى أربع فئات رئيسية بناءً على آلية تشغيلها.

• مضخة شعاع: تُعد هذه المضخة الأكثر شيوعًا لاستخراج النفط. تتكون من شعاع أفقي يديره محرك عبر علبة تروس. يُحول الشعاع الحركة الدورانية للمحرك إلى حركة مترددة لقضبان المصاص. تتدلى قضبان المصاص إلى أسفل البئر، متصلة بأسطوانة ومكبس. تُضخ الحركة صعودًا وهبوطًا لشعاع المكبس إلى أسفل الأسطوانة، مما يسمح باستخراج النفط من أعماق البئر. تأتي مضخات الشعاع بأحجام وأوزان مختلفة لتناسب الآبار المختلفة.
• مضخات التجويف التدريجي: تُعد هذه المضخات أنظمة رفع اصطناعية تتكون من دوار حلزوني وثابت. يتم تثبيت الدوار الحلزوني في مركز الثابت المطاطي، والذي يُشكل نظامًا من الدوائر المتداخلة. مع دوران المحرك للدوار، تدور الدوائر المتداخلة أيضًا، مما يسهل تشكيل تجاويف تسمح للسوائل بالتحرك صعودًا. يُعد استخدام مضخات القضيب في مضخات التجويف التدريجي أمرًا شائعًا في آبار النفط عالية الإنتاجية والكفاءة.
• مضخات القضيب المصقول: تُعد هذه المضخات نوعًا من مضخات القضيب المصقولة أو اللامعة، مما يعطيها اسم المضخات المصقولة. تُعد هذه التقنيات رفعًا اصطناعيًا تُستخدم لإحضار النفط إلى سطح البئر. داخل مضخات القضيب المصقول، توجد قضبان المصاص، التي تحتوي على مكبس. تُعد وظيفة القضيب المصقول هي توصيل الشعاع من المحرك الموجود أعلى البئر إلى قضيب المصاص داخل مضخة القضيب المصقول. يُمكن هذا الاتصال من الحركة صعودًا وهبوطًا الضرورية لاستخراج النفط.
• مضخات المكبس: تُعد طريقة رفع اصطناعية تُستخدم مكبس لرفع النفط إلى سطح البئر. داخل البئر، يوجد صمام ثابت ومكبس مع صمام متحرك. تُحرك آلية المحرك قضبان المصاص صعودًا وهبوطًا، مما يُحرك المكبس أيضًا. مع تحرك المكبس، يدخل النفط من الخزان إلى البئر، ويُدفعه المكبس لأعلى وخارجًا عبر صمام. يتم تثبيت الصمام الثابت في البئر، بينما يتحرك الصمام المتحرك صعودًا وهبوطًا مع المكبس. يُمكن الصمام المتحرك مرور النفط ولكنه يمنع سقوطه مرة أخرى.

مواصفات وصيانة مضخات القضيب

يجب التعامل مع مواصفات مضخة القضيب التالية بعناية لضمان أدائها وعمرها الطويل.

• التوافق: من الضروري التأكد من أن تطبيقات قضيب التثبيت تتطابق مع خصائص السائل وظروف البئر. سيساعد ذلك في تجنب المشكلات مثل فشل المعدات وتوقفات التشغيل التي قد تكون باهظة الثمن.
• متطلبات القدرة الحصانية: من الضروري مراعاة القدرة الحصانية المطلوبة لعمل مضخة القضيب بكفاءة. تتراوح قدرة القدرة الحصانية في مضخات القضيب عادةً من اثنين إلى عشرة. يمكن أن يؤثر عدم اختيار القدرة الحصانية المناسبة لمضخة القضيب سلبًا على كفاءة عملها.
• نطاق الإنتاج: عادةً ما يكون نطاق إنتاج مضخات القضيب من 1000 إلى 10000 برميل / شهر. اختر مضخة قضيب ذات نطاق إنتاج يلبي متطلبات البئر، ووفر تكاليف التشغيل.
• حجم ونوع المكبس: عادةً ما يكون لمضخات القضيب أنواع مختلفة من المكابس مثل الأسطوانة والكُرة. لديهم أيضًا أحجام مختلفة، ويؤثر اختيار نوع وحجم المكبس على كفاءة ضخ السائل. تأكد من أن نوع وحجم المكبس مناسبين لظروف البئر وخصائص السائل لتحقيق كفاءة ضخ مثالية.
• كفاءة الإنتاج: تُشير كفاءة إنتاج مضخة القضيب إلى قدرتها على تحويل الطاقة الكامنة إلى نفط منتج. عادةً ما توفر مضخات القضيب كفاءة إنتاج عالية للآبار التي تتمتع بظروف وخصائص سوائل مواتية.

تُعد الصيانة المناسبة لمضخات القضيب ضرورية لضمان طول عمرها وأداءها الأمثل في استخراج النفط. فيما يلي دليل لإجراءات الصيانة الموصى بها لمضخات القضيب:

• الفحوصات الدورية: إجراء فحوصات متكررة لمكونات مضخة القضيب بحثًا عن علامات التآكل أو التلف أو التسرب. تأكد من التعرف على المشكلات المحتملة وإصلاحها في الوقت المناسب لتجنب فشل المعدات وتوقفات التشغيل باهظة الثمن.
• التزييت: حافظ على تزييت الأجزاء المتحركة من مضخة القضيب بشكل منتظم، على سبيل المثال، الدببة والرأس المتقاطع. يضمن ذلك حركة سلسة ويقلل من تآكل أجزاء المضخة.
• فحوصات المحاذاة: تأكد من محاذاة مكونات مضخة القضيب، خاصةً وحدة الدفع والمضخة نفسها. تساعد المحاذاة المناسبة على تجنب الإجهاد الزائد، مما قد يؤدي إلى تلف المكونات.
• تنظيف النظام: قم بتنظيف مضخة القضيب ومحيطها بشكل دوري لإزالة الحطام والأوساخ التي قد تسبب تلفًا أو تتداخل مع تشغيلها.
• صيانة الأنظمة المرتبطة: من المهم الحفاظ على الأنظمة المرتبطة بمضخة القضيب، على سبيل المثال، نظام التزييت ونظام التبريد. تلعب هذه الأنظمة أدوارًا حيوية في عمل مضخة القضيب وطول عمرها.

سيناريوهات استخدام مضخات القضيب

تُعد الوظيفة الأساسية لمضخة رفع القضيب هي إحضار النفط الخام إلى السطح من خزانات باطن الأرض العميقة. وبالتالي، يُعد هذا هو السيناريو الأساسي لتطبيق هذه الأنواع من المضخات.

كما ذكرنا، لا تُعد آبار النفط ذات ضغط مرتفع بشكل موحد في جميع أنحاء العالم. في بعض المناطق، يكون هناك ضغط طبيعي ضئيل أو معدوم للحفاظ على تدفق النفط الخام إلى السطح. هنا تدخل مضخات القضيب في الصورة. تُعد هذه المضخات مفيدة بشكل خاص في خزانات النفط منخفضة الضغط حيث لن تكون أنواع أخرى من المضخات قابلة للتطبيق اقتصاديًا.

تُحيل مضخات القضيب الحركة الدائرية للاعوجاج داخل غلاف إلى حركة خطية من خلال قضيب توصيل. يُدفع هذا القضيب مصاصًا (نوع من المكبس) لأعلى ولأسفل داخل غرفة محكمة الإغلاق داخل مضخة القضيب. مع تحرك المصاص لأسفل، يدخل النفط الخام من الخزان من خلال فتحة في الأسفل. عند تحرك المصاص لأعلى، يتم دفع النفط الخام من خلال فتحة في الأعلى.

يُعد سيناريو التطبيق الشائع الآخر لمضخات القضيب هو في آبار المياه. في مضخات آبار المياه، تُستخدم لاستخراج المياه الجوفية من طبقات المياه الجوفية العميقة. هنا، تعمل مضخة القضيب مثل مضخة النفط الخام. ومع ذلك، تختلف المواد المستخدمة، ويتم تصميم وتجهيز المضخة لنقل المياه العذبة وليس النفط الخام.

تُستخدم مضخات القضيب على نطاق واسع في مشاريع استخراج المياه، لكن العدد الدقيق يصعب تحديده. تذكر Statista أن مضخات آبار المياه تشكل حوالي 24٪ من إجمالي حصة سوق المضخات في الولايات المتحدة، مما يشير إلى أن هذه المضخات شائعة جدًا.

كيفية اختيار مضخات القضيب

عند اختيار مضخة قضيب فعالة لتطبيق وغرض معين، يجب مراعاة العديد من العوامل لضمان كفاءة الاختيار:

• تحديد ظروف ومتطلبات بئر النفط:

  عند اختيار مضخة قضيب فعالة، من المهم فهم ظروف ومتطلبات بئر النفط. يجب مراعاة المعلمات مثل عمق بئر النفط ودرجة حرارته وضغطه وقطره ومعدل الإنتاج وخصائص السائل، إلخ. من خلال فهم هذه العوامل بالكامل، يمكن للمرء اختيار مضخة قضيب تلبي المتطلبات ومناسبة للاستخدام في بيئة بئر النفط المحددة.

• اتساق السائل ومطابقة الخصائص:

  من المهم مراعاة خصائص ولزوجة السوائل التي سيتم ضخها، مثل النفط الخام الذي يحتوي على الماء أو الرمل أو الشوائب الأخرى. من خلال مطابقة خصائص السائل، يمكن اختيار مضخة القضيب لتحسين أدائها ومنع التلف أو الانسداد الناجم عن الظروف غير المناسبة.

• كفاءة الإنتاج ومراعاة التكلفة:

  عند اختيار مضخة قضيب، يجب على المرء أيضًا مراعاة كفاءة الإنتاج التي توفرها والتكاليف المرتبطة بها. يمكن أن يؤدي إنتاج المزيد من النفط إلى تحقيق فوائد اقتصادية أكبر، ولكن يجب أيضًا مراعاة النفقات مثل تركيب المعدات وصيانتها. لذلك، فإن التقييم والمقارنة الشاملان ضروريان لاختيار مضخة قضيب ذات توازن مناسب بين كفاءة الإنتاج والتكلفة.

• الصيانة الدورية والدعم الفني:

  لضمان التشغيل الطبيعي طويل الأجل لمضخة القضيب، من الضروري مراعاة سهولة صيانة المعدات والدعم الفني المتاح. تُعد الصيانة الدورية ضرورية، واختيار مضخة قضيب يمكن صيانتها بسهولة سيوفر الوقت والتكلفة. بالإضافة إلى ذلك، يُعد ضمان الوصول إلى الدعم الفني توفير حلول ومساعدة في الوقت المناسب عند ظهور المشكلات.

أسئلة وأجوبة حول مضخة القضيب

س: ما هو الغرض من مضخة القضيب؟

ج: تُستخدم مضخة القضيب للحصول على النفط من الآبار التي لا يكون فيها الضغط الطبيعي للخزان كافيًا لإحضار النفط الخام إلى السطح. يُعد هذا جهازًا ميكانيكيًا يستخدم على نطاق واسع في صناعة البترول لرفع اصطناعي لاستخراج النفط من الآبار.

س: كيف تعمل مضخة القضيب؟

ج: تعمل مضخة القضيب عن طريق تحويل الحركة الدائرية لمحرك القيادة إلى حركة خطية لدفع مضخة تحت الأرض من خلال سلسلة من القضبان. داخل مضخة تحت الأرض، يقوم رأس المصاص بمهمة مضخة قضيب المصاص التي تعمل، والتي تشمل مهام سحب الخزان ووظيفة الصمامات. تسمح الحركة الصاعدة لرأس المصاص في المضخة لأسفل بتدفق النفط الخام وجمعه في فاصل فوق الأرض. ثم يتم إرسال النفط الخام من خلال خطوط الأنابيب للمصافي لمعالجته وتحويله إلى منتجات قابلة للاستخدام للمستهلكين.

س: ما هي مكونات مضخة القضيب؟

ج: تشمل المكونات الرئيسية لمضخة القضيب ما يلي:

• رأس الحصان: يُغير رأس الحصان اتجاه الضخ.
• اللجام: يُربط اللجام رأس الحصان بقضبان المصاص.
• قضيب المصاص: تُربط قضبان المصاص محرك السطح بالمضخة في التكوين المُنتج.
• الموزع: يُستخدم الموزع لجمع السوائل من التكوين المُضخ.
• الوزن المقابل: يساعد الوزن المقابل على موازنة رأس الحصان للحفاظ عليه في الموقع المطلوب.

س: ما هي مزايا مضخة القضيب؟

ج: تتمتع مضخة القضيب بالميزات التالية:

• يُعد نظام رفع ميكانيكي بسيط وموثوق به.
• يمكن صيانته بسهولة، وهو أمر بالغ الأهمية في بيئة استخراج النفط القاسية.
• له تدفق مستمر وثابت لإنتاج النفط الخام.
• لا تتأثر وظائفه بدرجة حرارة ولزوجة السائل المُستخرج.
• تُعد مضخات القضيب منتجة وفعالة في التعامل مع شبكات آبار النفط الواسعة وحجوم الإنتاج المرتفعة.