واحد بهره برداری Production unit
يك واحد بهره برداري در حقيقت عبارت است از كارخانه اي با تمامي وسايل لازم كه عمل جداسازي گازونفت توليدي از چاهها در آن صوتن مي گيرد و سپس گاز ونفت تفكيك شده به محل موردنظرارسال مي گردند . انواع وسايل وابزارمختلف اعم از لوله ها ، شيرها ، دستگاههاي تفكيك كننده ، پمپها ، توربينها ، ابزار دقيق و غيره اجزاء تشكيل دهده يك واحد بهره برداري مي باشند . طراحي واحد بهره برداري با توجه به شرايط محل و درنظر داشتن مقدار ظرفيت و به طور كل موقعيت عمل ، خود تحت ضوابط خاصي صورت مي گيرد . بحث راجع به نكات مختلف در طراحي و نحوه كار علاوه بر احتياج به تبحر كامل مجموعه مفصلي را شامل مي گردد كه از حوصله اين مختصر خارج است . در اينجا به قسمتهاي اصلي واحد بهره برداري و كار آنها در رابطه باعمليات مورد نظر اشاره مي گردد .
1- مجموعه انشعاب Mani fold
ابتداي شروع عمليات بر روي نفت توليدي چاهها در واحد بهره برداري از اين محل مي باشد و لوله نفتي چاههاي مربوط به هر واحد بهره برداري به ابتداي اين قسمت متصل است . اجزاء متشكله يك مجموعه انشعاب و مورد استفاده هر يك به ترتيب از ابتداي ورود لوله نفتي چاه و بر روي هر لوله به قرار زير است . (ممكن است با توجه به موقعيت بخصوصي محل و نوع وسيله مربوط به نحوي با اجزاء طبقه بندي شده در زير متفاوت باشد) . شكل شماره 49 مراجعه گردد .
الف- شیر دروازه ای Gate valve
محل قرار گرفتن آن بر روي لوله نفتي چاه درست بعد از ورود لوله به واحد بهره برداري مي باشد . قطع كامل جريان چاه نيز به كمك اين شير در واحد بهره برداري انجام مي گيرد . در اكثر واحد بهره برداريهاي جديد چنين شيري منظورنگرديدهاستليكندربعضيموارددرحينعملياتوجودآنلازمبه نظرمي رسد .
ب- محل اندازه گیری فشار
كه به صورت اتصالي جهت تعبيه فشارسنج موجود است .
ج- شیر ایمنی
معمولاً جهت قطع جريان در مواقع اضطراري (افزايش شديد وياافت سريع فشار) تعبيه مي گردد . اين شير نيز با توجه به موقعيت و شرايط عمليات تنظيم مي گردد .
د- محل های اندازه گیری فشار و دما
درست بعد از شيرايمني محلهائي بر روي لوله در نظر گرفته مي شوند كه مي توان با اتصال فشارسنج و يا ميزان الحراره ، فشار و دماي سيال عبوري را اندازه گيري نمود . اين فشار و دما در محاسبه مقدار سيال جاري در لوله مورد استفاده قرار مي گيرد .
ه- محل نمونه گیری Sample point
براي جمع آوري نمونه سيال جاري در لوله محل بخصوصي تعبيه مي گردد تا بتوان بصورت مختلف (بدون فشار ويا تحت فشار) نمونه گيري نمود .
و- شیر کنترل
در حقيقت مقدار عبور سيال را با توجه به فشار موجود و لازم تحت كنترل درمي آورد . به عبارت ديگر مقدار دبي چاه به كمك اين شير در واحد بهره برداري كنترل (كم وزياد) مي گردد . در بعضي موارد در همين محل براي عبور دادن مقدار معين سيال يك شيرخفه كن (Choke Valve) تعبيه گرديده است و با تعويض چوك عمل كم و زياد كردن دبي صورت ميگيرد . اين شيركنترل به طور عام با توجه به فشار موجود در مرحله اول تفكيك مقدار دبي را تنظيم مي نمايد .
ز- کاهنده جریان
بعد از شيركنترل و در محل محاسبه شده اي ، كاهنده جريان در بين دو سر لوله (Flange) تعبيه گرديده است كه با توجه به افت فشار سيال درداخل آن مقدار جريان قابل محاسبه مي باشد (به قسمت محاسبه مقدار عبور گازومايع از درون لوله مراجعه گردد) . اين كاهنده جريان با دستگاه مربوط به خود كه افت فشار سيال جاري در دررونش را اندازه گيري مي نمايد ، با توجه به دبي كنترل شده توسط شيركنترل مقدار سيال را قابل محاسبه مي نمايد .
ح- شیر یکطرفه
بعد از ابزار فوق بر روي هر لوله ورودي در محل مجموعه انشعاب قرار مي گيرد و صرفاً به منظور جلوگيري از عبور برعكس سيال در لوله تعبيه مي گردد . بدين معني كه باعث مي شود هميشه توليد چاه از داخل آن عبور كرده و به طرف دستگاههاي تفكيك برود و جلوگيري مي نمايد كه نفت موجود در طرف ديگر آن به سمت چاه جريان يابد .
ط- محل اتصال به لوله های مقسم یا Headers
بعد از شير يك طرفه لوله هاي ورودي نسبت به شرايط موجود به لوله هاي مقسم Headers كه نفت را تفكيك كننده ها مي برند متصل مي گردند . تعداد محل هاي اتصال به موقعيت واحد بهره برداري ، تفكيك كننده ها و شرايط بهره برداري مربوط مي گردد . به طور مثال به شكل شماره 49 مراجعه شود .
ك - در انتهاي هر لوله ورودي يك شير ايمني بخصوصي به نام Safety Relief Valve موجود است كه تحت شرايط اضطراري در صورت بالا رفتن فشار لوله رفتن فشار لوله ورودي ، به طوراتوماتيك بازمي شود و فشار را تخليه مي كند . (بعد از اين شير لوله هاي موجود است كه به طرف گود آتش ادامه داد وموادتخليه شده درآن بدين صورت به خارج از كارخانه برده مي شود ) .
2- لوله های مقسم Headers
همانطور كه در بالا اشاره شد لوله هاي نفتي ورودي به واحد بهره برداري پس از عبور از داخل ابزار موجود در مسير به اين لوله ها متصل مي گردند . قبل از اتصال لوله ها نيز يك شيردروازه اي موجود است كه مي توان به كمك آن نفت هر چاه رادرهر كدام از لوله هاي مقسم كه لازم باشد باز نموده و يا به صورت احتياج بست . معمولاً تعدادي از چاههاي هر واحد بهره برداري به هر لوله مقسم وصل هستند و جريان نفت آنها با توجه به شرايط و ظرفيت تفكيك كننده مربوط به آنها باز م يگردد . در اينجا لازم است اشاره شود كه هميشه احتياج نيست كه تمامي چاهها به كليه لوله هاي مقسم متصل باشند مگر لوله مقسمي كه نفت را به سمت تفكيك كننده هاي آزمايشي مي برد كه در اين صورت لوله نفتي تمام چاهها به اين لوله مقسم متصل مي گردد تا در موقع لزوم (بخصوص زمان آزمايش چاه) بتوانند به داخل آن جريان يابند . تعداد لوله هاي مقسم بستگي به تعداد مجموعه تفكيك كننده هاي موجود درواحدبهره برداري دارندولااقلبهتعدادمجموعه هاي تفكيك كننده مي باشند . زيرا هر لوله مقسم در اين مورد در ارتباط با يك مجموعه تفكيك (مراحل 1 ، 2 و 3 ) كار مي كند . بديهي است قطر لوله مقسم از قطر لوله هاي ورودي چاهها نيز افزون تر مي باشد . لوله هاي مقسم به تمامي تفكيك كننده هاي يك مجموعه راه دارند ليكن در حالت عادي فقط جريان را به مرحله اول تفكيك هدايت مي نمايند .
3- مجموعه های تفکیک کننده
به طور نرمال در حال حاضر هر مجموعه تفكيك كننده (در واحدهاي بهره برداري در ايران و به طور عام ) از سه تفكيك كننده مجزا كه مراحل اول ، دوم و سوم جداسازي را شامل مي شوند تشكيل مي گردد . مرحله چهارم جداسازي بين يك يا چند مجمموعه تفكيك كننده مشترك است (بدين صورت مشخص ميگردد كه به طور عادي وجدا از موارد استثناء نفت توليدي چاهها در ايران در چهار مرحله ازگاز همراه خود جدا مي گردند) .
در واحدهاي بهره برداري موجود لوله مقسم كه شرح مختصر آن در بالا رفت ، نفت توليدي يك يا چند چاه را به هر كدام از مجموعه هاي مورد نظر و مربوطه هدايت مي نمايد . به طور خيلي اختصار ، نفت از يك راه وارد تفكيك كننده مرحله اول مي گردد و گازونفت در داخل آن تحت شرايط طراحي شده موجود جدا مي گردند . گاز از يك مجرا و نفت جدا شده از مجراي ديگري ازتفكيك كننده خارج ميگردند . (ممكن است كه مرحله اول جداسازي بنا به عللي نظير بعد مسافت چاه تا واحد بهره برداري ، كمي فشار توليد چاه و عوامل ديگري ، در مجاور خود چاه تعبيه گردد كه در اين صورت به آن تفكيك كننده سرچاهي (Wellhead Separator) گويند . در اين حالت نفت خروجي از اين تفكيك گر به واحد بهره برداري مي آيد و بديهي است كه ديگر به مرحله اول نخواهدرفت و مستقيماً به مرحله دوم تفكيك كننده راه مي يابد و قسمتي ديگر از گاز همراه آن تحت شرايط موجود آن تفكيك گر جدا مي گردد و مجدداً نفت و گاز جدا شده از اين مرحله از مجراهاي خروجي از باقيمانده گاز همراه نيز جدا مي گردد . نفت خروجي از اين مرحله به مرحله چهارم يا مخزن واحد بهره برداري مي رود . بر روي هر كدام از لوله هاي گاز يا نفت خروجي از هر تفكيك كننده شير دروازه اي ، شيركنترل ، محل اندازه گيري فشار و دما و همچنين بر روي تمامي لوله هاي گازخروجي و نفت خروجي از مرحله سوم نيز كاهنده جريان (براي اندازه گيري دبي) تعبيه گرديده اند (مقدار نفت خروجي ازمراحل اول ودوم و بخصوص مرحله دوم بندرت اندازه گيري مي گردد و لذا چندان لزومي ندارد كه براي اندازه گيري از كاهنده جريان استفاده گردد ) . لوله هاي ورودي به هر تفكيك كننده بعد از اتصال به يك شير دروازه اي به خود تفكيك كننده متصل مي گردند . راجع به نحوه عمل تفكيك كننده ها ، انواعآنهاوطراحي مربوطه بحثي مفصل است و در قسمتي ديگرازهمينمجموعهاشاره اي به آنها گرديده است . لذا از توضيح بيشتر در اين جا خودداري مي گردد .
لازم به يادآوري است كه گاز خروجي از هر مرحله بعد از اينكه با گاز خروجي مراحل مشابه از مجموعه هاي ديگر تفكيك مخلوط گرديدند مصرف مورد نظر خود مي رسد . (شكل شماره 49)
4- مخزن تولید
در حقيقت مرحله چهارم جداسازي در واحد بهره برداري عبارت است از يك تفكيك كننده عمودي با فرمي خاص كه تحت فشار نزديك به اتمسفر عمل مي كند . اين مرحله به نام مخزن توليد معروف است . نفت مرحله سوم مجموعه هاي تفكيك مختلف در يك واحد بهره برداري (در صورتيكه بيش از يك مجموعه موجود است و در غير اين صورت نفت مرحله سوم همان مجموعه موجود) . بعد از مخلوط شدن با يكديگربه اين تفكيك كننده راه مي يابند . در اينجا باقيمانده گاز همراه نفت نيز رفته مي شود . موضوع مهم در اينجا اينست كه توليد نفت بدون گاز در اين مرحله مي باشد و لذا مقدار نفت خروجي از اين مرحله نيز دقيقاً اندازه گيري مي گردد و معمولاً روش محاسبه طبق نقشه موارد است. گاز خروجي نيز چون بقيه مراحل از نظر مقدار دبي اندازه گيري مي گردد . در اينجا نيز بر روي لوله ورودي يك شير دروازه اي و بر روي لوله هاي نفت و گاز خروجي شيردروازه اي ، شيركنترل ، محل اندازه گيري فشار ودما و همچنين كاهنده جريان جهت اندازه گيري دبي نيز تعبيه مي شوند .
5- توربینها و پمپها
نفت خارج شده از مرحله چهارم با مخزن توسط پمپ هاي موجود در واحد بهره برداري براي ارسال به منظقه و يا محل موردنظر پمپ مي گردند . در واحدهاي بهره برداري موجود از انواع توربينها و پمپهاي مختلف نسبت به شرايط عمل و موقعيت محل نيز استفاده گرديده است . و با توجه به مقتضات زمان و مكان از برق با گاز ويا حتي گازوئيل به عنوان نيروي محركه نيز استفاده ميگردد . پمپها با توجه به مقدار نفت توليدي و بعد از مسافت مورد نظر براي ارسال نفت و همچنين فشار مورد احتياج در آن محل با در نظر داشتن كليه مشخصات و مختصات موجود طراحي مي گردند . موضوع مهم در اينجا وجود پمپهائي كه در حال كار مي باشند . معمولاً يك پمپ ديگر از همان نمونه يا نمونه ديگري به عنوان يدك Spare موجود است تا در صورت از كار افتادن يكي از پمپها در كار ، مورد استفاده قرار گيرد و يا در حيني كه يكي از پمپها تحت ضوابطي كار نمي كند اين يدكي مورد استفاده قرار گيرد تا عمل كارخانه قطع نگردد .
6- اطاق کنترل Control Room
در حقيقت مي توان گفت كه مقر اصلي كنترل واحد بهره برداري مي باشد . در اينجا تمامي قسمتهائي كه به نحوي تحت كنترل هستند نيز در رابطه با عمل خود تحت مراقبت كامل مي باشند . نمودار طرز كار وشرايط حمل كليه شيرهاي كنترل و كاهنده هاي جريان و همچنين نمودار وضع ارتفاع ستون مايع (Level) در تفكيك كننده ها و مخزن نيز در اطاق كنترل ب روي دستگاههاي ضابط نيز موجود مي باشند و تغييرات لحظه اي آنها كلاً قابل بررسي مي باشد و احياناً در صورت لزوم اكثر تغييرات را (به طورمثال كم وزياد كردن فشار به وسيله بازتر و بسته تر كردن شيركنترل و همچنين تغيير در ارتفاع مايع در ظروف و غيره) از همين محل مي دهند ، كه در حقيقت با فرمان دادن به شير كنترل (تعيير فشار هوائي كه روي آن كار مي كند) صورت مي گيرد . همينطور وضع كار توربينها و پمپها بر روي دستگاههاي ضابط مشخص ميگردند . در صورت لزوم نيز مقدار دما و فشار هر قسمت را كه مورد نظر نيز باشد مي توان با كمك دستگاههاي ضابط موجود نيز مشخص كرد . بديهي است اين دستگاههاي ضابط هر كدام با طرز عمل بخصوص خود مشخصه مربوط به محل مورد نظري را كه دائم با آ“ در تماس هستند نشان مي دهند .
علاوه بر موارد فوق قسمتهاي مختلف ديگري نيز در يك واحد بهره برداري موجود مي باشند كه مهمترين آنها دستگاههاي تهيه هواي مربوط به شيرهاي كنترل است كه خود از پمپها و ظروف لازم و لوله كشيهاي مربوطه تشكيل شده است و قسمت مهم ديگر برق كارخانه است كه ممكن است از برق سراسري تأمين گردد و يا در خود كارخانه نيز ژنراتور موجود باشد و خود اين قسمت نيز با توجه به سيم كشيها و اتصالات لازم خود مجموعه اي را تشكيل مي دهد . لوله هاي آبرساني براي مصارف خنك كردن و يا سيار موارد نظير آتش نشاني و غيره نيز تحت شرايط حساب شده اي موجود مي باشند .
همچنين دستگاه خشك كننده گاز (Knock Out Vessel) نيز كه در مسير گاز خروجي تعبيه مي گردند خود نيز كجموعه جداگانه ايست . پمپهاي كوچكي كه براي آرام كاركردن تفكيك كننده ها سيليكان به داخل آنها پمپ مي نمايند ، يكي از قسمتهاي ديگر يك واحد بهره برداري مي باشند . ( اكثراً در مورد نفتهائي كه بعد از ورود به تفكيك كننده ايجاد كف Foam مي نمايند نظير قسمت اعظم نفت ايران ، براي آرام كاركردن تفكيك كننده تحت ضوابط طراحي شده و مخصوصي عملياتي صورت ميگيرد . در اينجا نيز سيليكان به داخل تفكيك كننده ها پمپ م يگردد ) . در هر واحد بهره برداري آزمايشگاه كوچكي نيز موجود است كه مقدار نمك توليدي به همراه نفت هر چاه و حتي وزن مخصوص و مقدار رسوبات نفت نيز در آنجا قابل بررسي مي باشند .
بهر حال در اينجا بايستي متذكر شد كه يك واحد بهره برداري با وجوديكه ظاهراً فقط كارجدا سازي نفت وگاز توليدي از چاهها را عهده دار است خود مجموعه اي مفصل است و به هيچ عنوان در چند جمله و چند صفحه نوشته نمي گنجد و لازم است كه براي آشنائي لااقل از يك واحد بهره برداي به دقت ديدن كرد .
مسعود عباسی