ال جهاز إزالة الغازات الفراغية بنظام التحكم في المواد الصلبة يُعدّ مُكوّنًا أساسيًا في نظام التحكم في المواد الصلبة في سوائل حفر البترول، وهو مُصمّم أساسًا لإزالة الغازات الضارة، مثل الغاز الطبيعي وكبريتيد الهيدروجين (بما في ذلك الغازات الحرة والمذابة التي تُفرز أثناء حفر التكوينات)، من سائل الحفر (الطين). ويمنع هذا النظام مخاطر انفجار الآبار الناتجة عن انخفاض كثافة الطين بسبب ارتفاع محتواه الغازي، مع استعادة خصائص الطين لضمان سلامة وكفاءة عمليات الحفر.

1. مبدأ العمل

1. إنشاء بيئة فراغية

• باعتباره جهاز مزيل للغاز من النوع المفرغ، فإنه يستخدم مضخة تفريغ لتوليد بيئة ضغط سلبية (أقل من الضغط الجوي) داخل خزان التفريغ الخاص بجهاز مزيل الغاز.

2. ذرّ سائل الحفر وإزالة الغازات منه

• يدخل سائل الحفر المحمل بالغاز إلى خزان التفريغ من خلال المدخل ويتم ذره إلى قطرات دقيقة عبر فوهات أو موزعات.
• تحت الضغط السلبي، تتسرب الغازات (مثل الميثان وكبريتيد الهيدروجين) الموجودة في القطرات بسرعة، مما يؤدي إلى فصل الغاز عن السائل.

3. فصل الغاز عن السائل وتفريغه

• يتم استخراج الغازات المنفصلة بواسطة مضخة التفريغ وتفريغها بشكل آمن عبر أنابيب العادم (والتي يمكن توصيلها بوحدات الاحتراق للمعالجة إذا لزم الأمر).
• يعود سائل الحفر الخالي من الغازات إلى نظام التحكم في المواد الصلبة من المخرج السفلي للخزان لإعادة التدوير المستمر.

2. الهيكل الرئيسي والمكونات

• خزان التفريغ:الحاوية الرئيسية ذات بيئة ضغط سلبية، ومجهزة بأجهزة ذرية داخلية (على سبيل المثال، فوهات، أعاصير).
• مضخة التفريغ:يوفر طاقة الفراغ، وذلك باستخدام عادةً مضخات الفراغ ذات الحلقات المائية أو الريش الدوارة.
• فاصل الغاز عن السائل:ويقوم أيضًا بفصل السوائل النزرة التي تحملها الغازات المفرغة لمنع السوائل من دخول مضخة التفريغ.
• نظام التحكم:يقوم بمراقبة المعلمات مثل ضغط الفراغ ومستوى السائل، وضبط ظروف التشغيل تلقائيًا.
• خطوط الأنابيب الداخلة والخارجة:يتم توصيله بنظام دوران سائل الحفر لإدخال السائل المشبع بالغاز وإخراج السائل الخالي من الغاز.

Ⅲ. الوظائف وسيناريوهات التطبيق

الوظائف الأساسية

• يزيل بكفاءة ≥90% من الغازات الحرة من سائل الحفر، مما يقلل من مخاطر غزو الغاز.
• يحافظ على كثافة الطين الثابتة وخصائصه الرومولوجية، مما يقلل من هدر الطين.
• يتعاون مع معدات التحكم في المواد الصلبة الأخرى (على سبيل المثال، هزازات الصخر الزيتي(أجهزة إزالة الرمل، وأجهزة إزالة الطمي) لاستكمال عملية تنقية الطين.

سيناريوهات التطبيق

• عمليات حفر النفط والغاز، وخاصة في التكوينات الحاملة للغاز (على سبيل المثال، الغاز الصخري، والتكوينات عالية الكبريت).
• التكامل في أنظمة التحكم في المواد الصلبة على منصات الحفر البحرية ومواقع الحفر البرية.

٤. الميزات التقنية ومعايير الاختيار

الميزات التقنية

• كفاءة معالجة عالية: قابلة للتكيف مع معدلات تدفق سوائل الحفر المتنوعة.
• ضغط الفراغ القابل للتعديل: يتم الحفاظ عليه عادة عند -0.04 إلى -0.08 ميجا باسكال، مرن لمحتويات الغاز المختلفة.
• تصميم مقاوم للانفجار: تلبي المحركات وأنظمة التحكم معايير مقاومة الانفجار للبيئات القابلة للاشتعال.

معايير الاختيار

• قدرة المعالجة: تتناسب مع معدل تدفق دورة سائل الحفر (على سبيل المثال، تتطلب منصة حفر بسعة 200 متر مكعب/ساعة جهاز إزالة الغازات القادر على ذلك).
• متطلبات ضغط الفراغ: فراغ أعلى للتكوينات الغنية بالغاز لضمان كفاءة إزالة الغاز.
• نوع التثبيت: مثبت على زلاجة (متحرك) أو مدمج (مدمج مع معدات التحكم في المواد الصلبة الأخرى).
• استهلاك الطاقة والصيانة: إعطاء الأولوية للنماذج منخفضة الطاقة وسهلة الصيانة (على سبيل المثال، تصميم التنظيف غير القابل للتفكيك).

Ⅴ. وضع المعدات والقيمة الأساسية

يُعدّ جهاز إزالة الغازات الفراغية أحد المكونات الأساسية لأنظمة التحكم في المواد الصلبة في حفر آبار البترول والغاز الطبيعي، وهو متخصص في معالجة غزو غازات الطين. ومن أهم مزاياه:

• ضمان السلامة:يزيل بكفاءة الغازات القابلة للاشتعال والانفجار (الغاز الطبيعي، كبريتيد الهيدروجين) من الطين، مما يتجنب الحوادث الكبرى مثل الانفجارات الناجمة عن تراكم الغاز.
• تحسين التكلفة:يستعيد كثافة الطين وخصائصه الريولوجية، مما يقلل من هدر الطين ويخفض تكاليف إعادة الخلط (يوفر حوالي 10% -20% من تكاليف الطين لكل بئر).
• تعزيز الكفاءة:يحافظ على خصائص الطين المستقرة، مما يضمن سرعة الحفر ويقلل من الوقت غير المنتج (على سبيل المثال، وقت التوقف بسبب غزو الغاز).

٨. نقاط الصيانة الرئيسية واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

الصيانة اليومية

• مضخة التفريغ: استبدل زيت التشحيم كل 500 ساعة.
• جهاز التذرية: افحص انسداد الفوهة أسبوعيًا ونظفها بالماء عالي الضغط (استخدم أداة تنظيف الفوهة بقطر ≤0.3 مم).
• نظام الختم: اختبار إحكام إغلاق حواف الخزان وواجهات الأنابيب شهريًا (معدل التسرب <0.5%/ساعة).

الأخطاء الشائعة والحلول

• ضغط الفراغ غير كافٍ: ناتج عن تآكل المضخة أو تسريبات النظام. استبدل المراوح/الأختام وتحقق من وجود أي تسريبات بالماء والصابون.
• انخفاض كفاءة إزالة الغازاتبسبب انسداد الفوهات أو ارتفاع مستوى السائل. نظّف الفوهات واضبط صمام المدخل للحفاظ على مستوى السائل عند ثلثي ارتفاع الخزان.
• اهتزاز غير طبيعي: ناتج عن عدم محاذاة وصلات المحرك أو ارتخاء مسامير الأساس. أعد محاذاة الوصلات وشدّ المسامير (حتى ≥ 90% من عزم الدوران المحدد).
• انتقال السائل في الغاز المفرغبسبب عطل في فواصل الغاز والسائل أو انخفاض ضغط الفراغ. استبدل مكونات الفصل وارفع ضغط الفراغ إلى ≥-0.06 ميجا باسكال.

Ⅶ. التعاون مع أجهزة التحكم في المواد الصلبة الأخرى

يعمل جهاز إزالة الغازات الفراغية عادةً مع المعدات التالية لتشكيل عملية تنقية الطين الكاملة:

• هزاز الصخر الزيتي:المرحلة الأولى من المعالجة لفصل قصاصات الحفر التي يزيد حجمها عن 74 ميكرومتر، مما يقلل الحمل الصلب على جهاز إزالة الغاز.
• مزيل الرمال/مزيل الطمي:تقوم بمعالجة جزيئات بحجم 20-74 ميكرومتر لتقليل التآكل في أجهزة الطرد المركزي اللاحقة.
• مضخة الطرد المركزي الطينية:ينفصل <جزيئات فائقة الدقة بحجم 20 ميكرومتر وتستعيد المواد الصلبة القيمة مثل الباريت.
• خزانات الطين:قم بتخزين الطين الخالي من الغازات وتوفير حجم عازل (عادةً ما يكون من 4 إلى 6 خزانات).

ومن خلال التعاون الكامل في العملية، يمكن التحكم في محتوى الرمل الطيني إلى أقل من 0.5% ومحتوى الغاز إلى أقل من 1%، مما يلبي متطلبات عمليات الحفر عالية التعقيد.