المضخات الهيدروليكية المكبسية (الجزء الأول)

^ مقدمة ^:

&تعتبر المضخات المكبسية من طرق الرفع الصناعي المفضلة و الأقل كلفة. على الإطلاق عند التعامل مع الآبار ذات المحتوى العالي من الغاز إلى السائل (GLR : Gas Liquid Ratio)، و خصوصا عندما تكون الإنتاجية المثلى المراد تحقيقها قليلة (اقل من 200BPD )، و بوجود البارافينات القادرة على الترسب على جدار البئر. كما هو ملاحظ في الشكل ، عند الإنتاج من الأبار و بوجود الآبار ذات الضغط و المحتوى الغازي الكبيرين يكون الجريان الضبابي هو المسيطر الماء و المكثفات الغازية مبعثرة في الغاز)، و مع الزمن تنخفض سرعة الغاز المنتج كانعكاس لانخفاض الضغط الطبقي، و تقل قدرة الغاز على حمل ( السائل و المكثفات )، و عند انخفاض سرعة الغاز إلى السرعة الحدية يبدأ السائل بالتجمع بالبئر و يتغير نظام الجريان في البشر إلى الشكلين الحلقي و الكتلي و بانخفاض الضغط أيضأ يبدأ ظهور النظام الفقاعي و يتوقف الإنتاج كما في الشكل  -1 - التالي :

الشكل -1-

يؤدي تراكم السوائل في قاع البئر إلى زيادة ضغط قاع البئر وفي نفس الوقت يتناقص إنتاج الغاز، مما يؤدي إلى تناقص سرعة الغاز أكثر فأكثر، و بالتالي ينفصل الغاز على شكل فقاعات ( جريان فقاعي ) ولن يكون بالإمكان استمرار رفع السائل ( يتوقف تدفق السائل من البئر).

لحل مشكلة الإنتاج هذه لا بد من إعادة دفع كل من السائل إلى السطح و ذلك  من خلال بناء الضغط في أسفل بمواسير الإنتاج و في الفراغ الحلقي بين مواسير الإنتاج و التغليف و كان لا بد من التقدير الصحيح للزمن اللازم لبناء الضغط اللازم ، و أكبر الصعوبات التي واجهت انجاز الحسابات التقنية للرفع الهيدروليكي المكبسي هي التقدير الدقيق لمقدار ضغط قاع البئر اللازم للرفع بوجود جریان متعدد الأطوار و هذا ما استطاع العالمان Guo and Ghalarnbor إنجازه في عام (2005) ، حيث تمكنا من تقدير الطاقة الحركية اللازمة لرفع السائل في جریان ضبابي لأربعة أطوار (غاز و نفط و ماء و معلقات صلبة ، و منه تتم الحصول على معادلة الجريان التي تتنبأ بحجم الغاز الأصغري اللازم لهذا الجريان. او من خلال التطبيق العملي لهذه المعادلات تبين أنها الأدق، و أن الشروط الجوفية المتحكمة بالإنتاج هي شروط قاع البئر حيث يكون الضغط كبيرا أما الطاقة الحركية فهي صغيرة.&

**مبدأ عمل المضخات الهيدروليكية المكبسية (Working Principle)** :

& نظام وحدة ضخ هيدروليكية مكبسية ، يستخدم فيها مكبس قادر على الحركة بحرية في تشكيلة مواسير الإنتاج في البئر. تستخدم هذه التقنية طاقة البئر نفسه عند وجود جریان فقاعي أو كلي، و الغاية من استخدام هذه التقنية هي كغيرها من تقنيات الرفع الصناعي الأخرى و هي رفع السوائل من البئر إلى السطح و ذلك بوجود ضغط صغير لقاع البئر لا يكفي للرفع الذاتي. يتم في هذه التقنية إسقاط المكبس (Plunger) - و الذي هو عبارة عن قطعة فولاذية ) - في مواسير الإنتاج إلى قاع البئر، مع إمكانية رجوع هذا المكبس إلى السطح. يشكل المكبس سطح عازل بين السائل و الغاز، و يتم استخدام طاقة البئر بفعالية لإخراج السائل من البئر. و يتغير دور المكيس هنا إلى إزالة السوائل من الآبار).  عند عدم وجود المكبس في البئر تكون سرعة الغاز عالية، أما بوجود المكبس فقد تكون سرعة حركة الغاز قليلة جدا ، و يعمل بقاء و وجود المكبس في قاع البئر على احتجاز ضغط الغاز إلى الحد الذي يكفي لرفع المكبس و كتلة السائل أعلى منه حتى السطح و حصول تتكون العملية الإنتاجية مبنية من فترات إغلاق و فترات جریان، و تقسم فترة الجريان التدفق إلى فترة عدم إنتاج و فترة جريان ( تدفق ) بعد وصول المكبس إلى السطح. و يعتمد طول هذه الفترات على القدرة الإنتاجية للأبار و على الضغط الممكن بناؤه فيها . تبدا الدورة الزمنية في هذه التقنية بفترة التوقف التي تسمح للمكبس بالنزول إلى قاع البئر، وفي نفس الوقت تبدأ عملية بناء ضغط ( استعادة ضغط الغاز قرب قاع البئر و في الفراغ الحلقي و تحت المكبس .