مبادئ وأسس ارتفاع السوائل ضمن مواسير الإنتاج

^ مقدمة ^ :

&في معظم الحالات فإن جریان السوائل في مواسير الإنتاج هو جریان السوائل غير متجانسة مؤلفة من طورين: غاز + سائل .

الغازات: تتألف من الغازات الحرة وبخار السائل، أما السوائل فهي مؤلفة من سائلين غير منحلين فيما بينهما وهما الماء والنفط، كما أن الخواص الفيزيائية للطورين غير ثابتة أثناء صعودها في مواسير الإنتاج بل تتغير نتيجة تغير الضغط والحرارة التي تتعرض لها، فعند اقتراب هذا الخليط من السطح فسوف يتناقص الضغط الذي يؤدي إلى تحرر جزء من الغازات المنحلة في النفط وهذه بدورها تؤدي إلى زيادة في لزوجة النفط والتوتر السطحي له كذلك ونتيجة انضغاطية الغازات فسوف يتغير وزنها النوعي تبعا لتغيرات الضغط، إذن فسرعة جريان هذا الخليط ليست متساوية، فالغازات ذات الوزن النوعي الصغير بالنسبة للسائل تتجه للجريان ضمن السائل وحيث سرعة جريانها أكبر  من سرعة جريان السائل.

إذن يمكن القول بأن حالة المزيج النفطي الغازي تتغير أثناء صعوده في أنابيب الإنتاج تبعا لنسبة حجوم المادتين السائلة والغازية، وسرعة جريان المزيج الوسطية وقطر أنابيب الإنتاج وبالتالي فإننا نميز ثلاث حالات لجريان المزيج في مواسير الإنتاج .&

الشكل يبين حالة المزيج النفطي الغازي ضمن مواسير الإنتاج 

& تتميز الحالة الأولى بضآلة نسبة الغاز إلى النفط وهنا يوجد الغاز بحالة فقاعات غازية صغيرة في النفط أما في الحالة الثانية فنجد نسبة الغاز إلى النفط أكبر وهنا يتألف المزيج الصاعد من أعمدة صغيرة من النفط تحوي على غاز بشكل فقاعات تتوالى بأعمدة من الغاز تحتوي على نقاط من النفط محمولة في الغاز (حالة ب). أما في الحالة الثالثة وحيث تصبح نسبة الغاز إلى النفط كبيرة والنفط يصعد في أنابيب الإنتاج وفقط على الجدران بينما يشكل الغاز معظم المقطع الداخلي مع نقط صغيرة من النفط (حالة ج) . أكثر الحالات انتشارا هي الحالة الثانية ولا تظهر الحالة الثالثة إلا في نهاية أنبوب الإنتاج.&

& تعمل الآبار المنتجة ذاتية غالبا حسب الحالة الثانية. في الحقيقة، لصعود النفط في أنابيب الإنتاج يتحدد فرق الضغط اللازم للإنتاج والكائن بين قاع البئر ورأس البئر بجهد الرفع ومجموع الخسارات التالية:

• الجهد الضائع نتيجة مقاومة الاحتكاك بين السائل وجوانب أنبوب الإنتاج.
•  الجهد الضائع نتيجة مقاومة التزحلق (ظاهرة جامان) بين السائل والغاز. ج - سرعة الجريان النسبية ما بين الحالتين السائلة والغازية والجهد الضائع نتيجة تغير هذه السرعات عند دخوله في قاع البئر.

 د- بنية وتركيب المزيج.

أ- الضغوط الضائعة نتيجة الاحتكاكات:

وهي تلك التي تضيع نتيجة الاحتكاك ما بين السائل والغازات التي تتحرك بسرعات مختلفة أو من احتكاك السوائل والغازات مع الجدران الداخلية المواسير الإنتاج والتي تعاكس جریان الخليط في مواسير الإنتاج.

هذه الضغوط الضائعة هي عبارة عن فقدان كمية من الطاقة الكامنة في الخليط.

و معظم الباحثين درسوا هذه الطاقة الضائعة بتطبيق القوانين الهيدروديناميكية وبفرض أن جریان الخليط في المواسير هو جریان مضطرب.

من أجل طول صغير dh من مواسير الإنتاج فإن قيمة فقدان الضغط نتيجة الاحتكاك هي dpi والتي يعطى بالعلاقة التالية:

فقدان الضغط الكلي داخل المواسير هو:

إذا فرضنا قيما وسطية لكل من السرعة والوزن النوعي للخليط فيمكن كتابة العلاقة السابقة كما يلي:

حيث أن :

 λ: معامل المقاومة الهيدروديناميكية نتيجة الاحتكاك وهو تابع لنوع الجريان.