الفصل ثلاثي الطور (ج3) Three – Phases Separator

الفصل ثلاثي الطور

اعتبارات الاختيار (Selection Considerations):

 تعطي الخصائص الهندسية والفيزيائية والتشغيلية مزايا ومساوئ لكل نوع من أنواع الفواصل ،الترسيب بالجاذبية الاختلاف (الكثافة) أكثر كفاءة في الأوعية الأفقية منه في الأوعية الرأسية، في قسم الترسيب بالجاذبية في وعاء أفقي تكون سرعة الترسيب وسرعة التدفق عموديتين بدلاً من أن يكونا متضادتين في الأوعية العمودية كما تحتوي الفواصل الأفقية على مساحة واجهة " مساحة بيئية" بين السائل والغاز وبين الخام والماء أكبر من المساحة في الفواصل الرأسية مما يعزز توازن الطور "بين الغاز والخام وبين الخام والماء" ويكون هذا مؤثرة للغاية في حالة وجود الرغوة بين الغاز والسائل أو وجود مستحلب بين الخام والماء وهكذا، من وجهة نظر عملية المعالجة يفضل الأوعية الأفقية ومع ذلك لديهم العديد من العيوب والتي يمكن أن تؤدي إلى تفضيل الأوعية العمودية في حالات معينة

الفواصل الأفقية ليست جيدة مثل الفواصل الرأسية في معالجة المواد الصلبة فيمكن وضع خط تفريغ "خروج" للسائل الخاص بالفاصل الرأسي في منتصف الرأس السفلي بحيث لا تتراكم المواد الصلبة في الفاصل ولكنها بذلك ستستمر إلى الوعاء التالي في العملية كبديل يمكن وضع الصرف (drain) في هذا الموقع بحيث يمكن التخلص من المواد الصلبة بشكل دوري بينما يترك السائل الوعاء عند ارتفاع أعلى قليلاً في الأوعية الأفقية من الضروري وضع عدة مصارف (drain) على طول الوعاء فبما أن المواد الصلبة سيكون لها زاوية ترسيب وتعلق بالسطح من 45 إلى 60 درجة لذلك يجب أن تكون المصارف متعددة وفي مسافات قريبة جداً لكي تغطي طول الوعاء بالكامل .

محاولات إطالة المسافة بين المصارف مع توفير رشاشات مياه لتقليب الرمال في محيط كل مصرف وذلك لتصريف المواد الصلبة تكون مكلفة وغير عملية غالباً  تتطلب الأوعية الأفقية مساحة أكبر من الأرض مقارنة بالفواصل الرأسية قد لا يكون لذلك أهمية في المواقع على الأرض، إلا أنه قد يكون مهماً جداً في المعدات البحرية ، قدرة الفواصل الأفقية على امتصاص الدفعات الفجائية من السوائل (slugs) أقل كثيرة من قدرة الفواصل الرأسية بينما تغيير صغير في ارتفاع السائل في الفواصل الأفقية يقابله تغيير كبير في كمية السائل مقارنة بالفواصل الرأسية إلا أنه تحتوي الأوعية الأفقية على سعة تدفق أقل من الأوعية العمودية الحجم لنفس معدل التدفق المستقر وذلك لأن المسافة بين ارتفاع السائل في ظروف التشغيل عن المسافة التي تؤدي لإغلاق الفاصل صغيرة في الفواصل الأفقية عنها في الفواصل الرأسية (مثال ارتفاع السائل في وضع التشغيل في الفاصل الأفقي  05% وإغلاق الفاصل للطوارئ يحدث عند 65% أو 60% بينما ارتفاع السائل في الأوعية الرأسية في وضع التشغيل 30% وإغلاق الفاصل للطواري عند 65% مما يسمح بنظام التحكم في المستوى وصمام تفريغ السائل في الفواصل الرأسية المزيد من الوقت لتصريف دفعة التدفق ، يضاف إلى ذلك أن تدفقات السوائل في الأوعية الأفقية من الممكن أن تخلق موجات داخلية تؤثر على جهاز استشعار مستوى السائل "العوامة" فترتفع معطية إشارة تصريف للسائل قبل الأوان .

تجدر الإشارة إلى أن الفواصل العمودية لها أيضا بعض العيوب التي لا تتعلق بالعملية ويجب أخذها في الاعتبار عند الاختيار مثل:

1-قد يكون من الصعب عمل صيانة الصمام الأمان وبعض عناصر التحكم أعلى الفاصل بدون سلالم ومنصات خاصة

2-قد يكون من الضروري إزالة الفاصل من الهيكل الحديدي الخاص به (skid) لنقله بالشاحنات بسبب قيود الارتفاع.

3-تكون الفواصل الأفقية أقل تكلفة من الفواصل الرأسية ذات الحجم المتساوي نظراً لأن الفواصل الرأسية تكون مدعومة فقط بالأسطوانة السفلية (bottom skirt) فلذلك يجب أن تكون جدران الفواصل الرأسية أكثر سمكاً من الفاصل الأفقي ذي الحجم المماثل والذي قد يكون مدعوماً بالسروج (saddles) علاوة على ذلك  يمكن أن يتعرض الفاصل الرأسي الكبير عند تعرضه لرياح عالية و الأحمال كبيرة جانبية فلذلك يجب زيادة سماكة جدار الفاصل الرأسي مما يؤدي بدوره إلى زيادة تكلفة الوعاء الكلية بشكل عام، تعتبر الفواصل الأفقية هي الأكثر اقتصاداً للفصل العادي بين الغاز والنفط وبين النفط والماء خاصة حيث قد تكون هناك مشاكل في المستحلبات أو الرغاوى أو نسبة عالية من الزيت والغاز (GOR).

بينما تعمل الفواصل العمودية بشكل أكثر فعالية في تطبيقات GOR المنخفضة كما يتم استخدامها أيضا في بعض تطبيقات GOR عالية جداً مثل أجهزة التنقية (scrubbers) التي يتم فيها إزالة السوائل فقط من الغاز.

المكونات الداخلية للفواصل :

سبق وذكرنا خلال دراستنا للفواصل الثنائية الطور الأجزاء الداخلية المشتركة لكل من الفواصل ثنائية الطور والفواصل ثلاثية الطور مثل مغيرات الاتجاه ( inlet diverters) ومانع "كاسر" الأمواج (Wave breakers) ولوحات إزالة الرغوة (de - foaming plates) وكسارة الدوامة (vortex breakers) ودليل العوامة (stilling wells) ورشاشات المياه (sand jets) والمصارف (drains) ومستخلصات الرذاذ (mist extractors) ولكن  هنا سيتم تقديم الأجزاء الداخلية الإضافية التي تساعد في فصل النفط والمياه في هذا المقال

1-لوحات التجميع "الاندماج الالتحام" (Coalescing Plates) :

 من الممكن استخدام أنابيب أو ألواح بتصميمات مختلفة للمساعدة في التحام وتجميع قطرات النفط في الماء وقطرات الماء في النفط، إن تركيب ألواح الاندماج في قسم السائل سيؤدي إلى زيادة حجم قطرات الماء الملتصقة في الطور النفطي مما يجعل الترسيب بالجاذبية لهذه القطرات عند المنطقة البينية بين النفط والماء أسهل وبالتالي فإن استخدام ألواح الاندماج غالباً ما يؤدي إلى القدرة على التعامل مع معدل تدفق معين في وعاء أصغر ومع ذلك وبسبب إمكانية الانسداد عن طريق الرمل أو البارافين أو نواتج التأكل ينبغي عدم استخدام ألواح الاندماج باستثناء الحالات التي يكون فيها التوفير في حجم الوعاء ووزنه كبير بما يكفي لتبرير الزيادة المحتملة في تكاليف التشغيل وتقليل توافر المعدة لظروف التنظيف والصيانة.

الشكل يبين الرسم التخطيط لفاصل ثلاثي الطور مزود بلوحات التجميع ( الاندماج )