Subsea Ar بالعربى!: شجرة الكريسماس

‏إظهار الرسائل ذات التسميات شجرة الكريسماس. إظهار كافة الرسائل

الثلاثاء، 1 نوفمبر 2016

نظام التوزيع فى المياه العميقة 1

نظام التوزيع فى المياه العميقة -1-

(SDS (Subsea distribution system

بكلمات بسيطة ومختصرة ، يعتبر نظام توزيع المياه العميقة هو النظام المسئول عن التحكم فى الآبار وكذلك توزيع الخدمات للآبار وغيرها من المنشآت البحرية تحت الماء. يعد نظام التوزيع مسئولا عن أربعة مهام أساسية:

1. توزيع الطاقة الهيدروليكية

2. توزيع كيماويات الحقن فى الآبار وخطوط الإنتاج

3. توزيع الطاقة الكهربية

4. توزيع نظام الاتصال ونظام التحكم بالآبار

المكونات الأساسية لنظام التوزيع:

· وحدة "بداية" خط التحكم
TUTA (topside umbilical termination assembly)

· خط التحكم
umbilical

· وحدة نهاية خط التحكم UTA
umbilical termination assembly

· خطوط التوصيل

Flying leads

· وحدة التوزيع البحرية

Subsea distribution assembly

· وحدة توزيع الهيدروليك

Hydraulic distribution module (HDM)

· وحدة توزيع الكهرباء

Electrical distribution unit (EDU)

· وحدة تخزين الضغط

(Subsea accumulator module (SAM

كيف يعمل نظام التوزيع ؟

يمكن تمثيل نظام التوزيع بصورة مبسطة كأنظمة توزيع الكهرباء أو المياه فى المنزل ،يبدأ الأمر بمصدر تغذية رئيسي ثم خطوط ناقلة للتغذية (أسلاك فى حالة الكهرباء وأنابيب فى حالة المياه) ويتخلل ذلك نقاط عزل وتوصيل وينتهى الأمر بمخارج التغذية النهائية مثل نقاط التوصيل الكهربى أو نقاط التغذية بالماء.

لو انتقلنا لنظام المياه العميقة وبنفس التشبيه ، يبدأ نظام التوزيع بمصادر تغذية كهربية وهيدروليكية وكيماويات للحقن، مصادر التغذية تكون مجهزة بخزانات مناسبة ومضخات فى حالة الهيدروليك و كيماويات الحقن. أما فى حالة التغذية الكهربية تكون وحدات تغذية كهربية بفرق جهد مناسب. يتم تجميع كل هذا عن طريق (وحدة بداية خط التحكم TUTA) ومنها إلى (خط التحكم Umbilical) الذى يقوم بنقل التغذية عبر كابلات وأنابيب خاصة مجمعة داخل خط واحد.

بعد ذلك ينتهى (خط التحكم Umbilical) عند (وحدة نهاية خط التحكم UTA) والتى تعمل على فصل الخط إلى عدة مخارج منفصلة، ويأتى بعد ذلك دور (خطوط التوصيلFlying leads) وتقوم بتوصيل التغذية من وحدة نهاية خط التحكم إلى وحدة التوزيع البحرية.

(وحدة التوزيع البحرية SDA) هى بشكل مبسط مثل المشترك الكهربائى فى المنزل ، له مدخل واحدة وعدة مخرجات ، بالمثل وحدة التوزيع البحرية عبارة عن مدخل واحد للتغذية سواء الهيدروليكية أو الكهربية أو الكيماوية ويتفرع هذا المدخل إلى عدة مخرجات ليمكن لكل واحد منها من تغذية بئر منفرد. فبدلا من مد خطوط تحكم لكل بئر على حدة يتم مد خط تحكم واحد إلى وحدة التوزيع البحرية ومنها تتفرع الخطوط إلى الآبار المختلفة لتغذيتها.

(وحدة التوزيع البحرية SDA) تتكون من وحدة توزيع هيدروليك (HDM)، واسمها يوضح عملها فهى تقوم بتوزيع الهيدروليك وكذلك كيماويات الحقن إلى عدة مخارج. ووحدة التوزيع الكهربي (EDU) وتقوم بتوزيع الطاقة الكهربية وإشارات التحكم من مدخل واحد إلى عدة مخارج.

نظام الهيدروليك

نظام وظيفته توفير القوة اللازمة لتشغيل الصمامات المتحكم بها عن بعد الموجودة على البئر "شجرة الكريسماس" أو غير ذلك من المنشآت مثل مجمع الغاز أو أنظمة الحماية من الضغط (HIPPS)

ومن أهم العوامل التى يجب الانتباه إليها عند تصميم نظام هيدروليك لآبار المياه العميقة:

1. حجم الخزان المطلوب لتوفير كمية كافية من الهيدروليك لملئ خطوط التوزيع وتشغيل الصمامات.

2. الوقت المستغرق فى شحن أو "ضغط" نظام التوزيع. عن طريق ملئ (خطوط التحكمumbilical ) و(خطوط التوصيل Flying leads) بسائل الهيدروليك بالكمية والضغط المناسبين.

3. الوقت المستغرق لاستعادة الضغط عقب تشغيل الصمامات ، فبعد أى عملية تشغيل للصمامات على شجرة الكريسماس أو غيرها يحدث فقد لكمية من سائل الهيدروليك ، ويجب تعويضه عن طريق مضخات التعويض بالكمية والضغط المناسبين.

4. إمكانية إحداث استقرار للصمامات المفتوحة وعدم إغلاقها نتيجة فتح صمامات أخرى ، وذلك عن طريق إيجاد و(حدات تخزين الضغط SAM)وهو ما سيتم شرحه لاحقا

5. الكمية المسموح بها من التسريب والتى يستطيع نظام التوزيع تعويضها دون التعرض لحالة إغلاق للصمامات بطريقة مفاجأة أو غير متوقعة

فى المقال القادم بإذن الله، نستعرض أهم مكونات نظام التوزيع بشئ من التفصيل مع شرح الوظيفة وكيفية العمل.

الأحد، 24 يوليو 2016

شجرة الكريسماس subsea Xmas tree

Subsea Xmas Tree شجرة الكريسماس

فى التدوينة السابقة تم استعراض هندسة المياه العميقة بصورة عامة ، وفى هذه المرة نستعرض أحد أهم مكونات نظام الانتاج Subsea production system،وهو شجرة الكريسماس Xmas Tree

ما هى "شجرة الكريسماس" ؟

هى هيكل يتم تركيبه فى قاع البحر على رأس البئر، يتكون من عدد من المحابس والحساسات، تستخدم فى التحكم ومراقبة الإنتاج"بترول أو غاز"، وكذلك للتحكم فى السوائل التى يتم ضخها فى البئر" مثل مضادات الصدأ والمذيبات" وتوفير نقاط حقن أو تدخل فى البئر.

ما هى أهم وظائفها ؟

1. توجيه الإنتاج من البئر إلى خط الأنابيب

2. التحكم فى كميات الإنتاج المستخرجة

3. مراقبة العوامل داخل البئر " الضغط ،الحرارة ،معدل انتاج الرمال ،معدل إنتاج البترول والغاز "

4. الوقف الآمن للإنتاج عن طريق مجموعة المحابس التى يتم التحكم بها عن بعد

5. حقن البئر وخط الأنابيب بسوائل الحماية مثل موانع الصدأ وموانع تكون الهيدريت

ما هى أنواع شجرة الكريسماس ؟

هناك نوعين من شجرة الكريسماس، رأسية وأفقية. والفارق الرئيسى يكون فى ترتيب مجموعة المحابس داخل الشجرة.

شجرة الكريسماس الرأسية Vertical Xmas Tree VXT

وفيها مجموعة المحابس الرئيسية تكون فوق رأس البئر، ويتم الانتهاء من البئر قبل تركيب الشجرة

رسم توضيحى لشجرة رأسية
المصدر : GE/Subsea Tree Equipment

من أهم مميزات الشجرة الرأسية:

· يمكن استرداد شجرة الكريسماس بسهولة من قاع البحر

· أقل فى التكلفة

· يمكن تركيبها بعد الانتهاء من حفر البئر وتجهيزه

عيوب الشجرة الرأسية

· أثقل فى الوزن

· لا يمكن التدخل فى البئر إلا بعد استرداد الشجرة لوجود المحابس الرئيسية فوق رأس البئر

شجرة الكريسماس الأفقية Horizontal Xmas Tree HXT

مجموعة المحابس الرئيسية تكون على جانب البئر، ويوفر هذا القدرة على التدخل فى البئر لأعمال الصيانة وتحسين الإنتاج.

رسم توضيحى لشجرة أفقية
المصدر : GE/Subsea Tree Equipment

مميزات الشجرة الأفقية:

· يمكن تركيبها قبل الانتهاء من حفر البئر وتجهيزه.

· مناسبة للأبار التى تحتاج إلى أعمال إصلاح وتدخل متكرر ، حيث مجموعة المحابس الرئيسي على الجانب مما يوفر منفذ إلى رأس البئر دون الحاجة لاستعادة الشجرة.

· مناسبة لتوفير عدد أكبر من منافذ الانتاج داخل البئر

عيوب الشجرة الأفقية:

· أكثر تكلفة

· يجب تركيبها قبل الانتهاء من حفر البئر، حيث يتم تركيب نظام تعليق مواسير الانتاج tubing hanger فى الشجرة بدلا من رأس البئر

· لا يمكن استرداد الشجرة إلا بعد استرداد نظام الاستخراج completion

· بسبب تعليق نظام مواسير الانتاج فى الشجرة ، هناك احتمالية تسرب سوائل الحفر والأسمنت المستخدم فى البئر إلى نظام محابس الغاز.

ما هى أهم اعتبارات التصميم ؟

شجرة الكريسماس الخاصة بالمياه العميقة تعمل فى بيئة وعوامل صعبة وبالتالى يجب أن يراعى التصميم هذا العوامل ويتغلب على معوقاتها. وأيضا أن يوفر التصميم الوظائف المطلوبة من شجرة الكريسماس.

من أهم العوامل التى يجب مراعاتها ؟

· الضغط (ضغط البئر حال الإغلاق يتراوح ما بين 5000 إلى 15000 ( psi

· الأعماق العالية للمياه

o وسائل المساعدة فى التركيب installation guides

o ضغط الماء (الضغط الهيدروستاتيكى) وتأثيره على موانع التسرب seals

· نقاط وصمامات الحقن، التى توفر منافذ لحقن الكيماويات للبئر أو لنظام الإنتاج

· التحكم فى معدل الإنتاج عن طريق "الخنق"

· توفير أجهزة استشعار "للضغط ، درجة الحرارة ، معدل الإنتاج ، وجود رمال فى الانتاج)

· ملائمة الموائع (الإنتاج من بترول وغاز ومياه والكيماويات التى يتم حقنها) للمواد المستخدمة فى صناعة شجرة الكريسماس

· طرق التوصيل بين الشجرة وخط الأنابيب

· طرق التدخل ، وهل ستتم عبر غواص أو عبر المركبات التى تعمل عن بعد ROV

تركيبات عن طريق غواص

Remote operated vehicle ROV
مركبة متحكم بها عن بعد

· طرق التحكم فى الشجرة (هيدروليك و كهرباء)

· متطلبات الحماية من (الأجسام الساقطة ، شباك ومراكب الصيد ، الصدأ والتآكل)

هيكل حماية

ما هى أهم مكونات شجرة الكريسماس ؟

1. نظام تعليق مواسير الإنتاج tubing hanger

2. موضع توصيل شجرة الكريماس برأس البئر

3. جسم الشجرة مزود بمسارات مرور الإنتاج (أنابيب داخلية)

4. مجموعة صمامات ومحركات الصمامات (يتم التحكم بها هيدروليكيا ويمكن التحكم بها عن طريق مركبات التحكم عن بعد )

مجموعة الصمامات الرئيسية

5. وحدة ونظم التحكم (Subsea Control Module (SCM

SCM
وحدة التجكم تحت الماء
المصدر

6. الصمام الخانق للتحكم فى كمية الانتاج choke valve

صمام خانق
المصدر

7. هيكل توجيه ، لتوفير التوجيه أثناء تركيب الشجرة وأثناء عمليات التدخل والإصلاح

شكل توضيحى لنظام التوجيه والتركيب
المصدر

في هذه التدوينة تم التعرف على شجرة الكريسماس الخاصة بالمياه العميقة، أهم وظائفها وأنواعها، أهم اعتبارات التصميم واخيرا أهم المكونات الخاصة بها.

هناك العديد من المكونات التى تحتاج إلى شرح أكثر تفصيلا ، مثل أنواع الصمامات فى شجرة الكريسماس وطريقة عملها ، وكذلك كيفية التحكم عن طريق وحدة التحكم تحت الماء SCM. وكيفية توصيل الهيدروليك والكهرباء لأعماق البحر لتغذية نظم التحكم فى البئر. وأيضا طرق التوصيل بين الشجرة وخط الأنابيب. تلك المكونات سيتم التعرض لها فى مقالات لاحقة بإذن الله.

المصادر

1. Subsea Engineering handbook/chapter 22/subsea wellheads and tree

2. GE/Subsea Tree Equipment

3. FMC/technologies/subsea tree prochure