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.

نظرة عامة لهندسة المياه العميقة

ما هو ال subsea engineering ؟

subsea engineering
أو هندسة (ما تحت البحر/المياه العميقة) ، هو فرع متخصص فى استخراج البترول والغاز من أعماق البحار وما يتعلق به من أنظمة متعددة،  من طرق ومعد ات حفر ، انظمة تركيبات وهياكل تحت الماء، أنظمة توزيع وتحكم ، ومعدات ما تحت الماء

لماذا  subsea؟ 

فى ظل ازدياد الطلب على البترول والغاز، ومع نضوب الخزانات المتواجدة على اليابسة والمياه الضحلة "غير العميقة shallow water" صار انتاج البترول والغاز من المياه العميقة  تحديا جديدا لصناعة استخراج البترول.

الرسم التالى يوضح ازدياد عدد الأبار فى المياه العميقة بالنسبة إلى الأبار فى المياه الضحلة.

المصدر: subsea engineering handbook/over view on subsea engineering/page 5

ما هى أهم مكونات نظم انتاج subsea

Subsea production system

المصدر: subsea engineering handbook/over view on subsea engineering/ page 8

يتكون نظام الإنتاج من المياه العميقة من:

• بئر مياه عميقة ورأس البئر
  subsea well & subsea well head
  
  
• شجرة الكريسماس
  Christmas tree
  
• تركيبات ربط
  tie in/ jumpers
  
  
  
• خط انابيب – خط انتاج
  pipeline/flowline

• مجمع انتاج

subsea production manifold

• ناقل تحكم تحت الماء
  subsea umbilical

أهم تحديات هندسة ما تحت البحر

هناك العديد من التحديات التى تواجه الإنتاج من أبار المياه العميقة وعلى سبيل المثال:

1.       تكلفة الحفر والمعادت والتركيبات الخاصة بالمياه العميقة

2.       بعد مناطق الإنتاج عن مناطق الاستقبال أو المعالجة

3.       تركيبات ما تحت البحر والتى تتم بدون تدخل بشرى مباشر " المياه الضحلة يمكن فيها استخدام الغطس"

4.       التحكم فى الأبار عن بعد

5.       التدخل وأعمال الصيانات والإصلاح والتفتيش الهندسى

6.       العوامل البيئية والظروف الجوية

7.       عوائق السيولة داخل خطوط الإنتاج "هيدريت، شمع، تراكمات مياه داخل الأنابيب”

فى هذا المقال التعريفي تم التعرض لتعريف هندسة المياه العميقة أو هندسة ما تحت الماء "subsea engineering / deep-water engineering” والدوافع التى أدت لتطور هذا الفرع. وكذلك ذكر أهم مكونات subsea production system "نظام إنتاج المياه العميقة". ختاما بذكر اهم التحديات التى تواجه هذا الفرع الهندسى.

فى المقال المقبل إن شاء الله سيتم التعرض ببعض من التفصيل لمكونات subsea production system.

Subsea بالعربية !

أهلا بكم فى

Subsea in Arabic

مدونة هدفها إثراء المحتوى العربى المتخصص فى هذا الفرع من هندسة البترول والغاز والأنظمة الخاصة باستخراجهما من أعماق البحار