الأحد، مارس 13 2011 18: 51

التنقيب والحفر وإنتاج النفط والغاز الطبيعي

قيم هذا المقال
(الاصوات 14)

الملف العام

الزيوت الخام والغازات الطبيعية عبارة عن خليط من جزيئات الهيدروكربون (مركبات عضوية من ذرات الكربون والهيدروجين) تحتوي على 1 إلى 60 ذرة كربون. تعتمد خصائص هذه الهيدروكربونات على عدد وترتيب ذرات الكربون والهيدروجين في جزيئاتها. جزيء الهيدروكربون الأساسي هو ذرة كربون واحدة مرتبطة بأربع ذرات هيدروجين (ميثان). تتطور جميع الأشكال الأخرى للهيدروكربونات البترولية من هذا الجزيء. عادة ما تكون الهيدروكربونات التي تحتوي على ما يصل إلى 1 ذرات كربون غازات ؛ وعادة ما تكون تلك التي تحتوي على 4 إلى 4 ذرة كربون سوائل ؛ وأولئك الذين لديهم 5 أو أكثر هم مواد صلبة. بالإضافة إلى الهيدروكربونات ، تحتوي الزيوت الخام والغازات الطبيعية على مركبات الكبريت والنيتروجين والأكسجين جنبًا إلى جنب مع كميات ضئيلة من المعادن والعناصر الأخرى.

يُعتقد أن النفط الخام والغاز الطبيعي قد تشكلت على مدى ملايين السنين بسبب اضمحلال النباتات والكائنات البحرية المضغوطة تحت وطأة الترسيب. نظرًا لأن النفط والغاز أخف من الماء ، فقد ارتفعوا لملء الفراغات في هذه التكوينات العلوية. توقفت هذه الحركة الصعودية عندما وصل النفط والغاز إلى طبقات كثيفة أو فوقية أو غير منفذة أو صخور غير مسامية. ملأ النفط والغاز الفراغات في طبقات الصخور المسامية والخزانات الجوفية الطبيعية ، مثل الرمال المشبعة ، بغاز أخف فوق النفط الثقيل. كانت هذه المساحات أفقية في الأصل ، ولكن تحول قشرة الأرض أدى إلى ظهور جيوب تسمى الصدوع والخيوط المنحنية والقباب الملحية والفخاخ الطبقية ، حيث يتم تجميع النفط والغاز في الخزانات.

الصخر الزيتي

زيت الصخر الزيتي ، أو الكيروجين ، هو خليط من الهيدروكربونات الصلبة والمركبات العضوية الأخرى التي تحتوي على النيتروجين والأكسجين والكبريت. يتم استخراجه ، بالتسخين ، من صخر يسمى الزيت الصخري ، وينتج من 15 إلى 50 جالونًا من الزيت لكل طن من الصخور.

الاستكشاف والإنتاج هو المصطلح الشائع المطبق على ذلك الجزء من صناعة البترول المسؤول عن استكشاف واكتشاف حقول النفط الخام والغاز الجديدة وحفر الآبار وإحضار المنتجات إلى السطح. تاريخيًا ، كان النفط الخام ، الذي تسرب بشكل طبيعي إلى السطح ، يُجمع لاستخدامه كدواء وطلاء واقية ووقود للمصابيح. تم تسجيل تسرب الغاز الطبيعي كحرائق مشتعلة على سطح الأرض. لم يتم تطوير طرق الحفر والحصول على كميات تجارية كبيرة من النفط الخام حتى عام 1859.

تم العثور على النفط الخام والغاز الطبيعي في جميع أنحاء العالم ، تحت الأرض والمياه ، على النحو التالي:

  • الحوض العابر للقارات في نصف الكرة الغربي (ساحل الخليج الأمريكي والمكسيك وفنزويلا)
  • الشرق الأوسط (شبه الجزيرة العربية والخليج العربي والبحر الأسود وبحر قزوين)
  • إندونيسيا وبحر الصين الجنوبي
  • شمال وغرب إفريقيا (الصحراء ونيجيريا)
  • أمريكا الشمالية (ألاسكا ونيوفاوندلاند وكاليفورنيا ووسط القارة الأمريكية وكندا)
  • الشرق الأقصى (سيبيريا والصين)
  • بحر الشمال.

 

يوضح الشكل 1 والشكل 2 إنتاج العالم من النفط الخام والغاز الطبيعي لعام 1995.

الشكل 1. الإنتاج العالمي من النفط الخام لعام 1995

OED010F1

الشكل 2. الإنتاج العالمي لسوائل مصانع الغاز الطبيعي - 1995

OED010F2

غالبًا ما تحدد أسماء النفط الخام نوع الخام والمناطق التي تم اكتشافها فيها في الأصل. على سبيل المثال ، تمت تسمية أول نفط خام تجاري ، خام بنسلفانيا ، على اسم مكان منشأه في الولايات المتحدة. ومن الأمثلة الأخرى السعودية الخفيفة والفنزويلية الثقيلة. الخامان المعياريان المستخدمان لتحديد أسعار الخام العالمية هما تكساس لايت سويت وخام برنت بحر الشمال.

تصنيف الزيوت الخام

الزيوت الخام عبارة عن مخاليط معقدة تحتوي على العديد من المركبات الهيدروكربونية الفردية المختلفة ؛ وهي تختلف في المظهر والتركيب من حقل نفط إلى آخر ، وأحيانًا تختلف عن الآبار نسبيًا القريبة من بعضها البعض. وتتراوح قوام الزيوت الخام من الماء إلى المواد الصلبة الشبيهة بالقار ، ويتراوح لونها من الصافي إلى الأسود. يحتوي الزيت الخام "المتوسط" على حوالي 84٪ كربون ؛ 14٪ هيدروجين 1 إلى 3٪ كبريت ؛ وأقل من 1٪ من النيتروجين والأكسجين والمعادن والأملاح. انظر الجدول 1 والجدول 2.

الجدول 1. الخصائص والخصائص التقريبية النموذجية وإمكانات البنزين لمختلف أنواع النفط الخام النموذجية.

المصدر الخام والاسم *

البارافينات
٪ المجلد

العطريات
٪ المجلد

النفثيين
٪ المجلد

الكبريت
٪ وزن

جاذبية API
(تقريبا)

غلة النفثين
٪ المجلد

رقم أوكتان
(نموذجية)

ضوء النيجيري

37

9

54

0.2

36

28

60

سعودي لايت

63

19

18

2

34

22

40

سعودي ثقيل

60

15

25

2.1

28

23

35

فنزويلا الثقيلة

35

12

53

2.3

30

2

60

فنزويلا لايت

52

14

34

1.5

24

18

50

الولايات المتحدة الأمريكية ميدكونتيننتال سويت

-

-

-

0.4

40

-

-

الولايات المتحدة الأمريكية غرب تكساس صور

46

22

32

1.9

32

33

55

بحر الشمال برنت

50

16

34

0.4

37

31

50

* متوسط ​​الأرقام التمثيلية.

 


الجدول 2. تكوين النفط الخام والغاز الطبيعي

الهيدروكربونات

البارافينات: جزيئات الهيدروكربون (الأليفاتية) من نوع السلسلة المشبعة بالبارافيني في الزيت الخام لها الصيغة CnH2n + 2، ويمكن أن تكون إما سلاسل مستقيمة (عادية) أو سلاسل متفرعة (أيزومرات) من ذرات الكربون. تم العثور على جزيئات البارافين الأخف وزنا ، وسلسلة مستقيمة في الغازات وشمع البارافين. عادة ما توجد البارافينات المتفرعة السلسلة في أجزاء أثقل من النفط الخام ولها أرقام أوكتان أعلى من البارافينات العادية.

العطريات: العطريات هي مركبات هيدروكربونية من النوع الحلقي غير المشبع. النفثالينات عبارة عن مركبات عطرية مدمجة ذات الحلقة المزدوجة. تم العثور على أكثر المواد العطرية تعقيدًا ، متعدد النوى (ثلاث حلقات عطرية مدمجة أو أكثر) ، في الأجزاء الثقيلة من النفط الخام.

النفثينات: النفثينات عبارة عن تجمعات هيدروكربونية من النوع الدائري المشبع ، مع الصيغة
CnH2n، مرتبة على شكل حلقات مغلقة (دائرية) ، توجد في جميع أجزاء النفط الخام باستثناء الأخف وزناً. تسود الحلقة المفردة النافثين (mono-cycloparaffins) مع 5 و 6 ذرات كربون ، مع وجود حلقتين من naphthenes (dicycloparaffins) في الأطراف الأثقل من النافتا.

غير الهيدروكربونات

مركبات الكبريت والكبريت: يوجد الكبريت في الغاز الطبيعي والنفط الخام في صورة كبريتيد الهيدروجين (H2S) ، كمركبات (ثيول ، مركابتان ، كبريتيدات ، عديد الكبريتيدات ، إلخ) أو كعنصر كبريت. يحتوي كل غاز ونفط خام على كميات وأنواع مختلفة من مركبات الكبريت ، ولكن كقاعدة عامة ، تكون نسبة واستقرار وتعقيد المركبات أكبر في أجزاء النفط الخام الثقيلة.

توجد مركبات الكبريت التي تسمى مركابتان ، والتي تظهر روائح مميزة يمكن اكتشافها بتركيزات منخفضة للغاية ، في الغاز والزيوت الخام البترولية ونواتج التقطير. الأكثر شيوعًا هي ميثيل وإيثيل مركابتان. غالبًا ما يتم إضافة المركابتان إلى الغاز التجاري (LNG و LPG) لتوفير رائحة لاكتشاف التسرب.

احتمالية التعرض لمستويات سامة من H2يوجد S عند العمل في الحفر والإنتاج والنقل ومعالجة النفط الخام والغاز الطبيعي. ينتج عن احتراق الهيدروكربونات البترولية المحتوية على الكبريت مواد غير مرغوبة مثل حامض الكبريتيك وثاني أكسيد الكبريت.

مركبات الأكسجين: توجد مركبات الأكسجين ، مثل الفينولات والكيتونات والأحماض الكربوكسيلية ، في الزيوت الخام بكميات متفاوتة.

مركبات النيتروجين: يوجد النيتروجين في الأجزاء الأخف وزنا من النفط الخام كمركبات أساسية ، وفي كثير من الأحيان في الأجزاء الثقيلة من النفط الخام كمركبات غير أساسية والتي قد تشمل أيضًا المعادن النزرة.

المعادن النزرة: غالبًا ما توجد كميات ضئيلة أو كميات صغيرة من المعادن ، بما في ذلك النحاس والنيكل والحديد والزرنيخ والفاناديوم ، في الزيوت الخام بكميات صغيرة.

ملح غيرعضوي: غالبًا ما تحتوي الزيوت الخام على أملاح غير عضوية ، مثل كلوريد الصوديوم وكلوريد المغنيسيوم وكلوريد الكالسيوم ، المعلقة في الخام أو المذابة في الماء المحبوس (محلول ملحي).

نشبع: قد ينتج ثاني أكسيد الكربون عن تحلل البيكربونات الموجودة في الخام أو المضافة إليه أو من البخار المستخدم في عملية التقطير.

أحماض النفثينيك: تحتوي بعض الزيوت الخام على أحماض نافثينيك (عضوية) ، والتي قد تصبح أكالة عند درجات حرارة أعلى من 232 درجة مئوية عندما تكون القيمة الحمضية للخام أعلى من مستوى معين.

المواد المشعة التي تحدث عادة: غالبًا ما توجد المواد المشعة التي تحدث عادة (NORMs) في النفط الخام ، في رواسب الحفر وفي طين الحفر ، ويمكن أن تشكل خطرًا من مستويات منخفضة من النشاط الإشعاعي.


 

تُستخدم مقايسات الزيت الخام البسيطة نسبيًا لتصنيف الزيوت الخام على أنها برافيني أو نافثيني أو عطري أو مختلط ، بناءً على النسبة السائدة من جزيئات الهيدروكربون المماثلة. تحتوي خامات القاعدة المختلطة على كميات متفاوتة من كل نوع من أنواع الهيدروكربون. تعتمد إحدى طرق الفحص (مكتب المناجم الأمريكي) على التقطير ، بينما تعتمد طريقة أخرى (عامل UOP "K") على نقاط الجاذبية والغليان. يتم إجراء فحوصات خام أكثر شمولاً لتحديد قيمة الخام (أي محصوله وجودة المنتجات المفيدة) ومعاملات المعالجة. عادةً ما يتم تجميع الزيوت الخام وفقًا لهيكل المحصول ، مع اعتبار البنزين عالي الأوكتان أحد أكثر المنتجات المرغوبة. تتكون المواد الأولية للنفط الخام في المصفاة عادة من خليط من نوعين أو أكثر من أنواع النفط الخام المختلفة.

يتم تعريف الزيوت الخام أيضًا من حيث الجاذبية (النوعية) API. على سبيل المثال ، النفط الخام الثقيل له جاذبية API منخفضة (وجاذبية نوعية عالية). قد يكون للنفط الخام منخفض الجاذبية API نقطة وميض عالية أو منخفضة ، اعتمادًا على نهاياته الأخف وزنا (مكونات أكثر تطايرًا). نظرًا لأهمية درجة الحرارة والضغط في عملية التكرير ، يتم تصنيف الزيوت الخام أيضًا حسب اللزوجة ونقاط الصب ونطاقات الغليان. كما تؤخذ في الاعتبار الخصائص الفيزيائية والكيميائية الأخرى ، مثل اللون ومحتوى بقايا الكربون. عادةً ما تكون الزيوت الخام ذات الكربون المرتفع والهيدروجين المنخفض والجاذبية المنخفضة API غنية بالعطريات ؛ في حين أن تلك ذات الكربون المنخفض والهيدروجين العالي والجاذبية العالية API تكون عادة غنية بالبارافينات.

تسمى الزيوت الخام التي تحتوي على كميات ملحوظة من كبريتيد الهيدروجين أو غيره من مركبات الكبريت التفاعلية "الحامضة". ويطلق على تلك التي تحتوي على نسبة أقل من الكبريت اسم "حلو". بعض الاستثناءات لهذه القاعدة هي خام غرب تكساس (والتي تعتبر دائمًا "حامضة" بغض النظر عن H2محتوى S) والخامات العربية عالية الكبريت (والتي لا تعتبر "حامضة" لأن مركباتها الكبريتية ليست شديدة التفاعل).

الغاز الطبيعي المضغوط والغازات الهيدروكربونية المسالة

يتشابه تكوين الغازات الهيدروكربونية التي تحدث بشكل طبيعي مع الزيوت الخام من حيث أنها تحتوي على خليط من جزيئات الهيدروكربون المختلفة اعتمادًا على مصدرها. يمكن استخلاصها كغاز طبيعي (خالٍ تقريبًا من السوائل) من حقول الغاز ؛ الغاز المصاحب للبترول والذي يتم استخراجه بالزيت من حقول الغاز والنفط ؛ والغاز من حقول مكثفات الغاز ، حيث تتحول بعض المكونات السائلة للنفط إلى الحالة الغازية عندما يكون الضغط مرتفعًا (10 إلى 70 ميجا باسكال). عندما ينخفض ​​الضغط (إلى 4 إلى 8 ميجا باسكال) ، تنفصل المكثفات المحتوية على هيدروكربونات أثقل عن الغاز عن طريق التكثيف. يُستخرج الغاز من الآبار التي يصل عمقها إلى 4 أميال (6.4 كم) أو أكثر ، وتتراوح ضغوط التماس من 3 ميجا باسكال إلى 70 ميجا باسكال. (انظر الشكل 3.)

الشكل 3 - بئر للغاز الطبيعي البحري يقع على عمق 87.5 مترًا من المياه في منطقة بيتاس بوينت في قناة سانتا باربرا ، جنوب كاليفورنيا

OED010F3

المعهد الامريكي للبترول

يحتوي الغاز الطبيعي على 90 إلى 99٪ من الهيدروكربونات ، والتي تتكون في الغالب من الميثان (أبسط هيدروكربون) مع كميات أقل من الإيثان والبروبان والبيوتان. يحتوي الغاز الطبيعي أيضًا على آثار من النيتروجين وبخار الماء وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين وغازات خاملة عرضية مثل الأرجون أو الهليوم. غازات طبيعية تحتوي على أكثر من 50 جم / م3 من الهيدروكربونات مع جزيئات من ثلاث ذرات كربون أو أكثر (C3 أو أعلى) من الغازات "الخالية من الدهون".

اعتمادًا على كيفية استخدامه كوقود ، يتم إما ضغط الغاز الطبيعي أو تسييله. تتم معالجة الغاز الطبيعي من حقول مكثفات الغاز والغاز في الحقل لتلبية معايير النقل المحددة قبل ضغطها وتغذيتها في خطوط أنابيب الغاز. يشمل هذا المستحضر إزالة الماء بالمجففات (أجهزة التجفيف والفواصل والسخانات) ، وإزالة الزيت باستخدام مرشحات الالتحام ، وإزالة المواد الصلبة عن طريق الترشيح. يتم أيضًا إزالة كبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون من الغاز الطبيعي ، بحيث لا يتسببان في تآكل خطوط الأنابيب ومعدات النقل والضغط. يتم أيضًا إزالة البروبان والبيوتان والبنتان الموجود في الغاز الطبيعي قبل النقل حتى لا تتكثف وتشكل سوائل في النظام. (راجع قسم "عمليات إنتاج ومعالجة الغاز الطبيعي.")

يتم نقل الغاز الطبيعي عن طريق خطوط الأنابيب من حقول الغاز إلى مصانع التسييل ، حيث يتم ضغطه وتبريده إلى ما يقرب من -162 درجة مئوية لإنتاج الغاز الطبيعي المسال (LNG) (انظر الشكل 4). يختلف تكوين الغاز الطبيعي المسال عن الغاز الطبيعي بسبب إزالة بعض الشوائب والمكونات أثناء عملية الإسالة. يستخدم الغاز الطبيعي المسال بشكل أساسي لزيادة إمدادات الغاز الطبيعي خلال فترات ذروة الطلب ولتوريد الغاز في المناطق النائية بعيدًا عن خطوط الأنابيب الرئيسية. يتم إعادة تحويله إلى غاز عن طريق إضافة النيتروجين والهواء لجعله مشابهًا للغاز الطبيعي قبل إدخاله في خطوط إمداد الغاز. يستخدم الغاز الطبيعي المسال أيضًا كوقود للسيارات كبديل للبنزين.

الشكل 4. أكبر مصنع للغاز الطبيعي المسال في العالم في أرزيو ، الجزائر

OED010F4

المعهد الامريكي للبترول

تصنف الغازات المصاحبة للبترول والغازات المتكثفة على أنها غازات "غنية" لأنها تحتوي على كميات كبيرة من الإيثان والبروبان والبيوتان والهيدروكربونات المشبعة الأخرى. يتم فصل الغازات البترولية والغازات المتكثفة وتسييلها لإنتاج غاز البترول المسال (LPG) عن طريق الضغط والامتصاص والامتصاص والتبريد في محطات معالجة النفط والغاز. تنتج مصانع الغاز هذه أيضًا البنزين الطبيعي وأجزاء الهيدروكربون الأخرى.

على عكس الغاز الطبيعي والغاز المصاحب للبترول وغاز المكثفات ، تحتوي غازات معالجة النفط (المنتجة كمنتجات ثانوية لمعالجة المصفاة) على كميات كبيرة من الهيدروجين والهيدروكربونات غير المشبعة (الإيثيلين والبروبيلين وما إلى ذلك). يعتمد تكوين غازات معالجة النفط على كل عملية محددة والزيوت الخام المستخدمة. على سبيل المثال ، عادةً ما تحتوي الغازات التي يتم الحصول عليها نتيجة للتكسير الحراري على كميات كبيرة من الأوليفينات ، بينما تحتوي الغازات التي يتم الحصول عليها من التكسير التحفيزي على المزيد من الأيزوبيوتانات. تحتوي غازات الانحلال الحراري على الإيثيلين والهيدروجين. يظهر تكوين الغازات الطبيعية وغازات معالجة النفط النموذجية في الجدول 3.

الجدول 3 - التركيب التقريبي النموذجي للغازات الطبيعية وغازات معالجة النفط (نسبة مئوية حسب الحجم)

اكتب الغاز

H2

CH4

C2H6

C3H4

C3H8

C3H6

C4H10

C4H8

N2+CO2

C5+

غاز طبيعي

ن / أ

98

0.4

ن / أ

0.15

ن / أ

0.05

ن / أ

1.4

ن / أ

البترول-
الغاز المصاحب

ن / أ

42

20

ن / أ

17

ن / أ

8

ن / أ

10

3

غازات معالجة النفط
التكسير التحفيزي
الانحلال الحراري


5-6
12


10
5-7


3-5
5-7


3
16-18


16-20
0.5


6-11
7-8


42-46
0.2


5-6
4-5


ن / أ
ن / أ


5-12
2-3

 

غاز طبيعي قابل للاحتراق ، بقيمة حرارية تتراوح من 35.7 إلى 41.9 ميجا جول / م3 (8,500،10,000 إلى XNUMX،XNUMX كيلو كالوري / م3) ، في المقام الأول كوقود لإنتاج الحرارة في التطبيقات المنزلية والزراعية والتجارية والصناعية. يستخدم الغاز الطبيعي الهيدروكربوني أيضًا كمواد وسيطة للعمليات البتروكيماوية والكيميائية. غاز تخليقي (CO + H2) من الميثان عن طريق الأوكسجين أو تحويل بخار الماء ، ويستخدم لإنتاج الأمونيا والكحول والمواد الكيميائية العضوية الأخرى. يستخدم كل من الغاز الطبيعي المضغوط (CNG) والغاز الطبيعي المسال (LNG) كوقود لمحركات الاحتراق الداخلي. الغازات البترولية المسيلة لمعالجة النفط (LPG) لها قيم حرارية أعلى تبلغ 93.7 ميجا جول / م3 (البروبان) (22,400 كيلو كالوري / م3) و 122.9 ميجا جول / م3 (البيوتان) (29,900 كيلو كالوري / م3) وتستخدم كوقود في المنازل والشركات والصناعة وكذلك في السيارات (NFPA 1991). يمكن تحويل الهيدروكربونات غير المشبعة (الإيثيلين والبروبيلين وما إلى ذلك) المشتقة من غازات معالجة النفط إلى بنزين عالي الأوكتان أو استخدامها كمواد خام في صناعات المعالجة البتروكيماوية والكيميائية.

خصائص الغازات الهيدروكربونية

وفقًا للجمعية الوطنية الأمريكية للحماية من الحرائق ، فإن الغازات القابلة للاشتعال (القابلة للاحتراق) هي تلك التي تحترق في تركيزات الأكسجين الموجودة عادة في الهواء. إن حرق الغازات القابلة للاشتعال مشابه لحرق أبخرة الهيدروكربون السائلة القابلة للاشتعال ، حيث يلزم وجود درجة حرارة اشتعال محددة لبدء تفاعل الاحتراق وسيحترق كل منها فقط ضمن نطاق محدد معين من مخاليط الهواء والغاز. السوائل القابلة للاشتعال لها أ نقطة مضيئة (درجة الحرارة (دائمًا أقل من نقطة الغليان) التي تنبعث منها أبخرة كافية للاحتراق). لا توجد نقطة وميض واضحة للغازات القابلة للاشتعال ، حيث تكون عادة في درجات حرارة أعلى من نقاط غليانها ، حتى عندما يتم تسييلها ، وبالتالي فهي دائمًا في درجات حرارة تزيد عن نقاط الاشتعال.

تعرف الجمعية الوطنية الأمريكية للحماية من الحرائق (1976) الغازات المضغوطة والمسيلة على النحو التالي:

  • "الغازات المضغوطة هي تلك التي توجد فقط في الحالة الغازية تحت الضغط في جميع درجات حرارة الغلاف الجوي العادية داخل حاوياتها."
  • "الغازات المسالة هي تلك الغازات التي توجد في حالة سائلة وجزئيًا في الحالة الغازية عند درجات الحرارة العادية داخل حاوياتها ، وتكون تحت الضغط طالما بقي أي سائل في الحاوية."

 

العامل الرئيسي الذي يحدد الضغط داخل الوعاء هو درجة حرارة السائل المخزن. عند تعرضه للغلاف الجوي ، يتبخر الغاز المسال بسرعة كبيرة ، حيث ينتقل على طول الأرض أو سطح الماء ما لم يتشتت في الهواء بفعل الرياح أو حركة الهواء الميكانيكية. في درجات حرارة الغلاف الجوي العادية ، يتبخر حوالي ثلث السائل الموجود في الحاوية.

تصنف الغازات القابلة للاشتعال كذلك على أنها غاز وقود وغاز صناعي. يتم حرق غازات الوقود ، بما في ذلك الغاز الطبيعي والغازات البترولية المسالة (البروبان والبيوتان) ، مع الهواء لإنتاج الحرارة في الأفران والأفران وسخانات المياه والغلايات. تستخدم الغازات الصناعية القابلة للاشتعال ، مثل الأسيتيلين ، في عمليات المعالجة واللحام والقطع والمعالجة الحرارية. الاختلافات في خصائص الغاز الطبيعي المسال (LNG) وغازات البترول المسال (LPG) موضحة في الجدول 3.

البحث عن النفط والغاز

يتطلب البحث عن النفط والغاز معرفة بالجغرافيا والجيولوجيا والجيوفيزياء. يوجد الزيت الخام عادة في أنواع معينة من الهياكل الجيولوجية ، مثل الخطوط المضادة ، مصائد الصدع وقباب الملح ، التي تقع تحت تضاريس مختلفة وفي مجموعة واسعة من المناخات. بعد اختيار مجال الاهتمام ، يتم إجراء العديد من أنواع المسوحات الجيوفيزيائية المختلفة وإجراء القياسات من أجل الحصول على تقييم دقيق للتكوينات الجوفية ، بما في ذلك:

  • المسوحات المغناطيسية. تقيس المقاييس المغناطيسية المعلقة من الطائرات الاختلافات في المجال المغناطيسي للأرض من أجل تحديد التكوينات الصخرية الرسوبية التي لها خصائص مغناطيسية منخفضة بشكل عام مقارنة بالصخور الأخرى.
  • المسوحات الجوية. توفر الصور التي تم التقاطها بكاميرات خاصة في الطائرات مناظر ثلاثية الأبعاد للأرض تُستخدم لتحديد التكوينات الأرضية ذات الرواسب المحتملة للنفط والغاز.
  • المسوحات الجاذبية. نظرًا لأن الكتل الكبيرة من الصخور الكثيفة تزيد من قوة الجاذبية ، تُستخدم مقاييس الجاذبية لتوفير المعلومات المتعلقة بالتكوينات الأساسية عن طريق قياس الفروق الدقيقة في الجاذبية.
  • المسوحات الزلزالية. توفر الدراسات السيزمية معلومات عن الخصائص العامة للبنية تحت السطحية (انظر الشكل 5). يتم الحصول على القياسات من موجات الصدمة الناتجة عن تفجير عبوات ناسفة في ثقوب صغيرة القطر ، ومن استخدام أجهزة الاهتزاز أو الإيقاع على الأرض وفي الماء ، ومن انفجارات الهواء المضغوط تحت الماء. يتم استخدام الوقت المنقضي بين بداية موجة الصدمة وعودة الصدى لتحديد عمق الطبقة السفلية العاكسة. أدى الاستخدام الحديث لأجهزة الكمبيوتر الفائقة لإنشاء صور ثلاثية الأبعاد إلى تحسين تقييم نتائج الاختبارات الزلزالية بشكل كبير.

 

الشكل 5. المملكة العربية السعودية ، عمليات الزلازل

OED010F5

المعهد الامريكي للبترول

  • المسوحات الشعاعية. التصوير الشعاعي هو استخدام موجات الراديو لتوفير معلومات مماثلة لتلك التي تم الحصول عليها من المسوحات الزلزالية.
  • المسوحات الطبقية. أخذ العينات الطبقية هو تحليل طبقات الصخور الجوفية لآثار الغاز والنفط. يتم قطع طول أسطواني من الصخر ، يسمى النواة ، بواسطة قطعة مجوفة ويتم دفعه للأعلى في أنبوب (برميل أساسي) متصل بالبت. يتم إحضار البرميل الأساسي إلى السطح وإزالة القلب للتحليل.

 

عندما تشير المسوحات والقياسات إلى وجود تكوينات أو طبقات قد تحتوي على البترول ، يتم حفر آبار استكشافية لتحديد ما إذا كان النفط أو الغاز موجودًا بالفعل أم لا ، وإذا كان الأمر كذلك ، ما إذا كان متاحًا ويمكن الحصول عليه بكميات مجدية تجاريًا.

العمليات البحرية

على الرغم من حفر أول بئر نفط بحري في أوائل القرن العشرين قبالة ساحل كاليفورنيا ، إلا أن بداية الحفر البحري الحديث كانت في عام 1900 ، مع اكتشاف في خليج المكسيك ، على بعد ميل واحد (1938 كم) من الساحل الأمريكي. بعد الحرب العالمية الثانية ، توسعت عمليات الحفر البحرية بسرعة ، أولاً في المياه الضحلة المجاورة لمناطق الإنتاج البرية المعروفة ، ثم إلى مناطق المياه الضحلة والعميقة الأخرى حول العالم ، وفي مناخات متفاوتة من القطب الشمالي إلى الخليج الفارسي. في البداية ، كان الحفر البحري ممكناً فقط في عمق المياه حوالي 1 متراً ؛ ومع ذلك ، أصبحت المنصات الحديثة قادرة الآن على الحفر في المياه التي يزيد عمقها عن 1.6 كيلومتر. تشمل أنشطة النفط البحرية الاستكشاف ، والحفر ، والإنتاج ، والمعالجة ، والبناء تحت الماء ، والصيانة والإصلاح ، ونقل النفط والغاز إلى الشاطئ عن طريق السفن أو خطوط الأنابيب.

المنصات البحرية

تدعم منصات الحفر منصات الحفر والإمدادات والمعدات لعمليات المياه البحرية والداخلية ، وتتراوح من الصنادل والسفن العائمة أو الغاطسة ، إلى المنصات الثابتة في المكان على أرجل فولاذية تستخدم في المياه الضحلة ، إلى الخرسانة المسلحة الكبيرة والطفوية والجاذبية - أنواع المنصات المستخدمة في المياه العميقة. بعد اكتمال الحفر ، يتم استخدام المنصات البحرية لدعم معدات الإنتاج. تحتوي أكبر منصات الإنتاج على أماكن إقامة لأكثر من 250 من أفراد الطاقم وموظفي الدعم الآخرين ومهابط الطائرات العمودية ومحطات المعالجة وقدرة تخزين النفط الخام والغاز المتكثف (انظر الشكل 6).

الشكل 6. سفن الحفر. سفينة الحفر بن أوشن لاينر

OED010F7

المعهد الامريكي للبترول

عادةً ، مع حفر منصة عائمة في المياه العميقة ، يتم إنزال معدات رأس البئر إلى قاع المحيط وإغلاقها بغلاف البئر. يسمح استخدام تقنية الألياف الضوئية لمنصة مركزية كبيرة بالتحكم عن بعد وتشغيل منصات أقمار صناعية أصغر وقوالب تحت سطح البحر. تقوم منشآت الإنتاج على المنصة الكبيرة بمعالجة النفط الخام والغاز والمكثفات من منشآت الأقمار الصناعية ، قبل شحنها على الشاطئ.

غالبًا ما يتم تحديد نوع المنصة المستخدمة في الحفر تحت الماء حسب نوع البئر المراد حفره (استكشافي أو إنتاجي) وعمق المياه (انظر الجدول 4).

الجدول 4. أنواع المنصات للحفر تحت الماء

نوع النظام الأساسي

العمق (م)

الوصف

صنادل ومنصات غاطسة

15-30

صنادل أو أرصفة ، تُسحب إلى الموقع وتُغرق لتستقر في القاع. يحافظ عمود الطفو السفلي على الحفارات طافية
عندما انتقلت.

جاك المنبثقة (على الساقين)

30-100

منصات عائمة متحركة ذاتية الرفع يتم رفع أرجلها لسحبها. في الموقع ، يتم إنزال الساقين إلى
يتم تمديد القاع ثم رفع المنصة فوق مستوى الماء.

منصات عائمة

100-3,000 +

هياكل جاذبية خرسانية كبيرة ومستقلة ومتعددة المستويات ، يتم سحبها إلى الموقع ، مغمورة بها
صابورة الماء إلى عمق محدد مسبقًا بحيث تعمل الأعمدة وأجهزة التثبيت على موازنة حركة الأمواج ، و
راسخة في مكانها. غالبًا ما تحتفظ الأعمدة بالنفط الخام حتى يتم تفريغه.

   

منصات عائمة أصغر ، معلقة بالمثل ، والتي تدعم جهاز الحفر فقط ويتم خدمتها بواسطة عائم
مناقصة

صنادل الحفر

30-300

صنادل ذاتية الدفع أو عائمة أو شبه مغمورة.

سفن الحفر

120-3,500 +

السفن المتطورة للغاية والمصممة خصيصًا والعائمة أو شبه الغاطسة.

ثابت على منصات الموقع

0-250

منصات مبنية على دعامات فولاذية (جاكيتات) غارقة ومثبتة في مكانها وجزر اصطناعية
المنصات.

قوالب تحت البحر

ن / أ

منشآت الإنتاج تحت الماء.

 

أنواع الآبار

الآبار الاستكشافية.

بعد تحليل البيانات الجيولوجية والمسوحات الجيوفيزيائية ، يتم حفر الآبار الاستكشافية ، سواء على الأرض أو في البحر. تسمى الآبار الاستكشافية التي يتم حفرها في مناطق لم يتم فيها العثور على النفط أو الغاز سابقًا باسم "القطط البرية". تلك الآبار التي تضرب النفط أو الغاز تسمى "اكتشاف الآبار". يتم حفر الآبار الاستكشافية الأخرى ، والمعروفة باسم آبار "التدرج" أو "التقييم" ، لتحديد حدود الحقل بعد الاكتشاف ، أو للبحث عن تشكيلات جديدة حاملة للنفط والغاز بجوار ، أو أسفل ، تلك المعروفة بالفعل لاحتواء المنتج. البئر التي لا تجد أي نفط أو غاز ، أو تجد القليل جدًا لإنتاجها اقتصاديًا ، تسمى "حفرة جافة".

الآبار التنموية.

بعد الاكتشاف ، يتم تحديد مساحة الخزان تقريبًا بسلسلة من آبار التدريج أو التقييم. ثم يتم حفر الآبار التنموية لإنتاج الغاز والنفط. يتم تحديد عدد الآبار التنموية التي سيتم حفرها من خلال التعريف المتوقع للحقل الجديد ، من حيث الحجم والإنتاجية. بسبب عدم اليقين بشأن كيفية تشكيل الخزانات أو حصرها ، قد تتحول بعض الآبار التنموية إلى ثقوب جافة. من حين لآخر ، يحدث الحفر والإنتاج في وقت واحد.

الجيوبريسور / الآبار الحرارية الجوفية.

الآبار الجيوحرارية / الجوفية هي تلك التي تنتج ضغطًا مرتفعًا للغاية (7,000 رطل / بوصة مربعة) ودرجة حرارة عالية (149 درجة مئوية) والتي قد تحتوي على هيدروكربونات. يصبح الماء سحابة تتوسع بسرعة من البخار الساخن والأبخرة عند إطلاقه في الغلاف الجوي من تسرب أو تمزق.

متجرد الآبار.

الآبار المتقطعة هي تلك التي تنتج أقل من عشرة براميل من النفط يوميًا من المكمن.

آبار متعددة الإنجاز.

عندما يتم اكتشاف تشكيلات إنتاج متعددة عند حفر بئر واحد ، يمكن تشغيل سلسلة منفصلة من الأنابيب في بئر واحد لكل تكوين فردي. يتم توجيه النفط والغاز من كل تكوين إلى الأنابيب الخاصة به ويتم عزلهما عن بعضهما البعض بواسطة المعبئين ، الذين يغلقون الفراغات الحلقيّة بين سلسلة الأنابيب والغلاف. تُعرف هذه الآبار بأنها آبار مكتملة متعددة.

آبار الحقن.

تقوم آبار الحقن بضخ الهواء أو الماء أو الغاز أو المواد الكيميائية إلى خزانات الحقول المنتجة ، إما للحفاظ على الضغط أو لتحريك النفط نحو الآبار المنتجة بالقوة الهيدروليكية أو زيادة الضغط.

آبار الخدمة.

تشمل آبار الخدمة تلك المستخدمة في عمليات الصيد وخطوط الأسلاك ، ووضع أو فك القابس أو الإزالة وإعادة العمل. كما يتم حفر آبار الخدمة للتخلص من المياه المالحة تحت الأرض ، والتي يتم فصلها عن النفط الخام والغاز.

طرق الحفر

منصات الحفر.

تحتوي منصات الحفر الأساسية على برج (برج) ، وأنبوب حفر ، ونش كبير لخفض ورفع أنبوب الحفر ، وطاولة حفر تقوم بتدوير أنبوب الحفر وقمة الحفر ، وخلاط الطين والمضخة ، ومحرك لقيادة المنضدة و ونش (انظر الشكل 7). يمكن تركيب الحفارات الصغيرة المستخدمة في حفر الآبار الاستكشافية أو الزلزالية على شاحنات للتنقل من موقع إلى آخر. يتم تركيب منصات الحفر الأكبر حجمًا في الموقع أو تحتوي على منصات حفر محمولة ومفصلة (سكين جاك) لسهولة المناولة والتركيب.

الشكل 7. منصة حفر في جزيرة Elf Ringnes في القطب الشمالي الكندي

OED010F8

المعهد الامريكي للبترول

قرع أو حفر الكابلات.

أقدم تقنيات الحفر هي الإيقاع أو حفر الكابلات. تتضمن هذه الطريقة البطيئة ذات العمق المحدود ، والتي نادرًا ما يتم استخدامها ، تكسير الصخور عن طريق رفع وإسقاط لقمة إزميل ثقيلة والساق في نهاية الكابل. على فترات ، تتم إزالة البتة وتعليق القصاصات في الماء وإزالتها عن طريق الغسل أو الضخ إلى السطح. مع تعمق الحفرة ، يتم تبطينها بغلاف فولاذي لمنع الكهوف والحماية من تلوث المياه الجوفية. مطلوب عمل كبير لحفر حتى بئر ضحلة ، وعند ضرب النفط أو الغاز ، لا توجد طريقة للتحكم في التدفق الفوري للمنتج إلى السطح.

الحفر الدوراني.

الحفر الدوراني هو الطريقة الأكثر شيوعًا ويستخدم لحفر كل من الآبار الاستكشافية والإنتاجية على أعماق تزيد عن 5 أميال (7,000 م). تستخدم المثاقب خفيفة الوزن ، المثبتة على الشاحنات ، لحفر الآبار الزلزالية منخفضة العمق على الأرض. تستخدم التدريبات المتحركة والعائمة الدوارة المتوسطة والثقيلة لحفر آبار التنقيب والإنتاج. يتم تثبيت معدات الحفر الدوارة على منصة حفر برافعة بارتفاع 30 إلى 40 مترًا ، وتتضمن طاولة دوارة ، ومحرك ، وخلاط طين ومضخة حاقن ، ورافعة أسطوانية أو ونش ، والعديد من أقسام الأنابيب ، يبلغ طول كل منها حوالي 27 مترًا. تقوم المنضدة الدوارة بتدوير كيلي مربع متصل بأنبوب الحفر. يحتوي الصندوق المربّع على قطب طيني في الأعلى متصل بمانع الانفجار. يدور أنبوب الحفر بسرعة من 40 إلى 250 دورة في الدقيقة ، ويدور إما مثقاب به أجزاء سحب ذات حواف قطع تشبه الإزميل أو مثقاب به قواطع متدحرجة بأسنان صلبة.

الحفر بالقرع الدوراني.

الحفر بالقرع الدوراني هو طريقة مركبة حيث يستخدم المثقاب الدوراني سائلًا هيدروليكيًا متداولًا لتشغيل آلية تشبه المطرقة ، وبالتالي إنشاء سلسلة من ضربات الإيقاع السريع التي تسمح للحفر بالثقب والجنيه في نفس الوقت في الأرض.

الحفر الكهربائي والتوربيني.

عادة ما يتم تشغيل معظم الطاولات الدوارة والرافعات ومضخات التدريبات الثقيلة بواسطة محركات كهربائية أو توربينات ، مما يسمح بزيادة المرونة في العمليات والحفر بالتحكم عن بعد. المثقاب الكهربائي والحفر التوربيني هما طريقتان أحدث توفران طاقة مباشرة أكبر لقمة الحفر عن طريق توصيل محرك الحفر أعلى المثقاب في أسفل الحفرة.

الحفر الموجه.

الحفر الموجه هو تقنية حفر دوارة توجه سلسلة الحفر على طول مسار منحني كلما تعمق الثقب. يستخدم الحفر الموجه للوصول إلى الرواسب التي يتعذر الوصول إليها عن طريق الحفر الرأسي. كما أنه يقلل التكاليف ، حيث يمكن حفر عدد من الآبار في اتجاهات مختلفة من منصة واحدة. يتيح الحفر الممتد الوصول إلى الخزانات الموجودة تحت البحر من الشاطئ. العديد من هذه التقنيات ممكنة باستخدام أجهزة الكمبيوتر لتوجيه آلات الحفر الأوتوماتيكية والأنابيب المرنة (الأنابيب الملتفة) ، والتي يتم رفعها وخفضها دون توصيل وفصل الأقسام.

طرق حفر أخرى.

يستخدم الحفر الكاشطة مادة كاشطة تحت الضغط (بدلاً من استخدام جذع وقطعة حفر) لقطع الطبقة السفلية. تشمل طرق الحفر الأخرى الحفر المتفجر وثقب اللهب.

التخلي عن.

عندما تصبح خزانات النفط والغاز غير منتجة ، يتم عادةً سد الآبار بالإسمنت لمنع التدفق أو التسرب إلى السطح ولحماية الطبقات الجوفية والمياه. إزالة المعدات وتنظيف مواقع الآبار المهجورة وإعادتها إلى حالتها الطبيعية.

عمليات الحفر

تقنيات الحفر

توفر منصة الحفر قاعدة للعمال لربط وفصل أقسام أنبوب الحفر التي تستخدم لزيادة عمق الحفر. مع تعمق الحفرة ، تتم إضافة أطوال إضافية من الأنابيب ويتم تعليق سلسلة الحفر من برج الحفر. عندما تحتاج إلى تغيير لقمة الحفر ، يتم سحب سلسلة أنبوب الحفر بالكامل من الحفرة ، ويتم فصل كل قسم وتكديسه عموديًا داخل برج الحفر. بعد تثبيت البتة الجديدة في مكانها ، تنعكس العملية ، ويعاد الأنبوب إلى الحفرة لمواصلة الحفر.

يجب توخي الحذر للتأكد من أن أنبوب سلسلة الحفر لا ينفصل ويسقط في الحفرة ، حيث قد يكون من الصعب والمكلف الصيد وقد يؤدي إلى فقدان البئر. مشكلة أخرى محتملة هي إذا كانت أدوات الحفر عالقة في الحفرة عند توقف الحفر. لهذا السبب ، بمجرد أن يبدأ الحفر ، فإنه عادة ما يستمر حتى اكتمال البئر.

طين الحفر

طين الحفر عبارة عن سائل يتكون من الماء أو الزيت والطين مع إضافات كيميائية (مثل الفورمالديهايد والجير وهيدرازيد الصوديوم والباريت). غالبًا ما تضاف الصودا الكاوية للتحكم في درجة الحموضة (الحموضة) لطين الحفر وتحييد إضافات الطين وسوائل التجهيز التي قد تكون خطرة. يتم ضخ طين الحفر في البئر تحت ضغط من خزان الخلط على منصة الحفر ، وصولاً إلى الجزء الداخلي من أنبوب الحفر إلى لقمة الحفر. ثم يرتفع بين السطح الخارجي لأنبوب الحفر وجوانب الحفرة ، ويعود إلى السطح ، حيث يتم ترشيحه وإعادة تدويره.

يتم استخدام طين الحفر لتبريد وتليين لقمة الحفر ، وتشحيم الأنبوب وطرد قطع الصخور من فتحة الحفر. يستخدم طين الحفر أيضًا للتحكم في التدفق من البئر عن طريق تبطين جوانب الحفرة ومقاومة ضغط أي غاز أو زيت أو ماء يتم تلبيته بواسطة لقمة الحفر. قد يتم تطبيق نفاثات من الطين تحت الضغط في قاع الحفرة للمساعدة في الحفر.

الغلاف والتدعيم

الغلاف عبارة عن أنبوب فولاذي ثقيل خاص يبطن فتحة البئر. يتم استخدامه لمنع تجويف جدران ثقب الحفر وحماية طبقات المياه العذبة عن طريق منع التسرب من التدفق العائد للطين أثناء عمليات الحفر. يقوم الغلاف أيضًا بإغلاق الرمال التي تسربت إلى الماء ومناطق الغاز عالية الضغط. يتم استخدام الغلاف في البداية بالقرب من السطح ويتم تثبيته في مكانه لتوجيه أنبوب الحفر. يتم ضخ ملاط ​​الأسمنت إلى أسفل أنبوب الحفر وإجباره على العودة من خلال الفجوة بين الغلاف وجدران فتحة البئر. بمجرد أن يتماسك الأسمنت ويتم وضع الغلاف ، يستمر الحفر باستخدام لقمة ذات قطر أصغر.

بعد وضع الغلاف السطحي في البئر ، يتم تثبيت مانعات الانفجار (صمامات كبيرة أو أكياس أو كباش) في الجزء العلوي من الغلاف ، فيما يسمى بالمكدس. بعد اكتشاف النفط أو الغاز ، يتم وضع الغلاف في قاع البئر لإبعاد الأوساخ والصخور والمياه المالحة والملوثات الأخرى عن فتحة البئر ولتوفير قناة لخطوط استخراج النفط والغاز الخام.

عمليات الإنجاز والتعافي المحسن واستكمال العمل

إتمام

يصف الإنجاز عملية إدخال البئر في الإنتاج بعد حفر البئر إلى العمق الذي يتوقع أن يوجد فيه النفط أو الغاز. يتضمن الإنجاز عددًا من العمليات ، بما في ذلك اختراق الغلاف وتنظيف المياه والرواسب من خط الأنابيب بحيث لا يتم إعاقة التدفق. تُستخدم لقمات اللب الخاصة للحفر واستخراج النوى التي يصل طولها إلى 50 مترًا للتحليل أثناء عملية الحفر لتحديد متى يجب إجراء الاختراق. يتم أولاً إزالة أنبوب الحفر والمثقاب ويتم تثبيت السلسلة النهائية للغلاف في مكانها. يتم بعد ذلك إنزال مسدس التثقيب ، وهو عبارة عن أنبوب معدني يحتوي على مآخذ بها رصاص أو عبوات متفجرة مشكلة ، في البئر. يتم تفريغ الشحنات بواسطة دفعة كهربائية عبر الغلاف إلى الخزان لإنشاء فتحات لتدفق النفط والغاز إلى البئر وإلى السطح.

يتم التحكم في تدفق النفط الخام والغاز الطبيعي من خلال سلسلة من الصمامات ، تسمى "أشجار عيد الميلاد" ، والتي يتم وضعها في الجزء العلوي من رأس البئر. يتم تثبيت أجهزة المراقبة وأجهزة التحكم لتشغيل صمامات الأمان السطحية والجوفية تلقائيًا أو يدويًا ، في حالة حدوث تغيير في الضغط أو نشوب حريق أو أي حالة خطرة أخرى. بمجرد إنتاج النفط والغاز يتم فصلهما وإزالة الماء والرواسب من النفط الخام.

إنتاج النفط الخام والغاز والحفاظ عليهما

إن إنتاج النفط هو في الأساس مسألة إزاحة عن طريق الماء أو الغاز. في وقت الحفر الأولي ، كان كل النفط الخام تقريبًا تحت الضغط. ينخفض ​​هذا الضغط الطبيعي مع إزالة النفط والغاز من الخزان ، خلال المراحل الثلاث من عمر الخزان.

  • خلال المرحلة الأولى ، إنتاج التدفق ، يتم التحكم في التدفق من خلال الضغط الطبيعي في الخزان الذي يأتي من الغاز المذاب في الزيت والغاز المحبوس تحت ضغط أعلى من الزيت والضغط الهيدروليكي من الماء المحتجز تحت الزيت.
  • تتضمن المرحلة الثانية من الرفع الاصطناعي ضخ الغاز المضغوط في الخزان عند استنفاد الضغط الطبيعي.
  • المرحلة الثالثة ، إنتاج متجرد أو إنتاج هامشي ، تحدث عندما تنتج الآبار فقط بشكل متقطع.

 

في الأصل كان هناك القليل من الفهم للقوى التي تؤثر على إنتاج النفط والغاز. بدأت دراسة سلوك مكامن النفط والغاز في بداية القرن العشرين ، عندما تم اكتشاف أن ضخ المياه في المكمن أدى إلى زيادة الإنتاج. في ذلك الوقت ، كانت الصناعة تسترد ما بين 20 و 10٪ من سعة الخزان ، مقارنة بمعدلات الاسترداد الأخيرة التي تزيد عن 20٪ قبل أن تصبح الآبار غير منتجة. يتمثل مفهوم التحكم في أن معدل الإنتاج الأسرع يؤدي إلى تبديد الضغط في الخزان بسرعة أكبر ، وبالتالي تقليل الكمية الإجمالية للنفط التي يمكن استردادها في نهاية المطاف. اثنان من التدابير المستخدمة للحفاظ على الخزانات البترولية هما التوحيد والتباعد بين الآبار.

  • التوحيد هو تشغيل حقل كوحدة واحدة من أجل تطبيق طرق الاسترداد الثانوية والحفاظ على الضغط ، حتى من خلال عدد من المشغلين المختلفين الذين قد يشاركون. يتم توزيع إجمالي الإنتاج على أساس عادل بين المشغلين.
  • تباعد جيد هو الموقع المحدد والمناسب للآبار لتحقيق أقصى قدر من الإنتاج دون تبديد الحقل بسبب الحفر الزائد.

 

طرق استرداد المنتج الإضافي

تم تحسين إنتاجية مكامن النفط والغاز من خلال مجموعة متنوعة من طرق الاسترداد. تتمثل إحدى الطرق إما في فتح ممرات كيميائية أو فيزيائية في الطبقات للسماح للنفط والغاز بالتحرك بحرية أكبر عبر الخزانات إلى البئر. يتم حقن الماء والغاز في الخزانات للحفاظ على ضغط العمل عن طريق الإزاحة الطبيعية. طرق الاسترداد الثانوية ، بما في ذلك الإزاحة عن طريق الضغط ، والرفع الاصطناعي والفيضان ، وتحسين واستعادة ضغط الخزان. الاسترداد المحسن هو استخدام طرق استرداد ثانوية متنوعة في مجموعات متعددة ومختلفة. يشمل الاسترداد المعزز أيضًا طرقًا أكثر تقدمًا للحصول على منتج إضافي من الخزانات المستنفدة ، مثل الاسترداد الحراري ، الذي يستخدم الحرارة بدلاً من الماء أو الغاز لإجبار المزيد من النفط الخام على الخروج من الخزانات.

حامض

التحمض هو طريقة لزيادة ناتج البئر عن طريق ضخ الحمض مباشرة في الخزان المنتج لفتح قنوات التدفق من خلال تفاعل المواد الكيميائية والمعادن. تم استخدام حمض الهيدروكلوريك (أو العادي) لأول مرة في إذابة تكوينات الحجر الجيري. لا يزال الأكثر استخدامًا ؛ ومع ذلك ، يتم الآن إضافة مواد كيميائية مختلفة إلى حمض الهيدروكلوريك للتحكم في تفاعله ومنع التآكل وتشكيل المستحلبات.

يستخدم حمض الهيدروفلوريك وحمض الفورميك وحمض الخليك أيضًا مع حمض الهيدروكلوريك ، اعتمادًا على نوع الصخور أو المعادن الموجودة في الخزان. يتم دائمًا دمج حمض الهيدروفلوريك مع أحد الأحماض الثلاثة الأخرى ، وكان يُستخدم في الأصل لإذابة الحجر الرملي. غالبًا ما يطلق عليه "حمض الطين" ، حيث يتم استخدامه الآن لتنظيف الثقوب التي تم سدها بطين الحفر واستعادة النفاذية التالفة بالقرب من فتحة البئر. تستخدم أحماض الفورميك والأسيتيك في خزانات الحجر الجيري والدولوميت العميقة شديدة الحرارة وكأحماض تكسير قبل التثقيب. يضاف حمض الخليك أيضًا إلى الآبار كعامل عازل معادل للتحكم في درجة الحموضة في سوائل تحفيز البئر. تحتوي جميع الأحماض تقريبًا على إضافات ، مثل مثبطات لمنع التفاعل مع الأغلفة المعدنية والمواد الخافضة للتوتر السطحي لمنع تكوين الحمأة والمستحلبات.

الكسر

الكسر يصف الطريقة المستخدمة لزيادة تدفق النفط أو الغاز عبر خزان وفي الآبار بالقوة أو الضغط. قد ينخفض ​​الإنتاج لأن تكوين الخزان ليس منفذاً بما يكفي للسماح للزيت بالتدفق بحرية نحو البئر. يفتح التصدع قنوات تحت الأرض عن طريق ضخ سائل معالج بعوامل دعم خاصة (بما في ذلك الرمل والمعادن والكريات الكيميائية والقذائف) في الخزان تحت ضغط عالٍ لفتح الشقوق. يمكن إضافة النيتروجين إلى السائل لتحفيز التمدد. عندما يتم تحرير الضغط ، يتم سحب السائل وتبقى عوامل الدعم في مكانها ، مما يؤدي إلى فتح الشقوق بحيث يمكن للزيت التدفق بحرية أكبر.

تكسير هائل (فراك الكتلة) ينطوي على ضخ كميات كبيرة من السوائل في الآبار لخلق شقوق هيدروليكيًا يبلغ طولها آلاف الأقدام. عادةً ما يتم استخدام التكسير الهائل لفتح آبار الغاز حيث تكون تكوينات المكمن كثيفة لدرجة أنه حتى الغاز لا يمكن أن يمر من خلالها.

صيانة الضغط

هناك طريقتان شائعتان للحفاظ على الضغط هما حقن الماء والغاز (الهواء والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون والغاز الطبيعي) في الخزانات حيث يتم تقليل الضغط الطبيعي أو عدم كفاية الإنتاج. تتطلب كلتا الطريقتين حفر آبار حقن إضافية في مواقع محددة لتحقيق أفضل النتائج. يسمى حقن الماء أو الغاز للمحافظة على ضغط عمل البئر النزوح الطبيعي. يسمى استخدام الغاز المضغوط لزيادة الضغط في الخزان مصعد اصطناعي (غازي).

فيضان المياه

إن أكثر طرق الاسترداد المعزز الثانوية شيوعًا هي ضخ المياه في خزان الزيت لدفع المنتج نحو آبار الإنتاج. في فيضان المياه بخمس نقاط ، يتم حفر أربعة آبار للحقن لتشكيل مربع مع وجود بئر إنتاج في المركز. يتم التحكم في الحقن للحفاظ على تقدم متساوٍ لجبهة الماء عبر الخزان باتجاه البئر المنتجة. بعض المياه المستخدمة عبارة عن مياه مالحة يتم الحصول عليها من النفط الخام. في فيضانات المياه منخفضة التوتر ، يضاف خافض للتوتر السطحي إلى الماء للمساعدة في تدفق النفط عبر الخزان عن طريق تقليل التصاقه بالصخور.

فيضانات غير متوازنة

السوائل المختلطة وغمر البوليمر القابل للامتزاج هما طريقتان محسنتان للاسترداد تستخدمان لتحسين حقن المياه عن طريق تقليل التوتر السطحي للنفط الخام. يتم حقن سائل قابل للامتزاج (سائل يمكن إذابته في الخام) في المكمن. يتبع ذلك حقن سائل آخر يدفع خليط السائل الخام والممزوج نحو البئر المنتجة. غمر البوليمر المتنوع يتضمن استخدام المنظف لغسل النفط الخام من الطبقات. يتم حقن مادة هلامية أو ماء سميك خلف المنظف لتحريك الخام نحو البئر المنتجة.

فيضانات الحريق

فيضانات الحريق ، أو فى الموقع الاحتراق (في المكان) هو طريقة استرداد حراري مكلفة حيث يتم حقن كميات كبيرة من الهواء أو الغاز المحتوي على الأكسجين في المكمن ويتم إشعال جزء من النفط الخام. تقلل حرارة النار من لزوجة النفط الخام الثقيل بحيث يتدفق بسهولة أكبر. تعمل الغازات الساخنة الناتجة عن الحريق على زيادة الضغط في الخزان وإنشاء جبهة احتراق ضيقة تدفع الخام الأرق من بئر الحقن إلى البئر المنتجة. يظل النفط الخام الثقيل في مكانه ، مما يوفر وقودًا إضافيًا بينما تتحرك مقدمة اللهب ببطء إلى الأمام. تتم مراقبة عملية الحرق والتحكم فيها عن كثب من خلال تنظيم الهواء أو الغاز المحقون.

حقن البخار

الحقن بالبخار ، أو الغمر بالبخار ، هو طريقة استرداد حراري تسخن النفط الخام الثقيل وتخفض لزوجته عن طريق حقن بخار فائق السخونة في أدنى طبقة من الخزان الضحل نسبيًا. يُحقن البخار على مدار فترة تتراوح من 10 إلى 14 يومًا ، ويتم إغلاق البئر لمدة أسبوع آخر أو نحو ذلك للسماح للبخار بتسخين الخزان تمامًا. في الوقت نفسه ، تؤدي الحرارة المتزايدة إلى زيادة غازات المكمن ، وبالتالي زيادة الضغط في الخزان. ثم يعاد فتح البئر ويتدفق النفط الخام الأقل لزوجة إلى البئر. تقوم طريقة أحدث بحقن بخار منخفض الحرارة عند ضغط منخفض إلى أقسام أكبر من منطقتين أو ثلاث مناطق أو أكثر في وقت واحد ، مما يؤدي إلى تطوير "صندوق بخار" يقوم بضغط الزيت في كل منطقة. يوفر هذا تدفقًا أكبر للزيت إلى السطح ، مع استخدام بخار أقل.

عمليات إنتاج ومعالجة الغاز الطبيعي

هناك نوعان من الآبار المنتجة للغاز الطبيعي. تنتج آبار الغاز الرطب غازًا يحتوي على سوائل مذابة ، وتنتج آبار الغاز الجاف غازًا لا يمكن تسييله بسهولة

بعد سحب الغاز الطبيعي من آبار الإنتاج ، يتم إرساله إلى مصانع الغاز لمعالجته. تتطلب معالجة الغاز معرفة كيفية تفاعل درجة الحرارة والضغط وتأثيرها على خصائص كل من السوائل والغازات. تتعامل جميع مصانع معالجة الغاز تقريبًا مع الغازات التي هي عبارة عن خليط من جزيئات الهيدروكربون المختلفة. الغرض من معالجة الغاز هو فصل هذه الغازات إلى مكونات ذات تركيبة متشابهة من خلال عمليات مختلفة مثل الامتصاص والتجزئة والتدوير ، بحيث يمكن نقلها واستخدامها من قبل المستهلكين.

عمليات الامتصاص

يتضمن الامتصاص ثلاث خطوات معالجة: الاسترداد والإزالة والفصل.

الانتعاش.

يزيل الغازات المتبقية غير المرغوب فيها وبعض غاز الميثان عن طريق الامتصاص من الغاز الطبيعي. يحدث الامتصاص في وعاء التدفق المعاكس ، حيث يدخل غاز البئر إلى قاع الوعاء ويتدفق إلى الأعلى عبر زيت الامتصاص الذي يتدفق إلى أسفل. يكون زيت الامتصاص "خفيفًا" عند دخوله إلى الجزء العلوي من الإناء ، و "غنيًا" لأنه يترك قاع الإناء لأنه يمتص الهيدروكربونات المرغوبة من الغاز. يُطلق على الغاز الذي يخرج من الجزء العلوي من الوحدة اسم "الغاز المتبقي".

يمكن أيضًا أن يتم الامتصاص عن طريق التبريد. يتم استخدام الغاز المتبقي للتبريد المسبق للغاز الداخل ، والذي يمر بعد ذلك عبر وحدة مبرد غاز عند درجات حرارة من 0 إلى -40 درجة مئوية. يُضخ زيت الامتصاص الصافي خلال مبرد الزيت ، قبل ملامسته للغاز البارد في وحدة الامتصاص. تستخدم معظم المصانع البروبان كمبرد في وحدات التبريد. يتم حقن الجليكول مباشرة في تيار الغاز الداخل ليختلط مع أي ماء في الغاز لمنع التجمد وتكوين الهيدرات. يُفصل خليط الماء والجليكول عن بخار الهيدروكربون والسائل في فاصل الجليكول ، ثم يعاد تركيزه عن طريق تبخير الماء في وحدة إعادة التوليد.

إزالة.

الخطوة التالية في عملية الامتصاص هي الإزالة أو إزالة الميثان. تتم إزالة الميثان المتبقي من الزيت الغني في محطات استعادة الإيثان. عادة ما تكون هذه عملية من مرحلتين ، والتي ترفض أولاً ما لا يقل عن نصف غاز الميثان من الزيت الغني عن طريق تقليل الضغط وزيادة درجة الحرارة. يحتوي الزيت الغني المتبقي عادةً على ما يكفي من الإيثان والبروبان لجعل إعادة الامتصاص مرغوبة. إذا لم يتم بيعه ، فسيتم استخدام الغاز العلوي كوقود للمصنع أو كمشبع مسبق ، أو يتم إعادة تدويره إلى الغاز الداخل في جهاز الامتصاص الرئيسي.

انفصال.

الخطوة الأخيرة في عملية الامتصاص ، التقطير ، تستخدم الأبخرة كوسيط لتجريد الهيدروكربونات المرغوبة من زيت الامتصاص الغني. تستخدم اللقطات المبللة الأبخرة البخارية كوسيط للتعرية. في المقطورات الجافة ، يتم استخدام أبخرة الهيدروكربون ، الناتجة عن التبخير الجزئي للزيت الساخن الذي يتم ضخه عبر مرجل إعادة الغلي ، كوسيط فصل. لا يزال يتحكم في نقطة الغليان النهائية والوزن الجزيئي للزيت الصافي ، ونقطة غليان مزيج المنتج الهيدروكربوني النهائي.

عمليات أخرى

تجزئة.

هو فصل خليط الهيدروكربون المرغوب فيه من محطات الامتصاص إلى منتجات محددة وفردية ونقية نسبيًا. يكون التجزئة ممكنًا عندما يكون للسائلين ، المسمى المنتج العلوي والمنتج السفلي ، نقاط غليان مختلفة. تتكون عملية التجزئة من ثلاثة أجزاء: برج لفصل المنتجات ، ومرجل لتسخين المدخلات ومكثف لإزالة الحرارة. يحتوي البرج على وفرة من الصواني بحيث يحدث الكثير من البخار والسائل. تحدد درجة حرارة مرجل إعادة الغلي تكوين المنتج السفلي.

استرداد الكبريت.

يجب إزالة كبريتيد الهيدروجين من الغاز قبل شحنه للبيع. يتم تحقيق ذلك في مصانع استخلاص الكبريت.

دراجات الغاز.

إن تدوير الغاز ليس وسيلة للحفاظ على الضغط ولا طريقة ثانوية للاسترداد ، ولكنه طريقة استرداد محسنة تستخدم لزيادة إنتاج سوائل الغاز الطبيعي من مكامن "الغاز الرطب". بعد إزالة السوائل من "الغاز الرطب" في محطات التدوير ، يتم إرجاع "الغاز الجاف" المتبقي إلى الخزان من خلال آبار الحقن. عندما يعاد "الغاز الجاف" تدويره عبر الخزان فإنه يمتص المزيد من السوائل. تتكرر دورات الإنتاج والمعالجة وإعادة التدوير حتى تتم إزالة جميع السوائل القابلة للاسترداد من المكمن ويبقى "الغاز الجاف" فقط.

تطوير الموقع لانتاج حقول النفط والغاز

مطلوب تطوير الموقع على نطاق واسع لجلب حقل نفط أو غاز جديد إلى الإنتاج. قد يكون الوصول إلى الموقع مقيدًا أو مقيدًا بالظروف المناخية والجغرافية. تشمل المتطلبات النقل ؛ اعمال بناء؛ الصيانة والإسكان والمرافق الإدارية ؛ معدات فصل النفط والغاز والمياه ؛ نقل النفط الخام والغاز الطبيعي ؛ مرافق التخلص من المياه والنفايات ؛ والعديد من الخدمات والمرافق وأنواع المعدات الأخرى. معظم هذه الأشياء غير متوفرة بسهولة في الموقع ويجب توفيرها من قبل شركة الحفر أو الشركة المنتجة أو بواسطة مقاولين خارجيين.

أنشطة المقاول

عادة ما يتم استخدام المقاولين من قبل شركات التنقيب عن النفط والغاز والشركات المنتجة لتقديم بعض أو كل الخدمات الداعمة التالية المطلوبة للحفر وتطوير الحقول المنتجة:

  • إعداد الموقع - تنظيف الفرشاة ، وإنشاء الطرق ، والمنحدرات والممرات ، والجسور ، ومناطق هبوط الطائرات ، والمرافئ البحرية ، والأرصفة ، والأرصفة ، والهبوط
  • التركيب والتركيب - معدات الحفر ، الطاقة والمرافق ، الخزانات وخطوط الأنابيب ، الإسكان ، مباني الصيانة ، الجراجات ، الهناجر ، مباني الخدمات والإدارة
  • العمل تحت الماء - تركيب وفحص وإصلاح وصيانة المعدات والهياكل تحت الماء
  • الصيانة والإصلاح - معدات الحفر والإنتاج الصيانة الوقائية والمركبات والقوارب والآلات والمباني
  • خدمات العقود - خدمة الطعام ؛ التدبير المنزلي؛ حماية وأمن المرافق والمحيطات ؛ أنشطة الحراسة والترفيه والدعم ؛ تخزين وتوزيع معدات الحماية وقطع الغيار والإمدادات التي تستخدم لمرة واحدة
  • الهندسة والتقنية - الاختبارات والتحليلات ، وخدمات الكمبيوتر ، والتفتيش ، والمختبرات ، والتحليل غير المدمر ، وتخزين المتفجرات ومناولتها ، والحماية من الحرائق ، والتصاريح ، والبيئية والطبية والصحية ، والنظافة الصناعية والسلامة والاستجابة للانسكاب
  • الخدمات الخارجية - الهاتف والراديو والتلفزيون والصرف الصحي والقمامة
  • معدات النقل ومناولة المواد - الطائرات والمروحيات والخدمات البحرية ومعدات البناء الثقيلة ومعدات مناولة المواد

 

Utilities

سواء كانت عمليات الاستكشاف والحفر والإنتاج تتم على الأرض أو في البحر ، فإن الطاقة والكهرباء الخفيفة وغيرها من مرافق الدعم مطلوبة ، بما في ذلك:

  • توليد الطاقة - الغاز والكهرباء والبخار
  • المياه - إمداد المياه العذبة وتنقيتها ومعالجتها ومياه المعالجة
  • الصرف الصحي والصرف الصحي - معالجة مياه الأمطار ، ومعالجة الصرف الصحي ، ومعالجة مياه الصرف الصحي (الزيتية) والتخلص منها
  • الاتصالات - الهاتف والراديو والتلفزيون والكمبيوتر والاتصالات عبر الأقمار الصناعية
  • المرافق - الإضاءة والتدفئة والتهوية والتبريد.

 

ظروف العمل والصحة والسلامة

عادة ما يشتمل العمل في منصات الحفر على طاقم مكون من 6 أشخاص على الأقل (أساسي وثانوي الحفارين، ثلاثة مساعدين أو مساعدين (العنيفون) و رأس القطة شخص) يقدم تقاريره إلى مشرف الموقع أو رئيس العمال (مسئول الحفر) المسؤول عن تقدم الحفر. يتحمل عمال الحفر الأساسي والثانوي المسؤولية الكاملة عن عمليات الحفر والإشراف على طاقم الحفر خلال نوبات عملهم. يجب أن يكون عمال الحفر على دراية بقدرات وقيود أطقمهم ، حيث لا يمكن أن يتقدم العمل إلا بالسرعة التي يتقدم بها أبطأ أفراد الطاقم.

يتم تثبيت الحفارين المساعدين على المنصة لتشغيل المعدات وقراءة الأدوات وإجراء أعمال الصيانة والإصلاح الروتينية. يُطلب من الشخص ذو الرأس القاعدي الصعود بالقرب من قمة برج الحفر عند إدخال أنبوب الحفر أو سحبه من فتحة البئر والمساعدة في تحريك أقسام الأنبوب داخل وخارج المكدس. أثناء الحفر ، يقوم شخص الكاثود أيضًا بتشغيل مضخة الطين وتقديم المساعدة العامة لطاقم الحفر.

يجب تدريب الأشخاص الذين يقومون بتجميع ، ووضع ، وتفريغ ، واستخراج مسدسات التثقيب ، وعلى دراية بمخاطر المتفجرات ، ومؤهلين للتعامل مع المتفجرات ، وسلك التمهيدي ، وأغطية التفجير. يشمل الموظفون الآخرون الذين يعملون في حقول النفط وحولها الجيولوجيين والمهندسين والميكانيكيين والسائقين وموظفي الصيانة والكهربائيين ومشغلي خطوط الأنابيب والعمال.

يتم حفر الآبار على مدار الساعة ، إما في نوبات 8 أو 12 ساعة ، ويتطلب العمال خبرة كبيرة ومهارة وقدرة على التحمل لتلبية المتطلبات البدنية والعقلية الصارمة للوظيفة. قد يؤدي زيادة عدد أفراد الطاقم إلى وقوع حادث أو إصابة خطيرة. يتطلب الحفر عملاً جماعيًا وثيقًا وتنسيقًا لإنجاز المهام بطريقة آمنة وفي الوقت المناسب. بسبب هذه المتطلبات وغيرها ، يجب مراعاة معنويات العمال وصحتهم وسلامتهم. تعتبر فترات الراحة والاسترخاء الكافية ، والطعام المغذي ، والنظافة المناسبة وأماكن المعيشة ، بما في ذلك تكييف الهواء في المناخات الحارة والرطبة والتدفئة في المناطق ذات الطقس البارد ، ضرورية.

تشمل المخاطر المهنية الأساسية المرتبطة بعمليات الاستكشاف والإنتاج الأمراض الناتجة عن التعرض للعناصر الجغرافية والمناخية ، والإجهاد الناجم عن السفر لمسافات طويلة فوق الماء أو التضاريس الوعرة ، والإصابة الشخصية. قد تنجم المشاكل النفسية عن العزلة المادية للمواقع الاستكشافية وبعدها عن المعسكرات الأساسية وفترات العمل الممتدة المطلوبة على منصات الحفر البحرية وفي المواقع البرية البعيدة. يتم تغطية العديد من المخاطر الأخرى الخاصة بالعمليات البحرية ، مثل الغوص تحت الماء ، في مكان آخر من هذا موسوعة.

يعد العمل في الخارج أمرًا خطيرًا في جميع الأوقات ، سواء أثناء العمل أو خارجه. لا يستطيع بعض العمال التعامل مع ضغوط العمل في الخارج بوتيرة متطلبة ، لفترات طويلة من الزمن ، في ظل حجز نسبي وخاضع لظروف بيئية متغيرة باستمرار. تشمل علامات الإجهاد لدى العمال التهيج غير العادي ، وعلامات أخرى للاضطراب العقلي ، والإفراط في شرب الخمر أو التدخين ، وتعاطي المخدرات. تم الإبلاغ عن مشاكل الأرق ، والتي قد تتفاقم بسبب المستويات العالية من الاهتزاز والضوضاء ، من قبل العمال على المنصات. قد يقلل التآخي بين العمال والإجازات المتكررة على الشاطئ من التوتر. يعد دوار البحر والغرق ، وكذلك التعرض لظروف الطقس القاسية ، من الأخطار الأخرى في الأعمال البحرية.

تنجم الأمراض مثل أمراض الجهاز التنفسي عن التعرض للمناخات القاسية أو العدوى أو الأمراض الطفيلية في المناطق التي تتوطن فيها هذه الأمراض. على الرغم من أن العديد من هذه الأمراض لا تزال بحاجة إلى دراسة وبائية في عمال الحفر ، فمن المعروف أن عمال النفط قد عانوا من التهاب حوائط المفصل في الكتف والكتف والتهاب اللقيمة العضدي والتهاب المفاصل في العمود الفقري العنقي والتهاب الأعصاب في الأطراف العلوية. إن احتمالية الإصابة بالأمراض نتيجة التعرض للضوضاء والاهتزاز موجودة أيضًا في عمليات الحفر. يبدو أن شدة وتواتر هذه الأمراض المرتبطة بالحفر تتناسب مع طول الخدمة والتعرض لظروف العمل المعاكسة (Duck 1983 ؛ Ghosh 1983 ؛ Montillier 1983).

قد تنجم الإصابات أثناء العمل في أنشطة الحفر والإنتاج عن العديد من الأسباب ، بما في ذلك الانزلاق والسقوط ، ومناولة الأنابيب ، وأنابيب الرفع والمعدات ، وإساءة استخدام الأدوات ، وسوء استخدام المتفجرات. قد تكون الحروق ناتجة عن مواد كيميائية تحتوي على البخار أو النار أو الأحماض أو الطين مثل هيدروكسيد الصوديوم. قد ينتج التهاب الجلد وإصابات الجلد عن التعرض للزيوت الخام والمواد الكيميائية.

توجد إمكانية للتعرض الحاد والمزمن لمجموعة واسعة من المواد والمواد الكيميائية غير الصحية الموجودة في عمليات التنقيب عن النفط والغاز وإنتاجهما. يتم سرد بعض المواد الكيميائية والمواد التي قد تكون موجودة بكميات خطرة في الجدول 2 وتشمل:

  • النفط الخام والغاز الطبيعي وغاز كبريتيد الهيدروجين أثناء الحفر والتفجير
  • المعادن الثقيلة والبنزين والملوثات الأخرى الموجودة في الخام
  • الأسبستوس والفورمالديهايد وحمض الهيدروكلوريك والمواد الكيميائية والمواد الخطرة الأخرى
  • المواد المشعة التي تحدث عادة (NORMs) والمعدات ذات المصادر المشعة.

 

السلامة

يتم الحفر والإنتاج في جميع أنواع المناخ وتحت ظروف جوية متفاوتة ، من الغابات الاستوائية والصحاري إلى القطب الشمالي المتجمد ، ومن الأراضي الجافة إلى بحر الشمال. يتعين على أطقم الحفر العمل في ظروف صعبة ، حيث تخضع للضوضاء والاهتزاز والطقس العاصف والمخاطر المادية والأعطال الميكانيكية. عادة ما تكون المنصة والطاولة الدوارة والمعدات زلقة وتهتز من المحرك وعملية الحفر ، مما يتطلب من العمال القيام بحركات متعمدة ودقيقة. يوجد خطر الانزلاق والسقوط من المرتفعات عند تسلق منصة الحفر والرافعة ، وهناك خطر التعرض للنفط الخام والغاز والطين وأبخرة عوادم المحرك. تتطلب عملية الفصل السريع ثم إعادة توصيل أنبوب الحفر تدريبًا ومهارة ودقة من قبل العمال حتى يتم القيام بها بأمان مرة بعد مرة.

يتعين على أطقم البناء والحفر والإنتاج العاملة في الخارج مواجهة نفس المخاطر التي تواجه أطقم العمل على الأرض ، ومع المخاطر الإضافية الخاصة بالعمل البحري. وتشمل هذه إمكانية انهيار المنصة في البحر وأحكام إجراءات الإخلاء المتخصصة ومعدات النجاة في حالة الطوارئ. هناك اعتبار آخر مهم عند العمل في الخارج وهو الحاجة إلى كل من الغوص في أعماق البحار والمياه الضحلة لتركيب المعدات وصيانتها وفحصها.

حريق وانفجار

هناك دائمًا خطر حدوث انفجار عند ثقب بئر ، مع إطلاق غاز أو بخار سحابة ، متبوعًا بانفجار وحريق. توجد احتمالية إضافية لحدوث حريق وانفجار في عمليات معالجة الغاز.

يجب تقييم عمال المنصة البحرية وحفارة الحفر بعناية بعد إجراء فحص جسدي شامل. يتطلب اختيار أفراد الطاقم البحري الذين لديهم تاريخ أو دليل على أمراض الرئة أو القلب والأوعية الدموية أو الأمراض العصبية والصرع والسكري والاضطرابات النفسية وإدمان المخدرات أو الكحول دراسة متأنية. نظرًا لأنه يُتوقع من العمال استخدام معدات حماية الجهاز التنفسي ، وخاصة أولئك المدربين والمجهزين لمكافحة الحرائق ، يجب تقييمهم جسديًا وعقليًا للتحقق من قدرتهم على تنفيذ هذه المهام. يجب أن يتضمن الفحص الطبي تقييمًا نفسيًا يعكس متطلبات الوظيفة المعينة.

يجب أن تتضمن الخدمات الطبية الطارئة على منصات الحفر البحرية ومنصات الإنتاج أحكامًا لمستوصف أو عيادة صغيرة ، يعمل بها ممارس طبي مؤهل على متن السفينة في جميع الأوقات. سيتم تحديد نوع الخدمة الطبية المقدمة من خلال مدى توفر الخدمات الداخلية المتاحة والمسافة والجودة. قد يتم الإجلاء عن طريق السفن أو المروحية ، أو قد يسافر الطبيب إلى المنصة أو يقدم المشورة الطبية عن طريق الراديو إلى الممارس الموجود على متن الطائرة ، عند الحاجة. قد يتم وضع سفينة طبية حيث يعمل عدد من المنصات الكبيرة في منطقة صغيرة ، مثل بحر الشمال ، لتكون متاحة بسهولة أكبر ولتقديم الخدمة بسرعة لعامل مريض أو مصاب.

يجب أيضًا إعطاء الأشخاص الذين لا يعملون في الواقع في منصات الحفر أو منصات الحفر فحوصات طبية قبل التوظيف وفحوصات طبية دورية ، خاصة إذا تم توظيفهم للعمل في مناخات غير طبيعية أو في ظل ظروف قاسية. يجب أن تأخذ هذه الاختبارات في الاعتبار المتطلبات الجسدية والنفسية للوظيفة.

الحماية الشخصية

يجب تنفيذ برنامج مراقبة الصحة المهنية وأخذ العينات ، بالاقتران مع برنامج المراقبة الطبية ، من أجل التقييم المنتظم لمدى وتأثير التعرضات الخطرة للعمال. يجب مراقبة الأبخرة القابلة للاشتعال والتعرضات السامة ، مثل كبريتيد الهيدروجين ، أثناء عمليات الاستكشاف والحفر والإنتاج. عمليا لا يوجد تعرض لـ H.2يجب السماح بـ S ، خاصة على المنصات البحرية. تتمثل إحدى الطرق الفعالة للتحكم في التعرض في استخدام طين حفر مرجح بشكل صحيح للحفاظ على H2S من دخول البئر وإضافة مواد كيميائية إلى الوحل لتحييد أي H محاصر2يجب تدريب جميع العمال على التعرف على وجود H.2ق واتخاذ تدابير وقائية فورية لتقليل احتمالية التعرض للمواد السامة والانفجارات.

ينبغي أن يتوافر لدى الأشخاص المنخرطين في أنشطة الاستكشاف والإنتاج معدات الحماية الشخصية المناسبة ويستخدمونها بما في ذلك:

  • حماية الرأس (القبعات الصلبة والبطانات المقاومة للعوامل الجوية)
  • قفازات (مقاومة للزيت ، قفازات عمل مانعة للانزلاق ، عازلة للحريق أو حرارية عند الحاجة)
  • حماية الذراع (الأكمام الطويلة أو القفازات الواقية من الزيت)
  • حماية القدم والساق (أحذية أمان مقاومة للعوامل الجوية ومقاومة للزيت مع أصابع فولاذية ونعال غير قابلة للانزلاق)
  • حماية العين والوجه (نظارات السلامة ، والنظارات الواقية ، وواقي الوجه لمعالجة الأحماض)
  • حماية الجلد من الحرارة والبرودة (مرهم واقي من الشمس وأقنعة للوجه في الطقس البارد)
  • الملابس المناخية والمقاومة للعوامل الجوية (سترات ، معدات المطر)
  • عند الاقتضاء ، معدات مكافحة الحرائق والملابس المقاومة للهب والمآزر أو البدلات المقاومة للأحماض.

 

عادة ما يتم ضغط غرف التحكم وأماكن المعيشة والأماكن الأخرى على المنصات البحرية الكبيرة لمنع دخول الأجواء الضارة ، مثل غاز كبريتيد الهيدروجين ، والذي قد ينطلق عند الاختراق أو في حالات الطوارئ. قد تكون هناك حاجة لحماية الجهاز التنفسي في حالة فشل الضغط ، وعندما يكون هناك احتمال التعرض للغازات السامة (كبريتيد الهيدروجين) ، أو الخنق (النيتروجين ، وثاني أكسيد الكربون) ، والأحماض (فلوريد الهيدروجين) أو ملوثات الغلاف الجوي الأخرى عند العمل خارج المناطق المضغوطة .

عند العمل بالقرب من الآبار الجوفية / الحرارية الأرضية ، يجب مراعاة القفازات المعزولة والبدلات الواقية من الحرارة والبخار بالكامل مع هواء التنفس ، حيث يمكن أن يتسبب ملامسة البخار والأبخرة الساخنة في حروق في الجلد والرئتين.

يجب استخدام أحزمة الأمان وشريان الحياة عند السير على ممرات المشاة والممرات ، خاصة على المنصات البحرية وفي الطقس العاصف. عند تسلق الحفارات والرافعات ، يجب استخدام أحزمة الأمان وشريان الحياة مع ثقل موازن متصل. غالبًا ما تُستخدم سلال الأفراد ، التي تحمل أربعة أو خمسة عمال يرتدون أجهزة تعويم شخصية ، لنقل أطقم العمل بين القوارب والمنصات البحرية أو منصات الحفر. وسيلة أخرى للنقل هي "الحبال المتأرجحة". يتم تعليق الحبال المستخدمة في التأرجح من القوارب إلى المنصات مباشرة فوق حافة هبوط القارب ، بينما يجب أن تتدلى الحبال من المنصات إلى القوارب 3 أو 4 أقدام من الحافة الخارجية.

يعد توفير مرافق الغسيل لكل من العمال والملابس واتباع ممارسات النظافة المناسبة من التدابير الأساسية للسيطرة على التهاب الجلد والأمراض الجلدية الأخرى. عند الحاجة ، ينبغي النظر في محطات غسل العيون في حالات الطوارئ والاستحمام الآمن.

تدابير حماية السلامة

تستخدم أنظمة إغلاق سلامة منصات النفط والغاز أجهزة وشاشات مختلفة لاكتشاف التسريبات والحرائق والتمزقات والظروف الخطرة الأخرى ، وتنشيط الإنذارات وإيقاف العمليات في تسلسل منطقي مخطط له. عند الحاجة نظرًا لطبيعة الغاز أو طرق الاختبار الخام غير المدمرة ، مثل الموجات فوق الصوتية أو التصوير الشعاعي أو الجسيمات المغناطيسية أو عمليات اختراق الصبغة السائلة أو الفحص البصري ، يجب استخدامها لتحديد مدى تآكل الأنابيب وأنابيب التسخين والمعالجات والسفن المستخدمة في إنتاج ومعالجة النفط الخام والمكثفات والغاز.

تعمل صمامات الإغلاق الآمنة السطحية وتحت السطحية على حماية المنشآت البرية والآبار الفردية في المياه الضحلة ومنصات الحفر والإنتاج في المياه العميقة متعددة الآبار ، ويتم تنشيطها تلقائيًا (أو يدويًا) في حالة نشوب حريق وتغيرات ضغط حرجة ، فشل ذريع في رأس البئر أو حالات الطوارئ الأخرى. كما أنها تستخدم لحماية آبار الحقن الصغيرة وآبار الرفع بالغاز.

يعتبر فحص الرافعات والأوناش والبراميل والحبال السلكية والملحقات ذات الصلة والعناية بها أحد اعتبارات السلامة المهمة في الحفر. يعتبر سقوط سلسلة أنابيب داخل البئر حادثًا خطيرًا قد يؤدي إلى فقد البئر. يمكن أن تحدث الإصابات والوفيات في بعض الأحيان عندما يصطدم الأفراد بحبل سلكي ينكسر أثناء التوتر. يعتمد التشغيل الآمن لجهاز الحفر أيضًا على أعمال السحب التي يتم صيانتها بسلاسة ، والتي يتم صيانتها جيدًا ، مع أنظمة الكبح وأنظمة الكبح المعدلة بشكل صحيح. عند العمل على الأرض ، احتفظ بالرافعات على مسافة آمنة من خطوط الطاقة الكهربائية.

يجب أن يكون التعامل مع المتفجرات أثناء عمليات الاستكشاف والحفر تحت سيطرة شخص مؤهل بشكل خاص. تتضمن بعض احتياطات السلامة التي يجب مراعاتها أثناء استخدام مسدس التثقيب ما يلي:

  • لا تضرب مطلقًا أو تسقط مسدسًا محملًا أو تسقط الأنابيب أو المواد الأخرى على مسدس محمل.
  • قم بإخلاء خط النار وإخلاء الأفراد غير الضروريين من أرضية منصة الحفر والأرضية السفلية حيث يتم إنزال مسدس التثقيب إلى حفرة البئر واستعادته منها.
  • التحكم في العمل على رأس البئر أو حوله أثناء وجود البندقية في البئر.
  • تقييد استخدام أجهزة الراديو وحظر اللحام بالقوس الكهربائي أثناء توصيل المسدس بالكابل لمنع التفريغ من نبضة كهربائية غير مقصودة.

 

يعد تخطيط ودورات التأهب للطوارئ أمرًا مهمًا لسلامة العمال في حفارات النفط والغاز وحفارات الإنتاج والمنصات البحرية. يجب تقييم كل نوع مختلف من حالات الطوارئ المحتملة (على سبيل المثال ، حريق أو انفجار ، انبعاث غازات قابلة للاشتعال أو سامة ، ظروف مناخية غير معتادة ، عمال في البحر ، والحاجة إلى التخلي عن منصة) ووضع خطط استجابة محددة. يحتاج العمال إلى تدريبهم على الإجراءات الصحيحة الواجب اتخاذها في حالات الطوارئ ، وإلمامهم بالمعدات التي سيتم استخدامها.

تعتبر سلامة طائرات الهليكوبتر وبقائها في حالة سقوطها في الماء من الاعتبارات المهمة لعمليات المنصة البحرية والتأهب للطوارئ. يجب على الطيارين والركاب ارتداء أحزمة المقاعد ، وعند الاقتضاء ، معدات النجاة أثناء الطيران. يجب ارتداء سترات النجاة في جميع الأوقات ، أثناء الطيران وعند الانتقال من طائرة هليكوبتر إلى منصة أو سفينة. يجب الانتباه بعناية لإبقاء الأجسام والمواد تحت مسار الشفرة الدوارة عند الدخول أو المغادرة أو العمل حول طائرة هليكوبتر.

يعد تدريب كل من العاملين في البر والبحر أمرًا ضروريًا لعملية آمنة. يجب أن يُطلب من العمال حضور اجتماعات السلامة المجدولة بانتظام ، والتي تغطي كلاً من الموضوعات الإلزامية وغيرها. تم سن اللوائح القانونية من قبل الوكالات الحكومية ، بما في ذلك إدارة السلامة والصحة المهنية الأمريكية ، وخفر السواحل الأمريكي للعمليات البحرية ، وما يعادلها في المملكة المتحدة والنرويج وأماكن أخرى ، والتي تنظم سلامة وصحة عمال الاستكشاف والإنتاج ، في البر والبحر. مدونة قواعد ممارسات منظمة العمل الدولية السلامة والصحة في إنشاء المنشآت البحرية الثابتة في صناعة البترول (1982) يقدم التوجيه في هذا المجال. معهد البترول الأمريكي لديه عدد من المعايير والممارسات الموصى بها التي تغطي السلامة والصحة المتعلقة بأنشطة الاستكشاف والإنتاج.

تدابير الحماية والوقاية من الحرائق

تعتبر الوقاية من الحرائق والحماية منها ، خاصة على منصات الحفر البحرية ومنصات الإنتاج ، عنصرًا مهمًا في سلامة العمال والعمليات المستمرة. يجب تدريب العمال وتعليمهم للتعرف على مثلث النار ، كما تمت مناقشته في نار الفصل ، حيث ينطبق على السوائل الهيدروكربونية القابلة للاشتعال والقابلة للاشتعال والغازات والأبخرة والمخاطر المحتملة للحرائق والانفجارات. يعد الوعي بالوقاية من الحرائق أمرًا ضروريًا ويتضمن معرفة مصادر الاشتعال مثل اللحام واللهب المكشوف ودرجات الحرارة المرتفعة والطاقة الكهربائية والشرر الثابت والمتفجرات والمؤكسدات والمواد غير المتوافقة.

يتم استخدام كل من أنظمة الحماية من الحرائق السلبية والفعالة في البر والبحر.

  • تشمل الأنظمة السلبية مقاومة الحريق والتخطيط والتباعد وتصميم المعدات والتصنيف الكهربائي والصرف.
  • يتم تثبيت أجهزة الكشف وأجهزة الاستشعار التي تعمل على تنشيط أجهزة الإنذار ، ويمكنها أيضًا تنشيط أنظمة الحماية التلقائية ، عند اكتشاف الحرارة أو اللهب أو الدخان أو الغاز أو الأبخرة.
  • تشمل الحماية النشطة من الحرائق أنظمة مياه الحريق ، وإمدادات مياه الحرائق ، والمضخات ، والصنابير ، والخراطيم ، وأنظمة الرش الثابتة ؛ أنظمة آلية كيميائية جافة وطفايات يدوية ؛ أنظمة الهالون وثاني أكسيد الكربون للمناطق المحصورة أو المغلقة مثل غرف التحكم وغرف الكمبيوتر والمختبرات ؛ وأنظمة المياه الرغوية.

 

يجب تدريب وتجهيز الموظفين الذين يُتوقع منهم مكافحة الحرائق ، من الحرائق الصغيرة في المراحل الأولية إلى الحرائق الكبيرة في الأماكن المغلقة ، مثل المنصات البحرية. يحتاج العمال المعينون كقادة لفرق الإطفاء وقادة الحوادث إلى قدرات قيادية وتدريب متخصص إضافي في تقنيات مكافحة الحرائق ومكافحة الحرائق المتقدمة.

حماية البيئة

المصادر الرئيسية لتلوث الهواء والماء والأرض في إنتاج النفط والغاز الطبيعي هي من تسرب النفط أو تسرب الغاز على الأرض أو البحر ، وكبريتيد الهيدروجين الموجود في النفط والغاز المتسرب إلى الغلاف الجوي ، والمواد الكيميائية الخطرة الموجودة في طين الحفر الذي يلوث المياه أو الأرض ومنتجات الاحتراق لحرائق آبار النفط. كانت الآثار الصحية العامة المحتملة لاستنشاق جسيمات الدخان من حرائق حقول النفط على نطاق واسع مصدر قلق كبير منذ حرائق آبار النفط التي حدثت في الكويت خلال حرب الخليج العربي في عام 1991.

تشمل ضوابط التلوث عادة ما يلي:

  • فواصل API وغيرها من مرافق معالجة المياه والنفايات
  • التحكم في الانسكاب ، بما في ذلك أذرع التسرب على الماء
  • احتواء الانسكاب والسدود والصرف للتحكم في انسكاب الزيت وتحويل المياه الزيتية إلى مرافق المعالجة.

 

يتم إجراء نمذجة تشتت الغاز للتأكد من المنطقة المحتملة التي ستتأثر بسحابة من الغازات السامة أو القابلة للاشتعال أو البخار المتسرب. يتم إجراء دراسات منسوب المياه الجوفية لإبراز أقصى مدى لتلوث المياه في حالة حدوث تلوث بالزيت.

يجب تدريب العمال وتأهيلهم لتقديم استجابة الإسعافات الأولية للتوسط في حالات الانسكاب والتسرب. عادة ما يتم إشراك المقاولين المتخصصين في معالجة التلوث لإدارة الاستجابات للانسكابات الكبيرة ومشاريع المعالجة.

 

الرجوع

عرض 39901 مرات آخر تعديل ليوم الثلاثاء، 13 سبتمبر 2011 18: 02

"إخلاء المسؤولية: لا تتحمل منظمة العمل الدولية المسؤولية عن المحتوى المعروض على بوابة الويب هذه والذي يتم تقديمه بأي لغة أخرى غير الإنجليزية ، وهي اللغة المستخدمة للإنتاج الأولي ومراجعة الأقران للمحتوى الأصلي. لم يتم تحديث بعض الإحصائيات منذ ذلك الحين. إنتاج الطبعة الرابعة من الموسوعة (4). "

المحتويات

مراجع التنقيب عن النفط وتوزيعه

بطة ، BW. 1983. البترول واستخراجها ونقلها بحرا. في موسوعة الصحة والسلامة المهنية ، الطبعة الثالثة. جنيف: منظمة العمل الدولية.

إدارة معلومات الطاقة. 1996. تقرير إحصاءات البترول الدولية: يناير 1996. واشنطن العاصمة: وزارة الطاقة الأمريكية

غوش ، بي. 1983. عمليات النفط البحرية. في موسوعة الصحة والسلامة المهنية ، الطبعة الثالثة. جنيف: منظمة العمل الدولية: 3-1559.

منظمة العمل الدولية. 1982. السلامة والصحة في إنشاء المنشآت البحرية الثابتة في صناعة البترول. مدونة ممارسات منظمة العمل الدولية. جنيف: منظمة العمل الدولية.

الرابطة الوطنية للحماية من الحرائق (NFPA). 1976. دليل الحماية من الحرائق ، الطبعة الرابعة عشر. كوينسي ، ماساتشوستس: NFPA.

-. 1991. دليل الحماية من الحرائق ، الطبعة 17. كوينسي ، ماساتشوستس: NFPA.

Montillier، J. 1983. الحفر والنفط والمياه. في موسوعة الصحة والسلامة المهنية ، الطبعة الثالثة. جنيف: منظمة العمل الدولية.