يعد التكسير الهيدروليكي لخزانات النفط أحد الإجراءات الرئيسية لزيادة الحقن في آبار النفط والمياه، وتلعب معدات التكسير دورا مهما في تأثير التكسير. تشمل معدات التكسير بشكل رئيسي شاحنة التكسير، شاحنة الخلاط،
مشعب خط تدفق عالي الضغط
شاحنة، شاحنة رمل، شاحنة أجهزة قياس ومعدات ذات صلة.
1. متطلبات عمليات قاع البئر لمعدات التكسير
وظيفة معدات التكسير هي استخدام شاحنة التكسير لزيادة ضغط سائل التكسر وضخه إلى التكوين، مما يؤدي إلى تكوين شقوق جديدة أو توسيع الكسور الأصلية في منطقة الإنتاج في قاع البئر. تخلط شاحنة الخلاط السائل المثبت مع سائل التكسير بنسبة معينة وتزوده بشاحنة التكسير، بحيث يدخل سائل حامل الرمل إلى التكوين، ويملأ الكسور المفتوحة، ويشكل منطقة عالية النفاذية، ويزيد من إنتاج آبار النفط ومعدل حقن آبار النفط.
وفقا لوظيفتها، يجب أن تلبي معدات التكسير المتطلبات التالية.
1. الضغط المعين والإزاحة
خزانات النفط مدفونة في تكوينات صخرية تمتد لمئات إلى آلاف الأمتار تحت الأرض. كلما كان الخزان أعمق، زاد الضغط. بالإضافة إلى ذلك، تختلف كثافات الصخور المختلفة، لذا يختلف الضغط أيضا. لذلك، يجب أن يكون لدى معدات التكسير ضغط كاف لكسر منطقة الزيت ويجب أن تصل إلى إزاحة معينة، لأن كلما زاد الإزاحة زاد نصف قطر الكسر الأكبر.
2. أداء عمل مستمر وموثوق
التكسير ليس عملية فورية. عادة ما يستغرق تكسير البئر الضحل عشرات الدقائق، بينما يستغرق تكسير البئر العميق عدة ساعات. لذلك، تعمل معدات التكسير باستمرار تحت ضغط عالي وإزاحة كبيرة. إذا تعطلت معدات التكسير، ستفشل عملية التكسير، لذا يجب أن تتمتع المعدات بموثوقية مستمرة عالية.
3. مقاومة جيدة للتآكل ومقاومة التآكل للمعدات الرئيسية
مضخة الخلاط في شاحنة الخلاط، ومضخة التكسير في شاحنة التكسير، والمعدات ذات الصلة تعمل بالسوائل التحمل للرمل والحاملة للأحماض. الرمل يتآكل أجزاء وحمض يتآكل الأجزاء. لذلك، يجب أن تتمتع الأجزاء المرتبطة بهذه المعدات بمقاومة جيدة للتآكل والتآكل لتلبية احتياجات عمليات التكسير المختلفة.
4. أداء جيد على الطرق الوعرة
تجرى عمليات التكسير في موقع البئر، حيث عادة ما تكون أسطح الطرق الرسمية غير متاحة. لذلك، يجب أن تتمتع معدات التكسير بأداء جيد على الطرق الوعرة لتتأقلم مع القيادة على أسطح طرق مختلفة.
2. شاحنة التكسير
شاحنة التكسير هي المعدات الرئيسية لتكسير المكمن. يتكون بشكل رئيسي من شاحنة الحامل، ومحرك السطح، وناقل الحركة، ومضخة التكسير، ووحدة التشغيل، ومشعب تدفق عالي الضغط.
1. شاحنة التكسير YLC-1000
تم تصميم شاحنة التكسير YLC-1000 من قبل معهد يومين لأبحاث حقول النفط وتسمى عادة شاحنة التكسير من نوع الألف. هذه الشاحنة التكسير تتكون من ثلاثة طرازات: A وB وD. تتميز بالضغط العالي، والإزاحة الكبيرة، والشوط الطويل، والهيكل البسيط، وسهولة التشغيل والاستخدام.
1) النقل
صندوق ناقل الحركة في شاحنة التكسير YLC-1000D هو هيكل تروس حلزوني أسطواني بثلاثة أعمدة وأربع سرعات مع نظام تبديل هيدروليكي وتزييت برذاذ الزيت. تشمل ميزاته هيكل أسطوانة ثنائية الاتجاه باستخدام قوابض احتكاك هيدروليكية من الصفائح؛ وبالعكس عبر صمام تزييت كهرومغناطيسي؛ وتروس متصلة بشبكة ثابتة من علبة التروس إلى صندوق التروس الكوكبي. التبديل لا يصدر صوت صدمات ويمكن تشغيله عن بعد أيضا. السرعات ومسارات النقل لكل ترس هي كما يلي:
الترس الأول: القابض السفلي مشدود إلى اليمين، والقابض العلوي مشدود يمين، عبر التروس 8-7-6-5 وصندوق التروس الكوكبي إلى مضخة التكسير. نسبة ناقل الحركة 2.083، سرعة عمود الإخراج 535 دورة في الدقيقة.
الترس الثاني: القابض السفلي مشدود يمين، والقابض العلوي متورط على اليسار، عبر التروس 8-7-3-4 وصندوق التروس الكوكبي إلى مضخة التكسير. نسبة ناقل الحركة 2.033، سرعة عمود الإخراج 738 دورة في الدقيقة.
الترس الثالث: قابض سفلي مشدود على اليسار، والقابض العلوي يمين، عبر التروس 1-2-6-5 وناقل الحركة الكوكبي إلى مضخة التكسير. نسبة ناقل الحركة 1.509، سرعة عمود الخرج 996 دورة في الدقيقة.
الترس الرابع: القابض السفلي مشدود على اليسار، والقابض العلوي متورط على اليسار، عبر التروس 1-2-3-4 وصندوق التروس الكوكبي إلى مضخة التكسير. نسبة النقل 1.039، سرعة عمود الإخراج 1372 دورة لكل دقيقة.
2) مضخة التكسير
مضخة التكسير هي مضخة مكبس أفقية بثلاث أسطوانات وتعمل بفعل واحد. مقارنة بمضخات المكبس العادية، تحتوي على الميزات التالية:
(1) عمود المرفق مصبوب بشكل متكامل ويستخدم هيكلا من أربعة دعامات، يوفر دعما مستقرا وزنا خفيفا.
(2) يستخدم قضيب التوصيل محامل منزلقة.
(3) مركز عمود المرفق أقل بمقدار 50 مم من مركز رأس العرض، لذا فإن دلالات الرأس العلوي والسفلي تتآكل بشكل متساو.
(4) المكبس ورأس التقاطع متصلان بقضيب زنبركي، مما يجعل التمركز سهلا ويمنع تآكل وربط المكبس الغريب.
(5) تستخدم أختام من نوع Y ذاتية الإغلاق عالية الضغط بين رأس المضخة ومقاعد ختم أفقية ورأسية على شكل غطاء أسطواني، مع هيكل بسيط وختم موثوق.
(6) نابض صمام الشفط مثبت بواسطة مقعد ختم أفقي لغطاء الأسطوانة، مع هيكل بسيط وسهولة في التشغيل والاستخدام.
(7) يستخدم مطاط التعبئة والصمامات مطاط بولي يوريثان، الذي يتميز بقوة عالية، ومقاومة تآكل جيدة، ومقاومة زيت جيدة ومقاومة ضغط عالية، مما يطيل عمر الخدمة.
(8) يستخدم ناقل حركة تقليل كوكبي خارج المضخة. تدخل الطاقة عبر ترس الشمس وتخرج عبر الإطار. تستخدم التروس الكوكبية محامل متدحرجة، مما يبسط الهيكل.
مبدأ عمل مضخة التكسير هو نفسه مبدأ المضخة الترددية.
في السنوات الأخيرة، ظهر هيكل جديد لمضخة تعزيز هيدروليكية بشوط طويل وتردد شوط منخفض. المبدأ العملي هو أن المكبس ذو القطر الكبير يدير المكبس صغير القطر. يتم تشغيل المكبس الكبير بواسطة سائل عالي الضغط يتم تفريغه من شاحنة تكسير عادية، ويتم التحكم في تسلسل السحب والتفريغ لسائل الطاقة بواسطة صمام تحكم. يمكن أن يصل أقصى ضغط مضخة إلى 155 ميغاباسكال، والشوط 1.534 متر، وتقلب الضغط صغير، ويمكنه ضخ السائل بنسبة رمل عالية جدا، مما يجعله مناسبا للتكسير العميق وفوق العمق في الآبار.
2. المواصفات الفنية لشاحنات التكسير الشائعة
3. شاحنة الخلاط
وظيفة شاحنة الخلاط هي سحب سائل التكسير من خزان التكسير إلى خزان الخلاط، نقل البروبانت إلى خزان الخلاط، تحريكها وخلطها، تزويد السائل المخلوط إلى شاحنة التكسير، مساعدة التزويد الإضافي، والتعاون مع شاحنة التكسير أثناء التشغيل.
1. هيكل شاحنة الخلاط
تتكون شاحنة الخلاط بشكل رئيسي من شاحنة الحامل، محرك السطح أو محرك شاحنة الحامل، ناقل الحركة، نظام تزويد السوائل، جهاز نقل الرمل، نظام الخلط، نظام التفريغ، نظام التحكم في التشغيل، والنظام المساعد.
تستخدم شاحنة الناقل شاحنة ثقيلة عالية الأداء وقوة عالية، مثل هوانغهه أو مرسيدس-بنز، ذات قدرة حمل كبيرة وقدرة قوية على الطرق الوعرة.
يعد محرك السطح المصدر الرئيسي للطاقة لأنظمة تزويد السوائل، ونقل الرمل، والخلط، والتفريغ. يجب أن تكون قوته أكبر من مجموع القوى المطلوبة من جميع الآلات العاملة. كانت شاحنات الخلاط القديمة تستخدم محركات بنزين ذات قوة منخفضة ونسبة رمل منخفضة. تستخدم شاحنات الخلاط الحالية غالبا محركات ديزل عالية القوة، مثل محرك الديزل OM403 في شاحنة الخلاط SHC60B بقوة 235 كيلوواط، أو تستخدم نفس المحرك للقيادة وتشغيل السطح، مثل شاحنة الخلاط HSC-300 بمحرك Cummins KTA-1150C-600، بقوة تشغيل 448 كيلوواط وقوة قيادة 224 كيلوواط.
يقوم نظام تزويد السوائل بسحب السائل المتكسر من خزان التكسير ويزوده بخزان الخلط. يتكون بشكل رئيسي من خراطيم وأنابيب شفط ومضخات طرد مركزي.
ينقل نظام نقل الرمل البروبنت إلى خزان الخلط. المكونات الرئيسية لها هي قادوس مدخل الرمل، وسبطانة نقل الرمل، وناقل لولبي، وجهاز قياس القياس.
يقوم نظام الخلط بخلط سائل التكسير الوارد والبروبانت بشكل موحد بنسبة معينة، ثم يزود كل شاحنة تكسير السائل الحامل للرمل عبر مضخة الرمل. يتكون بشكل رئيسي من خزان الخلط، ومضخة الرمل، وأنبوب التصريف.
يتحكم نظام التشغيل في كل آلية وفقا للأوامر.
النظام المساعد يتعامل بشكل رئيسي مع مدخلات الإضافات المختلفة.
في شاحنة الخلاط بشفط الهواء، يتم تحويل نقل الرمل باللولب الميكانيكي إلى نقل رمل بشفط هواء. مبدأه هو استخدام فعل الشفط للمروحة لخلق فراغ معين في خط الأنابيب. عندما تتجاوز سرعة الهواء سرعة ترسيب الرمل، يرفع الرمل ويحمله تدفق الهواء عبر أنبوب الشفط إلى خزان الخلاط. يتم تزويد الطاقة من محرك السطح، ثم يتم تقليلها بواسطة ناقل الحركة وتنقل إلى صندوق النقل. ثلاثة أعمدة إخراج في صندوق النقل تشغل المروحة ومضخة إمداد المياه ومضخة الرمل في نفس الوقت، وتزود سائل حمل الرمل المختلط إلى شاحنة التكسير.
2. المواصفات الفنية لشاحنة بلندر
4. معدات تكسير أخرى
بالإضافة إلى شاحنات التكسير وشاحنات الخلاط، تتطلب عمليات التكسير أيضا معدات أخرى مثل شاحنة التوازن، شاحنة الرمل، شاحنة الأجهزة وشاحنة المجمع.
1. شاحنة التوازن
تقوم شاحنة الموازنة بحقن سائل بضغط معين في حلقة الغلاف فوق المغلفة، مما يوازن جزءا من فرق الضغط عبر الباكر، ويحسن ظروف عمل الباكر، ويحمي الباكر والغلاف. يمكن أيضا استخدامه للتعامل مع حوادث مثل تكسير سدادة الرمل، أو الغسل العكسي، أو قتل الآبار بدوران عكسي.
عادة ما يتم استبدال عربة التوازن بشاحنة تثبيت. يتم اختيار نموذج شاحنة الأسمنت الذي يفي بضغط التوازن المصمم. في الممارسة الميدانية الحالية، تستخدم شاحنات الأسمنت SNC-300H للآبار الضحلة، وشاحنات الأسمنت SNC-400 لتكسير الآبار العميقة.
2. شاحنة الرمل
تنقل شاحنة الرمل البروبانت المتكسرة، مثل رمل الكوارتز، والبروبانت الخزفي، وقشرة الجوز، والكرات المعدنية، وتصب البروبانت في قادوس مدخل الرمل في شاحنة الخلاط لإكمال إضافة الرمل. عادة ما تستخدم شاحنة الرمل هيكل شاحنة ثقيلة مع خزان رمل مثبت عليه ومائل أسطوانة هيدروليكية. تشمل الوحدات الميدانية هينو، تاترا، ستاير وتيما. المواصفات الفنية لشاحنة الرمل YSC-15 هي كما يلي:
شاحنة النقل: تيما (TM) SC2830/6 × 6-45
قوة المحرك: 220 كيلوواط
سرعة المحرك: 2500 دورة في الدقيقة
سعة خزان الرمل: 10 م3
زاوية ميل خزان الرمل: 45 درجة
الحد الأدنى لارتفاع الأرض: 970 مم
زمن الرفع: 23 ثانية
الكتلة الكاملة للحمل: 2700 كجم
3. شاحنة الأجهزة
تتكون شاحنة الأجهزة من أدوات، وشاشات، وأجهزة كمبيوتر وأنظمة ذات صلة لقياس معاملات التكسير. يقيس الضغط ومعدل التدفق والتدفق التراكمي أثناء التكسير، ويقيس نسبة الرمل، ويعرض منحنيات التكسير وديناميكيات التكسير، ويحسب معلمات التكسير المختلفة. كما أنها مجهزة بمعدات اتصالات لتوصيل شاحنات التكسير وشاحنات الخلاط، لذا تسمى أيضا شاحنة قيادة التكسير. تشمل الوحدات الميدانية شاحنات شيفروليه للأجهزة من الولايات المتحدة وشاحنات هواشي للأجهزة المصنوعة في ميانيانغ، سيتشوان، الصين.
4. شاحنة مانيفولد
شاحنة المشعب هي مركبة تستخدم خصيصا لنقل مشعب التكسير الهيدروليكي. وهي مزودة بذراع هيدروليكي. بعد الوصول إلى موقع البئر، يرفع المجمع إلى الأرض لتشغيل التوصيل والتكسير. بعد العمل، يرفع المشعب مرة أخرى إلى الشاحنة لإعادته. عادة ما تستخدم شاحنة الناقل لشاحنة المجمع نفس نوع الشاحنة الثقيلة مثل شاحنة التكسير، مما يسهل الصيانة والإدارة.
