أنظمة تعبئة صهاريج النفط الخام

تعتمد تعبئة النفط الخام في الصهاريج على السلسلة الأساسية نفسها المستخدمة في أي نقطة تعبئة: مضخة وعدّاد وصمام تحكم ووصلة تعبئة. غير أن الفرق يأتي من طبيعة المائع ذاته؛ فالنفط الخام قد يحمل غازات هيدروكربونية خفيفة ذائبة، وقد يحتوي في بعض الحقول على كبريتيد الهيدروجين (H2S)، كما أن الأنواع الشمعية تفقد قابليتها للجريان في الطقس البارد، ولا تخلو أي شحنة من الرواسب والماء، ويتغير التركيب من حقل إلى آخر بل وفي الحقل نفسه مع الزمن. لذلك يحتاج نظام تعبئة النفط الخام إلى تدابير إضافية للتحكم في الغاز والأبخرة، وإدارة درجة الحرارة، وأخذ العينات، وتحديد طريقة احتساب الكمية المحمّلة.

يُشرح المسار العام لنقطة التعبئة ومكوناتها في صفحة أنظمة تعبئة الصهاريج، بينما تركّز هذه الصفحة على المتطلبات الخاصة بالنفط الخام وحده.

أين يُعبّأ النفط الخام في الصهاريج؟

يشيع نقل النفط الخام بالصهاريج في مواقع الإنتاج التي لا ترتبط بخط أنابيب أو لم يُنشأ فيها الخط بعد، ومن الحالات النموذجية:

·         خزانات المخزون في موقع الامتياز أو رأس البئر: يتجمع النفط المنتَج في خزانات الحقل ويُنقل دوريًا بالصهاريج، وتُحدَّد الكمية والجودة عند نقطة التسليم هذه.

·         منشآت الإنتاج المبكر: منشآت مؤقتة تشحن النفط بالصهاريج إلى أن يدخل خط الأنابيب الدائم الخدمة.

·         محطات التجميع والتخزين الوسيط: مواقع يُجمَع فيها النفط من عدة حقول ثم يُنقل بالصهاريج إلى المصفاة أو إلى نقطة الحقن في خط الأنابيب.

في عمليات النقل من خزانات الحقل تُقسَّم عملية القياس إلى ثلاث مناطق: منطقة الخزان، ومنطقة الانتقال، ومنطقة المقطورة. واختيار المنطقة التي تُقاس فيها الكمية يحدد مباشرة موضع العدّاد وحسّاس الحرارة ونقطة أخذ العينة في نظام التعبئة.

كيف تغيّر خواص النفط الخام تصميم التعبئة؟

خواص النفط الخام وتأثيرها في نظام التعبئة

إدارة الغاز والأبخرة وكبريتيد الهيدروجين

تنفصل المكونات الخفيفة الذائبة في النفط الخام، مثل الميثان والإيثان والبروبان والبيوتان، عندما ينخفض الضغط أو ترتفع الحرارة. ويُعدّ ضغط بخار النفط الخام خاصية فيزيائية مهمة في الشحن والتخزين والمناولة. والأبخرة التي تُزاح من المقطورة أثناء التعبئة قابلة للاشتعال وقد تُنقص الأكسجين في محيط العمل. وقد جعلت حوادث الوفاة التي وقعت أثناء القياس اليدوي وأخذ العينات من خزانات الإنتاج مسألةَ التعرض للغازات والأبخرة الهيدروكربونية أولويةً في السلامة على مستوى القطاع.

لهذا يُفضَّل في تعبئة النفط الخام نهج النظام المغلق: وصلة تعبئة محكمة، وتوجيه أبخرة تهوية المقطورة إلى نقطة مضبوطة، وإتاحة بيانات المستوى والحرارة والعينة دون أن يفتح المشغّل غطاء الخزان أو المقطورة. أما تصريف الأبخرة إلى الجو أو تجميعها أو معالجتها فتحدده تشريعات الانبعاثات المحلية ومواصفات المشروع. وفي مواقع النفط الحامض تدخل كواشف H2S الثابتة وحدود الإنذار ومناطق التجمع المخطط لها وفق اتجاه الرياح السائد ضمن نطاق نظام التعبئة.

ويؤثر انفصال الغاز كذلك في دقة القياس، إذ قد يُحتسب الغاز الحر المار في العدّاد على أنه سائل فتبدو الكمية أكبر من حقيقتها. ويحدّ من هذا الخطر الحفاظُ على الضغط عند سحب المضخة، وتركيب مُزيل الهواء/البخار عند الحاجة، وتأمين ضغط خلفي بعد العدّاد.

اللزوجة والشمع وقرار التسخين

يصعب ضخ النفوط الثقيلة والشمعية عند انخفاض الحرارة، وقد تتهلّم. ونقطة الانسكاب مؤشر على أدنى درجة حرارة يظل عندها النفط قابلًا للمناولة، وقد تُعطى على شكل نطاق حراري يتوقف على التاريخ الحراري للعينة. ويُقرَّر وجوب التسخين بدراسة نقطة الانسكاب ومنحنى اللزوجة مع الحرارة، إلى جانب مناخ الموقع وطول الخطوط وفترات التوقف بين الشحنات.

والتسخين موازنة بين أمرين: فرفع الحرارة يخفض اللزوجة لكنه يزيد تبخر المكونات الخفيفة، ولذلك تُقيَّد درجة التسخين بمتطلبات قابلية الضخ وبمقدار الأبخرة المتولدة معًا. وفي المناطق الخطرة يجب أن يكون التتبع الحراري الكهربائي مناسبًا للأجواء القابلة للانفجار، كما تُراعى حدود حرارة المحيط المسموح بها لإلكترونيات العدّاد.

الرواسب والماء وموضع أخذ العينة

تُحسب الكمية القابلة للفوترة من النفط المحمّل بعد خصم الرواسب والماء، وتُستخرج هذه النسبة من تحليل ميداني أو مخبري لعينة تؤخذ أثناء التعبئة. ولكي تكون العينة تمثيلية يجب أن يكون التيار ممزوجًا جيدًا عند نقطة أخذ العينات، وأن تُسحب العينة بما يتناسب مع التدفق طوال مدة التعبئة. وتُعرض تفاصيل الطرق في صفحة أنظمة أخذ عينات النفط الخام.

تتسبب الرمال والرواسب في تآكل الأجزاء الداخلية للمضخات والعدّادات، ويخفف تركيب مصفاة قبل العدّاد من ذلك، فيما تكشف مراقبة فرق الضغط عبرها عن الانسداد قبل أن يخفض معدل التعبئة.

طريقة تحديد الكمية

تقليديًا تُحدَّد كمية النفط المحمّل بقياس مستوى خزان الحقل قبل التعبئة وبعدها، أو بالقياس المباشر للتدفق. وفي حال القياس بالعدّاد يمكن استخدام وحدة قياس مجمّعة على خط التعبئة أو تجهيزة قياس مركّبة على الشاحنة، وفي الحالتين تدخل الحرارة والكثافة ونتيجة تحليل الرواسب والماء في الحساب. ويُناقَش اختيار العدّاد وفق اللزوجة في صفحة وحدات قياس النفط الخام، أما حساب الكمية التجارية ففي صفحة أنظمة قياس نقل ملكية النفط الخام.

الكهرباء الساكنة والمناطق الخطرة

تجري تعبئة النفط الخام في وسط قد يحتوي على أبخرة قابلة للاشتعال، لذا يُعد تأريض الصهريج والتحقق منه شرطًا مسبقًا لإشارة السماح بالتعبئة. ويحدد تصنيف المنطقة الخطرة حول نقطة التعبئة طريقة حماية المعدات الكهربائية وترتيب الكابلات. كما أن تقييد معدل التعبئة في البداية، وتجنب التعبئة بالرشّ، واستخدام إشارات منع الفيضان لحجرات المقطورة، تبقى تدابير عامة تنطبق أيضًا على أبخرة النفط الخام.

دور TLY Enerji في مشاريع تعبئة النفط الخام

بحسب نطاق المشروع، تقدّم TLY Enerji دعمًا هندسيًا لاختيار العدّادات وأجهزة قياس الحرارة والضغط وكواشف الغاز وصمامات التحكم الملائمة للنفط الخام المعني، ويمكنها تولّي توريد هذه المعدات وتركيبها وتشغيلها. وقد يشمل النطاق أيضًا دمج إشارات السماح بالتعبئة مع نظام تحكم وجمع بيانات قائم على PLC. وتُحدَّد حدود نطاق التوريد بعد توضيح الواجهات بين نقطة التعبئة وخزانات الحقل ومعالجة الأبخرة.

البيانات المطلوبة لمشروع تعبئة النفط الخام

·         تحليل النفط الخام: الكثافة، ومنحنى اللزوجة مع الحرارة، ونقطة الانسكاب، وضغط البخار، ونطاق الرواسب والماء

·         محتوى كبريتيد الهيدروجين أو ما يفيد بأن النفط حامض

·         مصدر التعبئة: خزان حقل أو منشأة إنتاج مبكر أو خزان محطة

·         نوع المقطورة وعدد حجراتها وطريقة وصلة التعبئة

·         عدد الشحنات اليومية وزمن التعبئة المستهدف

·         طريقة تحديد الكمية المفضلة: قياس مستوى الخزان أو عدّاد خط التعبئة أو قياس مركّب على الشاحنة

·         المتطلبات التشريعية المحلية لمعالجة الأبخرة والانبعاثات

·         مناخ الموقع وأدنى حرارة محيطة ومصادر الطاقة المتاحة

صفحات ذات صلة

·         الهندسة العامة لأنظمة تعبئة الصهاريج: سلسلة المضخة والعدّاد والصمام وذراع التعبئة بمعزل عن نوع المائع.

·         أنظمة أخذ عينات النفط الخام: أخذ عينات تمثيلية أثناء التعبئة لتحديد الرواسب والماء.

·         وحدات قياس النفط الخام: اختيار العدّاد والملحقات وفق اللزوجة ونسبة الماء.

·         أنظمة تفريغ صهاريج النفط الخام: تحديد الكمية الصافية عند استلام النفط المنقول بالصهاريج.

·         محطات النفط الخام: الاحتياجات العامة للقياس والنقل في منشآت النفط الخام.

أسئلة شائعة حول تعبئة النفط الخام

لماذا يختلف تصميم تعبئة النفط الخام عن تعبئة الوقود المكرر؟

يخرج الوقود المكرر من المصفاة بخواص محددة، أما النفط الخام فقد يحمل غازًا ذائبًا ونسبًا متغيرة من الرواسب والماء، وفي بعض الحقول كبريتيد الهيدروجين والشمع. وهذه الخواص تجعل التحكم في الغاز والأبخرة، وتقييم التسخين، وموضع العينة، وحساب الكمية الصافية بعد خصم الرواسب والماء، أجزاءً أساسية من التصميم.

هل تحتاج كل نقطة تعبئة للنفط الخام إلى تسخين؟

لا. فالنفوط الخفيفة قليلة الشمع يمكن ضخها في الغالب دون تسخين في المناخات الدافئة. وتُقدَّر الحاجة من نقطة الانسكاب وسلوك اللزوجة مع الحرارة وأدنى حرارة محيطة وفترات التوقف بين الشحنات. ولأن التسخين يزيد توليد الأبخرة، يُتجنَّب رفع الحرارة أكثر من اللازم.

ما أهمية القياس وأخذ العينات دون فتح غطاء الخزان؟

قد يؤدي فتح غطاء خزان الإنتاج للقياس أو أخذ العينة إلى تعريض العاملين لتركيزات عالية من الأبخرة الهيدروكربونية ولهواء ناقص الأكسجين. وبعد حوادث من هذا النوع طوّر القطاع ممارسات تحدد الكمية والجودة دون الوصول المباشر إلى الغطاء، وهي تحسّن السلامة وقابلية تكرار القياس معًا.

ماذا يحدث إذا مرّ الغاز عبر العدّاد أثناء التعبئة؟

قد يُسجَّل الغاز الحر على أنه سائل، فتبدو الكمية المحمّلة أكبر من الحقيقة. ويحدّ من هذا الأثر الحفاظ على الضغط عند سحب المضخة، وتركيب مُزيل الهواء/البخار عند الحاجة، والإبقاء على ضغط خلفي بعد العدّاد. وفي النفوط الغنية بالغاز ينبغي تقييم ظروف الضغط عند نقطة القياس مبكرًا في التصميم.