رافعة غازية

مضخة الرفع بالغاز أو مضخة الفقاعات هي نوع من المضخات التي ترفع السوائل بين مستويات مختلفة عن طريق إدخال فقاعات غازية في أنبوب مخرج رأسي؛ فعندما ترتفع الفقاعات داخل الأنبوب، فإنها تُحدث انخفاضًا في الضغط الهيدروستاتيكي خلفها، مما يؤدي إلى سحب السائل إلى الأعلى. تُستخدم مضخات الرفع بالغاز عادةً كرفع اصطناعي للماء أو النفط ، باستخدام الهواء المضغوط أو بخار الماء .

تُستخدم الرافعات الغازية في مجموعة متنوعة من التطبيقات:

• تستخدم آلات تحضير القهوة بالتقطير وآلات صنع القهوة الكهربائية الماء المتبخر لرفع الماء الساخن
• تستخدم مضخات الرفع الهوائي الهواء المضغوط لرفع الماء
• تستخدم المضخات النبضية حجرة هواء تحت الأرض لرفع المياه الجوفية
• تستخدم الكراكات الشفطية نوعًا من أنواع الرفع بالغاز يُسمى مضخة الرفع الهوائي لشفط الطين والرمل والحطام.
• تستخدم أنظمة الرفع بالرذاذ الماء المتبخر لسحب مياه البحر في أنظمة تحويل الطاقة الحرارية للمحيطات

في الولايات المتحدة، يُستخدم الرفع بالغاز في 10% من آبار النفط التي لا تتمتع بضغط كافٍ في المكمن لإنتاج النفط. في صناعة البترول، تتضمن هذه العملية حقن الغاز عبر الفراغ الحلقي بين أنبوب الإنتاج وغلاف البئر . يعمل الغاز المحقون على تهوية السائل لتقليل كثافته ، مما يسمح لضغط المكمن برفع عمود النفط ودفع السائل خارج البئر. يمكن حقن الغاز بشكل مستمر أو متقطع، وذلك حسب خصائص إنتاج البئر وتصميم معدات الرفع بالغاز. ^{[ 1 ]}

تختلف كمية الغاز اللازمة لحقنها لتحقيق أقصى إنتاج للنفط باختلاف ظروف البئر وشكلها الهندسي. فزيادة أو نقص كمية الغاز المحقون سيؤدي إلى إنتاج أقل من الحد الأقصى. وعمومًا، تُحدد الكمية المثلى للغاز المحقون من خلال اختبارات البئر، حيث يتم تغيير معدل الحقن وقياس إنتاج السوائل (النفط، وربما الماء). وبدلاً من ذلك، يمكن استخدام النماذج الرياضية لتقدير معدل حقن الغاز الأمثل. وتوفر هذه النماذج فائدة اقتصادية كبيرة، إذ تسمح بمحاكاة أداء بئر فعلية أو مُخطط لها تعمل بتقنية رفع الغاز باستخدام نسخة رقمية من البئر. ^{[ 2 ]}

على الرغم من استخلاص الغاز من النفط في مرحلة فصل لاحقة، إلا أن العملية تتطلب طاقة لتشغيل ضاغط لرفع ضغط الغاز إلى مستوى يسمح بإعادة حقنه. ^{[ 3 ]}

مِغزل الرفع الغازي هو جهاز يُركّب في سلسلة أنابيب بئر الرفع الغازي، ويُركّب عليه أو بداخله صمام الرفع الغازي . يوجد نوعان شائعان من المِغزل. في مِغزل الرفع الغازي التقليدي، يُركّب صمام الرفع الغازي أثناء وضع الأنابيب في البئر. وبالتالي، لاستبدال الصمام أو إصلاحه، يجب سحب سلسلة الأنابيب. أما في مِغزل الجيب الجانبي ، فيُركّب الصمام ويُزال بواسطة سلك كهربائي بينما لا يزال المِغزل في البئر، مما يُغني عن سحب الأنابيب لإصلاح الصمام أو استبداله.

صمام الرفع الغازي هو جهاز يُركّب على (أو داخل) أنبوب الرفع الغازي، والذي بدوره يُركّب على أنبوب الإنتاج في بئر الرفع الغازي. يؤدي ضغط الأنبوب والغلاف إلى فتح الصمام وإغلاقه، مما يسمح بحقن الغاز في السائل الموجود داخل الأنبوب، وبالتالي رفع السائل إلى السطح. في مصطلحات هذه الصناعة، يُقال إن أنابيب الرفع الغازي "قابلة للاسترجاع من الأنبوب"، حيث يتم إنزالها واسترجاعها وهي مُثبّتة على أنبوب الإنتاج. انظر: أنبوب الرفع الغازي.

يمكن تحسين عملية الرفع بالغاز بطرق مختلفة. أحدث هذه الطرق هي استخدام أسلوب تحسين المخاطر الذي يأخذ في الاعتبار جميع جوانب تخصيص الرفع بالغاز.

اخترع نورمان ج. ريس وألبرت و. زويثن تقنية الرفع الهوائي عام 1956، وهي مملوكة حاليًا لشركة إكسون موبيل للنفط. تستخدم هذه التقنية الهواء المضغوط لرفع المياه في عمليات مثل التجريف والتنقيب الأثري تحت الماء. كما تُستخدم في أحواض السمك للحفاظ على دوران المياه. استُخدمت هذه الأنواع من الرفع منذ عام 1797 في المناجم لرفع المياه من آبارها. اعتمدت هذه الأنظمة على حقن الهواء في نقطة واحدة في تيار السائل، عادةً عبر صمام قدم في أسفل الأنبوب. استُخدم الرفع بالغاز منذ عام 1864 في بنسلفانيا لرفع آبار النفط، باستخدام الهواء المضغوط أيضًا، عبر أنبوب هواء ينقل الهواء إلى قاع البئر. استُخدم الهواء في تكساس للرفع الاصطناعي واسع النطاق. في عام 1920، استُبدل الهواء بالغاز الطبيعي، مما قلل من خطر الانفجار. بين عامي 1929 و1945، مُنحت حوالي 25000 براءة اختراع لأنواع مختلفة من صمامات الرفع بالغاز التي يمكن استخدامها للتفريغ على مراحل. ^{[ ٤ ]} تضمنت بعض هذه الأنظمة تحريك الأنابيب، أو استخدام قضبان غاطسة سلكية لتغيير نقطة الرفع. بينما كانت أنظمة أخرى عبارة عن صمامات تعمل بنابض. وفي نهاية المطاف، في عام ١٩٤٤، حصل دبليو آر كينج على براءة اختراع صمام المنفاخ المضغوط المستخدم حتى اليوم. وفي عام ١٩٥١، طُوِّرَ مغزل الجيب الجانبي لتحديد موضع صمامات رفع الغاز واسترجاعها بشكل انتقائي باستخدام السلك.

• مضخة النفط - تشغيل مضخة مكبسية ترددية في بئر نفط 
• مضخة التجويف التدريجي – نوع من المضخات الدوارة ذات الدوار الحلزوني. صفحات تعرض أوصافًا موجزة لأهداف إعادة التوجيه. 
• مضخة غاطسة – مضخة مصممة للعمل مغمورة في السوائل 

• كيرميت براون. تكنولوجيا أساليب الرفع الاصطناعي، المجلد 2أ. شركة النشر البترولية، 1980.
• "معدات تحت السطح/الرفع الاصطناعي: تعظيم الإنتاج من البئر"، مايو 1999، مجلة JPT
• فيديو يُظهر مضخة الفقاعات أثناء العمل