فاصل (إنتاج النفط)

تتنوع أشكال فواصل النفط والغاز، فمنها الرأسية والأفقية والكروية . تتراوح أحجام الفواصل الرأسية بين 10 أو 12 بوصة في القطر و4 إلى 5 أقدام من طرف إلى طرف، وصولاً إلى 10 أو 12 قدمًا في القطر و15 إلى 25 قدمًا من طرف إلى طرف. أما الفواصل الأفقية، فتتراوح أحجامها بين 10 أو 12 بوصة في القطر و4 إلى 5 أقدام من طرف إلى طرف، وصولاً إلى 15 إلى 16 قدمًا في القطر و60 إلى 70 قدمًا من طرف إلى طرف. وتتوفر الفواصل الكروية عادةً بأقطار تتراوح بين 24 أو 30 بوصة و66 إلى 72 بوصة. تُصنع فواصل النفط والغاز الأفقية بهيكل أحادي الأنبوب وهيكل ثنائي الأنبوب. يتكون الهيكل أحادي الأنبوب من غلاف أسطواني واحد ، بينما يتكون الهيكل ثنائي الأنبوب من غلافين أسطوانيين متوازيين، أحدهما فوق الآخر. ويمكن استخدام كلا النوعين في أنظمة ثنائية وثلاثية الطور. يُفضّل عادةً استخدام فاصل أحادي الأنبوب أفقي للنفط والغاز على وحدة ثنائية الأنبوب. يتميز الفاصل أحادي الأنبوب بمساحة أكبر لتدفق الغاز، بالإضافة إلى مساحة تلامس أكبر بين النفط والغاز، مقارنةً بالفواصل ثنائية الأنبوب ذات السعر المماثل. كما يوفر الفاصل أحادي الأنبوب عادةً فترة احتجاز أطول، لأن وعاء الأنبوب الواحد الأكبر حجمًا يستوعب كمية أكبر من النفط مقارنةً بالفاصل ثنائي الأنبوب. ويُعدّ تنظيفه أسهل أيضًا. في المناخات الباردة، يُرجّح أن يُسبب التجمّد مشاكل أقل في الفاصل أحادي الأنبوب، لأن السائل يكون عادةً على اتصال وثيق بتيار الغاز الدافئ المتدفق عبر الفاصل. يتميز تصميم الفاصل أحادي الأنبوب عادةً بانخفاض ارتفاعه مقارنةً بالفاصل ثنائي الأنبوب، كما يُسهّل تكديسهما لفصل متعدد المراحل على المنصات البحرية ذات المساحة المحدودة. لقد أوضح باورز وآخرون (1990) ^{[ 1 ]} أنه ينبغي بناء الفواصل الرأسية بحيث يدخل تيار التدفق بالقرب من الأعلى ويمر عبر غرفة فصل الغاز / السائل على الرغم من أنها ليست بدائل تنافسية على عكس الفواصل الأفقية.      

تتوفر ثلاثة تكوينات للفواصل، تعمل بنظامي التشغيل ثنائي وثلاثي الأطوار. في وحدات التشغيل ثنائي الأطوار، يُفصل الغاز عن السائل ، ويُصرّف كل منهما على حدة. تُصمّم فواصل النفط والغاز ميكانيكيًا بحيث تُفصل مكونات السائل والغاز عن بخار الهيدروكربون عند درجة حرارة وضغط محددين، وفقًا لـ Arnold et al (2008). ^{[ 2 ]} في فواصل التشغيل ثلاثي الأطوار، يُفصل سائل البئر إلى غاز ونفط وماء، وتُصرّف السوائل الثلاثة على حدة. يُحدد قسم فصل الغاز عن السائل في الفاصل بناءً على أقصى حجم للقطرات المراد إزالتها، باستخدام معادلة Souders-Brown مع معامل K مناسب. يُحافظ على قسم فصل النفط عن الماء لفترة احتجاز تُحدد بناءً على بيانات الاختبارات المعملية، أو إجراءات تشغيل المحطة التجريبية، أو الخبرة العملية. في حال عدم توفر فترة الاحتجاز، تُستخدم فترة الاحتجاز الموصى بها لفواصل التشغيل ثلاثي الأطوار في معيار API 12J. تُعطي طرق تحديد الحجم باستخدام معامل K وفترة الاحتجاز أحجامًا مناسبة للفواصل. وفقًا لـ Song et al (2010)، ^{[ 3 ]} يحتاج المهندسون أحيانًا إلى مزيد من المعلومات حول ظروف تصميم المعدات اللاحقة، أي تحميل السائل لاستخراج الرذاذ، ومحتوى الماء لمجفف/مزيل الملح الخام أو محتوى الزيت لمعالجة المياه.

يمكن لفواصل النفط والغاز العمل بضغوط تتراوح من فراغ عالٍ إلى ما بين 4000 و5000 رطل لكل بوصة مربعة. تعمل معظم فواصل النفط والغاز ضمن نطاق ضغط يتراوح بين 20 و1500 رطل لكل بوصة مربعة. تُصنف الفواصل إلى فواصل ضغط منخفض، وفواصل ضغط متوسط، وفواصل ضغط عالٍ. تعمل فواصل الضغط المنخفض عادةً بضغوط تتراوح بين 10 و20 رطل لكل بوصة مربعة، وصولاً إلى ما بين 180 و225 رطل لكل بوصة مربعة. أما فواصل الضغط المتوسط، فتعمل عادةً بضغوط تتراوح بين 230 و250 رطل لكل بوصة مربعة، وصولاً إلى ما بين 600 و700 رطل لكل بوصة مربعة. بينما تعمل فواصل الضغط العالي عمومًا ضمن نطاق ضغط واسع يتراوح بين 750 و1500 رطل لكل بوصة مربعة.

يمكن تصنيف فواصل النفط والغاز وفقًا للتطبيق على أنها فواصل اختبار، وفواصل إنتاج، وفواصل درجات حرارة منخفضة ، وفواصل قياس، وفواصل مرتفعة، وفواصل مراحل (المرحلة الأولى، والمرحلة الثانية، وما إلى ذلك).

فاصل الاختبار

يُستخدم جهاز الفصل التجريبي لفصل سوائل البئر وقياسها . ويُعرف أيضًا باسم جهاز اختبار البئر أو جهاز فحص البئر. تتنوع أجهزة الفصل التجريبي بين الرأسية والأفقية والكروية، وقد تكون ثنائية الطور أو ثلاثية الطور. ويمكن تركيبها بشكل دائم أو نقلها (على قاعدة أو مقطورة). كما يمكن تزويدها بأنواع مختلفة من أجهزة القياس لقياس النفط والغاز و/أو الماء لأغراض الاختبارات المحتملة، واختبارات الإنتاج الدورية، واختبارات الآبار الهامشية، وغيرها.

فاصل الإنتاج

يُستخدم فاصل الإنتاج لفصل سائل البئر المُنتَج من بئر أو مجموعة آبار أو منطقة امتياز بشكل يومي أو مستمر. تتنوع فواصل الإنتاج بين الرأسية والأفقية والكروية، وقد تكون ثنائية الطور أو ثلاثية الطور. يتراوح قطر فواصل الإنتاج بين 30 سم و4.5 متر  ، مع كون معظم الوحدات يتراوح قطرها بين 76 سم و3 أمتار. أما أطوالها فتتراوح بين 1.8 متر و21.2 متر ، مع كون معظمها  يتراوح طوله بين 3 أمتار و12.2 متر. في تطبيقات حقول النفط البرية الصغيرة، يمكن دمج فاصل الإنتاج في خزان محكم الإغلاق ضد الأبخرة .  

فاصل درجات الحرارة المنخفضة

الفاصل منخفض الحرارة هو نوع خاص يُضخ فيه سائل البئر عالي الضغط إلى داخله عبر صمام خانق أو صمام تخفيض الضغط، مما يؤدي إلى خفض درجة حرارة الفاصل بشكل ملحوظ عن درجة حرارة سائل البئر. ويتحقق هذا الانخفاض في درجة الحرارة بفعل تأثير جول-طومسون الناتج عن تمدد سائل البئر أثناء تدفقه عبر صمام التخفيض إلى داخل الفاصل. وتؤدي درجة حرارة التشغيل المنخفضة في الفاصل إلى تكثف الأبخرة التي كانت ستخرج منه في الحالة الغازية. ولذلك، تتطلب السوائل المستردة تثبيتًا لمنع التبخر المفرط في خزانات التخزين.

فاصل القياس

يمكن إنجاز وظيفة فصل سوائل الآبار إلى نفط وغاز وماء ، بالإضافة إلى قياس كميات هذه السوائل، في وعاء واحد. تُعرف هذه الأوعية عادةً باسم فواصل القياس، وهي متوفرة للتشغيل ثنائي وثلاثي الأطوار. كما تتوفر هذه الوحدات بنماذج خاصة تجعلها مناسبة لقياس كميات النفط الرغوي والنفط عالي اللزوجة بدقة.

قد يُسهم اختلاف كثافة الهيدروكربونات السائلة والغازية في تحقيق فصل مقبول في فاصل النفط والغاز . مع ذلك، في بعض الحالات، يكون من الضروري استخدام أجهزة ميكانيكية تُعرف باسم "مستخلصات الرذاذ" لإزالة الرذاذ السائل من الغاز قبل تصريفه من الفاصل. كما قد يكون من المستحسن أو الضروري استخدام وسيلة ما لإزالة الغاز غير المذاب من النفط قبل تصريفه من الفاصل.

تُحدد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للنفط ، بالإضافة إلى ظروف الضغط ودرجة الحرارة، كمية الغاز المذاب فيه. ويعتمد معدل تحرر الغاز من النفط على تغير الضغط ودرجة الحرارة. ويتوقف حجم الغاز الذي يفصله جهاز فصل النفط والغاز عن النفط الخام على: (1) الخصائص الفيزيائية والكيميائية للنفط الخام، (2) ضغط التشغيل، (3) درجة حرارة التشغيل، (4) معدل التدفق، (5) حجم وشكل جهاز الفصل، و(6) عوامل أخرى.

يمكن استخدام التحريك والحرارة والحواجز الخاصة وحزم التجميع ومواد الترشيح للمساعدة في إزالة الغازات غير الذائبة التي قد تبقى في الزيت بسبب لزوجته وتوتره السطحي. ويمكن إزالة الغاز من أعلى البرميل لكونه غازًا. يُفصل الزيت والماء بواسطة حاجز في نهاية الفاصل، مثبت على ارتفاع قريب من نقطة تلامس الزيت والماء، مما يسمح للزيت بالانسياب إلى الجانب الآخر، بينما يحجز الماء على الجانب القريب. بعد ذلك، يُنقل السائلان عبر أنابيب من جانبي الحاجز. ثم يُعاد حقن الماء المُنتَج في خزان الزيت، أو يُتخلص منه، أو يُعالَج. يُحدَّد مستوى السائل (السطح الفاصل بين الغاز والسائل) ومستوى الزيت والماء باستخدام أجهزة قياس مثبتة على الوعاء. تُتحكَّم الصمامات الموجودة على مخارج الزيت والماء لضمان بقاء الأسطح الفاصلة عند مستوياتها المثلى لحدوث الفصل. ولن يحقق الفاصل سوى الفصل الكلي. لن تترسب قطرات الماء الصغيرة بفعل الجاذبية، وستبقى في مجرى الزيت. عادةً ما يُوجَّه الزيت الخارج من الفاصل إلى وحدة تجميع لتقليل محتوى الماء بشكل أكبر.

لا يزال إنتاج الماء مع النفط يمثل تحديًا للمهندسين ومنتجي النفط. فمنذ عام 1865، حين بدأ إنتاج الماء مع الهيدروكربونات، شكل فصل الهيدروكربونات القيّمة عن المياه غير المستخدمة تحديًا كبيرًا لصناعة النفط. ووفقًا لريم وآخرون (1983) ^{[ 4 ]} ، فقد تطورت الابتكارات على مر السنين من حفرة الكشط إلى تركيب خزان التخزين، ثم إلى ماسورة البندقية، ثم إلى وحدة فصل الماء الحر، ثم إلى وحدة التجميع المعبأة بالقش ، وأخيرًا إلى وحدة التجميع ذات الألواح المصفوفية من نوع Performax، وهي فاصل ترسيب محسّن بالجاذبية. وكان تاريخ معالجة المياه في معظمه غير مكتمل وبسيطًا. فالمياه المنتجة ذات قيمة اقتصادية ضئيلة، كما أنها تمثل تكلفة إضافية على المنتج للتخلص منها.

تُنتج حقول النفط اليوم كميات من الماء تفوق كميات النفط المُنتجة. ويصاحب زيادة إنتاج الماء وجود مستحلبات ومشتتات يصعب معالجتها. وتتشابك عملية الفصل مع عدد لا يُحصى من الملوثات مع استخراج آخر قطرة نفط من المكمن. في بعض الحالات، يُفضّل فصل الماء وإزالته من سائل البئر قبل مروره عبر مخفضات الضغط ، مثل تلك الناتجة عن الخوانق والصمامات . قد تمنع إزالة الماء هذه المشاكل التي قد يُسببها في المراحل اللاحقة ، مثل التآكل ، الذي يُعرف بأنه تفاعل كيميائي يحدث عندما يُهاجم غاز أو سائل سطحًا معدنيًا مكشوفًا. ^{[ 5 ]} عادةً ما يتسارع التآكل بفعل درجات الحرارة المرتفعة، وكذلك بوجود الأحماض والأملاح.

تشمل العوامل الأخرى التي تؤثر على إزالة الماء من الزيت تكوّن الهيدرات وتكوّن مستحلب كثيف قد يصعب فصله إلى زيت وماء. يمكن فصل الماء عن الزيت في فاصل ثلاثي الأطوار باستخدام المواد الكيميائية والفصل بالجاذبية. إذا لم يكن الفاصل ثلاثي الأطوار كبيرًا بما يكفي لفصل الماء بشكل كافٍ، فيمكن فصله في وعاء فصل الماء الحرّ المُثبّت قبل أو بعد الفواصل.

لكي يؤدي فاصل النفط والغاز وظائفه الأساسية، يجب الحفاظ على الضغط داخله لضمان تصريف السائل والغاز إلى أنظمة المعالجة أو التجميع الخاصة بهما. ويتم الحفاظ على الضغط في الفاصل باستخدام صمام ضغط خلفي للغاز في كل فاصل ، أو باستخدام صمام ضغط خلفي رئيسي واحد يتحكم في الضغط في مجموعة من فاصلين أو أكثر. ويُعتبر الضغط الأمثل الذي يُحقق أعلى عائد اقتصادي من بيع الهيدروكربونات السائلة والغازية هو الضغط الذي يجب الحفاظ عليه في الفاصل .

للحفاظ على الضغط في الفاصل، يجب إحكام إغلاق الجزء السفلي من الوعاء بسائل مانع للتسرب. يمنع هذا السائل تسرب الغاز مع الزيت، ويتطلب استخدام جهاز تحكم في مستوى السائل وصمام .

الغاز الطبيعي أخف من الهيدروكربونات السائلة . تترسب جزيئات الهيدروكربونات السائلة الدقيقة، المعلقة مؤقتًا في تيار من الغاز الطبيعي، بفعل اختلاف الكثافة أو قوة الجاذبية، إذا كانت سرعة الغاز بطيئة بما يكفي. تترسب قطرات الهيدروكربونات الأكبر حجمًا بسرعة، بينما تستغرق القطرات الأصغر وقتًا أطول. في الظروف القياسية للضغط ودرجة الحرارة ، قد تصل كثافة قطرات الهيدروكربونات السائلة إلى 400 إلى 1600 ضعف كثافة الغاز الطبيعي. مع ذلك، يقل فرق الكثافة مع ارتفاع ضغط التشغيل ودرجة الحرارة. عند ضغط تشغيل يبلغ 800 رطل لكل بوصة مربعة، قد تكون كثافة الهيدروكربونات السائلة أعلى من كثافة الغاز بمقدار 6 إلى 10 أضعاف فقط. لذا، يؤثر ضغط التشغيل بشكل كبير على حجم الفاصل، وحجم ونوع جهاز استخلاص الرذاذ اللازم لفصل السائل والغاز بكفاءة. قد يشير كون كثافة قطرات السائل أعلى من كثافة الغاز بمقدار 6 إلى 10 أضعاف إلى سرعة ترسب قطرات السائل وانفصالها عن الغاز. مع ذلك، قد لا يحدث ذلك لأن جزيئات السائل قد تكون صغيرة جدًا لدرجة أنها تميل إلى "الطفو" في الغاز، وقد لا تترسب خارج تيار الغاز خلال الفترة القصيرة التي يقضيها الغاز في فاصل الزيت والغاز. ومع ازدياد ضغط التشغيل على الفاصل، يقل فرق الكثافة بين السائل والغاز. لهذا السبب، يُفضّل تشغيل فواصل الزيت والغاز عند أدنى ضغط ممكن بما يتوافق مع متغيرات العملية الأخرى وظروفها ومتطلباتها.

إذا اصطدم تيار متدفق من غاز يحتوي على رذاذ سائل بسطح ما، فقد يلتصق الرذاذ السائل بالسطح ويتجمع عليه. بعد أن يتجمع الرذاذ في قطرات أكبر، ستنجذب هذه القطرات إلى الجزء السائل من الوعاء بفعل الجاذبية. إذا كان محتوى السائل في الغاز مرتفعًا، أو إذا كانت جزيئات الرذاذ دقيقة للغاية، فقد يلزم استخدام عدة أسطح اصطدام متتالية لإزالة الرذاذ بشكل مُرضٍ.

عندما يتغير اتجاه تدفق تيار غازي يحتوي على رذاذ سائل فجأة، فإن القصور الذاتي يدفع السائل إلى الاستمرار في اتجاه التدفق الأصلي. وبالتالي، يمكن فصل الرذاذ السائل عن الغاز، لأن الغاز سيتكيف بسهولة أكبر مع تغير اتجاه التدفق، وسيتدفق بعيدًا عن جزيئات الرذاذ السائل. وقد يتجمع السائل المفصول على سطح ما أو يسقط إلى الجزء السائل الموجود أسفله.

يمكن فصل السائل عن الغاز إما بزيادة مفاجئة أو بنقصان مفاجئ في سرعة الغاز. في كلتا الحالتين، يُعتمد على فرق القصور الذاتي بين الغاز والسائل. عند انخفاض السرعة، يدفع القصور الذاتي العالي لرذاذ السائل إلى الأمام بعيدًا عن الغاز. ^{[ 7 ]} قد يتجمع السائل بعد ذلك على سطح ما وينجذب إلى قسم السائل في الفاصل. أما عند زيادة سرعة الغاز، فيؤدي القصور الذاتي العالي للسائل إلى ابتعاد الغاز عنه، وقد يسقط السائل إلى قسم السائل في الوعاء.

إذا تدفق تيار غازي يحمل رذاذًا سائلًا في حركة دائرية بسرعة عالية كافية، فإن قوة الطرد المركزي تدفع الرذاذ السائل للخارج باتجاه جدران الوعاء. عندئذٍ، يتجمع السائل في قطرات أكبر حجمًا تدريجيًا، ثم ينجذب في النهاية إلى الجزء السائل السفلي. تُعد قوة الطرد المركزي من أكثر الطرق فعالية لفصل الرذاذ السائل عن الغاز. مع ذلك، ووفقًا لكبلينجر (1931) ^{[ 8 ]} ، أشار بعض مصممي الفواصل إلى عيب يتمثل في أن السائل ذو السطح الحر الذي يدور ككل، سيُظهر سطحه انحناءً حول أدنى نقطة له الواقعة على محور الدوران. قد يُسبب هذا المستوى الوهمي صعوبة في ضبط مستوى السائل في الفاصل. يُمكن التغلب على هذه المشكلة إلى حد كبير بوضع حواجز رأسية مُهدئة تمتد من أسفل الفاصل إلى أعلى المخرج. تزداد كفاءة هذا النوع من مستخلصات الرذاذ مع ازدياد سرعة تيار الغاز. وبالتالي، بالنسبة لمعدل إنتاجية معين، فإن جهاز فصل طرد مركزي أصغر سيكون كافياً.

يُعدّ التحريك المعتدل والمتحكم به، والذي يُمكن تعريفه بأنه تحريك النفط الخام بقوة مفاجئة ^{[ 9 ]} ، مفيدًا عادةً في إزالة الغازات غير الذائبة التي قد تكون محصورة ميكانيكيًا في النفط بفعل التوتر السطحي ولزوجة النفط. يؤدي التحريك عادةً إلى اندماج فقاعات الغاز وانفصالها عن النفط في وقت أقل مما هو مطلوب في حال عدم استخدام التحريك.

تُعدّ الحرارة شكلاً من أشكال الطاقة التي تنتقل من جسم إلى آخر، مما يُؤدي إلى اختلاف في درجة الحرارة. ^{[ 10 ]} يُقلل هذا من التوتر السطحي ولزوجة الزيت، وبالتالي يُساعد في تحرير الغاز المُحتجز هيدروليكيًا في الزيت. الطريقة الأكثر فعالية لتسخين النفط الخام هي تمريره عبر حمام مائي ساخن. تُعزز صفيحة التوزيع التي تُشتت الزيت إلى تيارات أو جداول صغيرة من فعالية الحمام المائي الساخن. يُوفر التدفق الصاعد للزيت عبر الحمام المائي تحريكًا طفيفًا، مما يُساعد في تجميع وفصل الغاز المُحتجز عن الزيت. يُعدّ الحمام المائي الساخن على الأرجح الطريقة الأكثر فعالية لإزالة فقاعات الرغوة من النفط الخام الرغوي. لا يُعدّ الحمام المائي الساخن عمليًا في معظم فواصل النفط والغاز، ولكن يُمكن إضافة الحرارة إلى الزيت بواسطة سخانات تعمل بالوقود المباشر أو غير المباشر و/أو مُبادلات حرارية، أو يُمكن استخدام وحدات فصل الماء الحر المُسخّنة أو مُعالجات المُستحلبات للحصول على حمام مائي ساخن.

تُعدّ قوة الطرد المركزي، التي يمكن تعريفها بأنها قوة وهمية خاصة بجسيم يتحرك في مسار دائري، ولها نفس مقدار وأبعاد القوة التي تُبقي الجسيم على مساره الدائري ( قوة الجذب المركزي ) ^{[ 11 ]} ولكنها تتجه في الاتجاه المعاكس، فعّالة في فصل الغاز عن الزيت. يُقذف الزيت الأثقل إلى الخارج باتجاه جدار وعاء الدوامة، بينما يشغل الغاز الجزء الداخلي من الدوامة. تسمح الدوامة ذات الشكل والحجم المناسبين للغاز بالصعود بينما يتدفق السائل إلى أسفل الوحدة.

تتطلب فواصل النفط والغاز أجهزة تحكم في مستوى السائل للنفط ومستوى السائل عند نقطة التقاء النفط والماء (في حالة التشغيل ثلاثي الأطوار)، وصمام تحكم في ضغط الغاز الخلفي مع جهاز تحكم في الضغط. ورغم أن استخدام هذه الأجهزة مكلف، مما يرفع تكلفة تشغيل الحقول المزودة بالفواصل، إلا أن تركيبها أدى إلى توفير كبير في إجمالي نفقات التشغيل، كما هو الحال في آبار الغاز السبعين في بيغ بايني، وايومنغ، التي رصدها فير (1968). ^{[ 17 ]} تقع الآبار المزودة بالفواصل على  ارتفاع يزيد عن 7200 قدم، ويصل ارتفاعها إلى 9000  قدم. وقد تم أتمتة أنظمة التحكم بشكل كافٍ بحيث يمكن إدارة عمليات الحقل المحيطة بأجهزة التحكم من محطة تحكم عن بُعد في المكتب الميداني باستخدام نظام التحكم الموزع . وقد أدى ذلك في المجمل إلى تحسين كفاءة الموظفين وعمليات الحقل، مع زيادة مقابلة في الإنتاج من المنطقة.

تشمل الصمامات المطلوبة لفواصل النفط والغاز صمام التحكم في تصريف الزيت، وصمام التحكم في تصريف الماء (للتشغيل ثلاثي الأطوار)، وصمامات التصريف، وصمامات الإغلاق، وصمامات تخفيف الضغط، وصمامات الإغلاق الطارئ . عادةً ما تبقى صمامات الإغلاق الطارئ مفتوحة لأشهر أو سنوات بانتظار إشارة التشغيل. ولا يُولى اهتمام يُذكر لهذه الصمامات خارج فترات الصيانة الدورية المجدولة. وغالبًا ما تؤدي ضغوط الإنتاج المستمر إلى إطالة هذه الفترات، مما يُسبب تراكم الرواسب أو التآكل عليها، وبالتالي منعها من الحركة. وفي التطبيقات بالغة الأهمية للسلامة، يجب ضمان تشغيل هذه الصمامات عند الحاجة. ^{[ 18 ]}

الملحقات المطلوبة لفواصل الزيت والغاز هي مقاييس الضغط، ومقاييس الحرارة ، ومنظمات تخفيض الضغط (لغاز التحكم)، ونظارات رؤية المستوى، ورأس أمان مزود بقرص تمزق، وأنابيب ، وأنابيب توصيل.

يجب تركيب فواصل النفط والغاز على مسافة آمنة من معدات التأجير الأخرى. وعند تركيبها على منصات بحرية أو بالقرب من معدات أخرى، يجب اتخاذ الاحتياطات اللازمة لمنع إصابة الأفراد أو تلف المعدات المحيطة في حال تعطل الفاصل أو أجهزة التحكم الخاصة به أو ملحقاته. يُوصى بتوفير ميزات السلامة التالية لمعظم فواصل النفط والغاز.

أدوات التحكم في مستوى السائل العالي والمنخفض

عادةً ما تكون أدوات التحكم في مستوى السائل العالي والمنخفض عبارة عن عوامات تعمل على تشغيل صمام عند مدخل الفاصل، أو فتح مسار جانبي حول الفاصل، أو إصدار إنذار تحذيري، أو أداء وظيفة أخرى ذات صلة لمنع الضرر الذي قد ينتج عن ارتفاع أو انخفاض مستويات السائل في الفاصل.

أدوات التحكم في الضغط العالي والمنخفض

تُركّب أجهزة تحكم في الضغط العالي والمنخفض على الفواصل لمنع الضغوط المرتفعة أو المنخفضة بشكل مفرط من التأثير على العمليات التشغيلية العادية. قد تكون هذه الأجهزة ميكانيكية أو هوائية أو كهربائية، ويمكنها إصدار تنبيه صوتي، أو تشغيل صمام إغلاق ، أو فتح مسار جانبي، أو أداء وظائف أخرى ضرورية لحماية الأفراد والفاصل والمعدات المحيطة.

أدوات التحكم في درجات الحرارة العالية والمنخفضة

يمكن تركيب أجهزة تحكم في درجة الحرارة على الفواصل لإغلاق الوحدة، أو لفتح أو إغلاق مسار جانبي إلى سخان، أو لإصدار تنبيه في حال ارتفاع أو انخفاض درجة الحرارة داخل الفاصل بشكل مفرط. لا تُستخدم هذه الأجهزة عادةً في الفواصل، ولكنها قد تكون مناسبة في حالات خاصة. ووفقًا لفرانسيس (1951)، تُعدّ أجهزة التحكم في درجات الحرارة المنخفضة في الفواصل أداة أخرى يستخدمها منتجو الغاز، وتُطبّق في حقول الغاز ذات الضغط العالي، والتي تُعرف عادةً باسم خزانات "الطور البخاري". تُستغل درجات الحرارة المنخفضة الناتجة عن تمدد تيارات الغاز عالية الضغط هذه لتحقيق فائدة اقتصادية. ويُعدّ استخلاص مكثفات الهيدروكربون بكفاءة أعلى، وزيادة درجة تجفيف الغاز مقارنةً بتركيبات السخانات والفواصل التقليدية، ميزة رئيسية لأجهزة التحكم في درجات الحرارة المنخفضة في فواصل النفط والغاز. ^{[ 19 ]}

صمامات تخفيف الضغط

يُركّب صمام أمان زنبركي عادةً على جميع فواصل النفط والغاز . تُضبط هذه الصمامات عادةً على ضغط التصميم للوعاء. تُستخدم صمامات الأمان بشكل أساسي للإنذار، وفي معظم الحالات تكون صغيرة جدًا بحيث لا تستطيع التعامل مع كامل سعة السائل المقدرة للفاصل. يمكن استخدام صمامات أمان كاملة السعة، ويُوصى بها تحديدًا عند عدم استخدام رأس أمان (قرص تمزق) على الفاصل.

رؤوس الأمان أو أقراص التمزق

رأس الأمان أو قرص التمزق هو جهاز يحتوي على غشاء معدني رقيق مصمم للتمزق عندما يتجاوز الضغط داخل الفاصل قيمة محددة مسبقًا. تتراوح هذه القيمة عادةً بين 1.25 و1% من ضغط التصميم لوعاء الفاصل. يُختار قرص رأس الأمان عادةً بحيث لا يتمزق إلا بعد فتح صمام الأمان، ويكون غير قادر على منع تراكم الضغط الزائد داخل الفاصل.

في مصافي النفط ومحطات المعالجة، يُعدّ فحص جميع أوعية الضغط والأنابيب دوريًا للكشف عن التآكل والتلف ممارسة شائعة. أما في حقول النفط، فلا تُتبع هذه الممارسة عادةً (إذ يُجرى الفحص بتردد محدد مسبقًا، يُحدد عادةً بناءً على تقييم المخاطر)، ولا تُستبدل المعدات إلا بعد حدوث عطل فعلي. قد تُؤدي هذه السياسة إلى ظروف خطرة على العاملين والمعدات المحيطة. لذا، يُوصى بوضع جداول فحص دورية لجميع معدات الضغط والالتزام بها لتجنب الأعطال غير المتوقعة.

يجب تركيب جميع أجهزة تخفيف الضغط في أقرب مكان ممكن من الوعاء، وبطريقة تمنع قوة رد الفعل الناتجة عن تصريف السوائل من كسر الجهاز أو فكه أو إزاحته بأي شكل من الأشكال. كما يجب ألا يُعرّض تصريف السوائل من أجهزة تخفيف الضغط الأفراد أو المعدات الأخرى للخطر.

يجب تشغيل الفواصل عند درجة حرارة أعلى من درجة حرارة تكوّن الهيدرات . وإلا فقد تتكوّن الهيدرات داخل الوعاء وتسدّه جزئيًا أو كليًا، مما يقلل من كفاءة الفاصل. في بعض الحالات، عندما يكون مخرج السائل أو الغاز مسدودًا أو مقيدًا، يؤدي ذلك إلى فتح صمام الأمان أو انفجار رأس الأمان. يمكن تركيب ملفات بخار في قسم السائل من فواصل النفط والغاز لإذابة الهيدرات التي قد تتكوّن هناك. يُعدّ هذا مناسبًا بشكل خاص للفواصل منخفضة الحرارة.

يجب فحص الفواصل التي تتعامل مع السوائل المسببة للتآكل دوريًا لتحديد ما إذا كانت هناك حاجة إلى أعمال إصلاح. قد تتطلب حالات التآكل الشديدة تخفيض ضغط التشغيل المقنن للوعاء. يُوصى بإجراء اختبار هيدروستاتيكي دوري، خاصةً إذا كانت السوائل التي يتم التعامل معها مسببة للتآكل. يمكن استخدام أنود قابل للاستهلاك في الفواصل لحمايتها من التآكل الكهروكيميائي . يقوم بعض المشغلين بتحديد سمك غلاف الفاصل ورأسه باستخدام مؤشرات سمك بالموجات فوق الصوتية، ويحسبون أقصى ضغط تشغيل مسموح به من سمك المعدن المتبقي. يجب إجراء هذا الفحص سنويًا في المنصات البحرية، وكل سنتين إلى أربع سنوات في المنصات البرية.

تميل الرمال والمواد الصلبة الأخرى القادمة من المنبع إلى الترسيب في قاع الفواصل. وإذا سُمح بتراكمها، فإنها تقلل من حجم السائل المتاح لفصل النفط والغاز والماء، مما يقلل من الكفاءة. يمكن إيقاف تشغيل الوعاء وتفريغه من الماء، ثم إزالة المواد الصلبة يدويًا. أو يمكن استخدام أنابيب حقن الماء الموجودة في قاعدة الفاصل لتسييل الرمال، والتي يمكن تصريفها من صمامات التصريف في القاعدة.