[ربانة]

محاكي انفجار بئر نفط

يتم ضخ طين الحفر إلى أسفل داخل أنبوب الحفر ثم يعود إلى السطح عن طريق الحيِّز الموجود بين أنبوب الحفر وجدار حفرة البئر.
الخلفية
وتوضح هذه التجربة أحد الأخطار الكبيرة التي نواجهها عند حفر بئر بترول، وهى عملية "التفجُّر" التى تحدث عندما يقوم الغاز المحبوس فى البئر بدفع البترول فجأة إلى أعلى.
وهذا العرض مفيد أيضاً في توضيح معنى تعبيرات معينة مثل طين الحفر ، ومنع التفُّجر ، والضغط المائي الساكن ، واتزان الضغط ، وكثافة الغاز ، وقابليته للانضغاط.
المعدات والمواد

و كما يوضح الرسم ، فقد تم بناء النموذج من مواد متوفرة وشائعة . وقد يحتاج المرء إلى زيارة محل للأدوات المنزلية أو محل للمكونات المادية للحاسب لشراء بعض الأجزاء . والفكرة الأساسية هي محاكاة بئر باستخدام أنبوبة شفافة من الفينيل (قطر داخلي 6 مم) . ويمكن استخدام خزان صغير على شكل بالون لمحاكاة خزان البئر، واستخدام أنبوبة ثانية شفافة من الفينيل كمقياس للضغط. وفي الجهاز الذي قمت بتركيبه، استخدمت توصيلات أنابيب مضخة الهواء المستخدمة في حوض السمك (قطر خارجي 6 مم) لجهاز قياس الضغط ، بالرغم أنه قد ينتج عن ذلك خطأ صغير نتيجة للخاصية الشعرية ، ويمكن استخدام أنابيب أكبر (ولكن ليس إلى حد كبير لكي يظل الجهاز عملياً) . وقد قمت بتثبيت الأنابيب في لوحة خشبية باستخدام مشابك تثبيت الأسلاك الكهربائية ، وقد أدت شرائط القياس التي اشتريناها من محل للأثاث مهمتها بكفاءة باعتبارها مقاييس مدرجة لقياس مستوى الماء في البئر والمقياس . ويجب مراعاة الحيطة في محاذاتهما في مستوى أفقي واحد.

وقد استخدمت علبة فيلم من أفلام آلة التصوير الفوتوغرافي كخزان للماء في مقياس الضغط . وقد أدى إدخال خراطيم حوض السمك في حشوة سميكة من المواد الرغوية تحت الغطاء إلى جعل المداخل أكثر إحكاماً . لقد استخدمت وصلة قطرها 6مم وصمام إبرة تصادف أن كان عندي، ولكنني متأكد من أنه يمكن الحصول على نتائج مماثلة باستخدام أقطار وصمامات متوفرة لدى باعة أحواض السمك .

وفي مقدمة التجهيزات السابقة ، تتطلب التجربة توفير ماء عذب وملح مائدة وميزان مطبخ. وسيكون من المفيد استخدام قمع زجاجي صغير به مكب.
وسيحتاج الأمر إلى بعض التفكير الابتكاري لكي تجعل التوصيلات محكمة ضد تسرب الهواء ومرنة في نفس الوقت وستحتاج إلى شريط تيفلون وأربطة مرنة وشريط.
وأوصي بتكرار ذلك عدة مرات حتى تتعود على الأخطاء الصغيرة التي تحدث في تلك التجهيزة المبسطة.
التجربة رقم 1

1. أغلق الصمام الإبري واملأ الأنبوبة التي تمثل البئر بماء عذب حتى حافتها. وكذلك املأ خزان المقياس بالماء العذب .
2. شغل المضخة واجعل مستوى الماء في المقياس تحت مستوى الماء مباشرة في الأنبوبة التي تمثل البئر، وإذا انتفخ البالون أكثر من اللازم استخدم بالونين أحدهما داخل الآخر.
   <LI dir=rtl>أوقف المضخة وتأكد من عدم حدوث تسرب منها، ثم افتح الصمام الإبري برفق ، وسوف يقل مستوى الماء في البئر قليلاً ليصل إلى نفس ارتفاعه في المقياس . وفي هذه اللحظة نكون في حالة اتزان ، حيث يتساوى الضغط الساكن للماء في البئر مع ضغط الخزان تماما ويحافظ على الموائع في مكانها (والموائع في هذه الحالة هي الهواء).
   (ملاحظات : حدد مستوى الماء بدقة على شريط المقياس للاستعانة به في المستقبل ، وإذا انخفض المستوى أقل كثيرا من حافة أنبوب البئر ، أغلق الصمام الإبري وأعد تزويد البئر واجعل الضغط أعلى قليلاً قبل فتح الصمام الإبري مرة ثانية).
3. دعنا الآن نحاكى حالة عدم الاتزان . اضغط برفق على البالونة (أي أنك تزيد قليلاً من ضغط الخزان) ولاحظ أول فقاعة هواء تدخل إلى الأنبوبة . لاحظ كيف يزداد حجمها أثناء تحركها إلى أعلى في الأنبوبة حيث يقل ضغط الماء عليها.
4. تؤدى الزيادة في حجم فقاعة الهواء إلى إزاحة الماء وانسكابه خارج أنبوب البئر . ونظرا لأن كمية الماء في البئر تقل ، فان ضغط الماء سوف يقل كذلك، وسوف يدخل المزيد من الهواء إلى الأنبوبة ويزيح المزيد من الماء ، وبسرعة سيندفع كل الماء في اتجاه الخارج محدثاً نافورة تصل إلى كل المحيطين بالنموذج.!

إن نفس هذا المشهد يمكن أن يتكرر أثناء حفر بئر بترول ، مما ينتج عنه ما يسمى بالتفجُّر، والذي يكون عادة ذا نتائج مدمرة .
وفي الحقيقة كانت خطوات الحفر البدائية تبدأ بدق خابور في الأرض حتى الوصول إلى الخزان وتفجر البترول منه . وعلاوة على كون هذه الطريقة طريقة خطرة ، فإنها أيضاً مُكلفِّة وملوِّثة للبيئة . ويمكن فقط استخدام تلك التقنية (أو عدم التقنية إذا شئت !!) بالنسبة للآبار الضحلة (التي ليست على عمق كبير) . ومع وسائل الحفر الحديثة الدوارة ، يتم استخدام طين له تركيبة خاصة في البئر للمحافظة على مائع البئر في مكانه ، وكذلك القيام بأعمال أخرى . ويتم تدوير طين الحفر باستمرار في البئر خلال أنبوب الحفر وخارج البئر خلال الحيز الحلقي الموجود بين أنبوب الحفر وحفرة البئر . وتتم باستمرار مراقبة مائع الحفر العائد للكشف عن وجود غاز.

وإذا تم الكشف عن وجود غاز يقوم القائم بالحفر بخفض أنبوب الحفر إلى أدنى حد ممكن ويقوم بتعليقه في مدكَّات أنبوبة مانع الانفجار مما يوقف خروج المائع من البئر .وعندئذ يتم حقن الطين ذي الكثافة العالية خلال أنبوب الحفر ودفع المائع الموجود في الحلقة إلى الخارج للتخلص من الغاز والطين الخفيف مع الحفاظ على الضغط . وسوف يتحرك الطين الأثقل إلى أسفل في أنبوب الحفر ثم إلى أعلى عن طريق الحلقة . وعندما يصبح عمود الطين أكثر ثقلا ، تقل كمية الغاز التي تصل إلى السطح شيئا فشيئاً . وبمجرد أن يصبح الطين الأثقل في مكانه ويتم احتواء موائع الخزان ، يتم فتح مدكَّات الأنبوبة واستئناف الحفر. ويمكننا أيضا محاكاة ذلك الإجراء في النموذج الذي نستخدمه.
التجربة رقم2

1. حضر وعاء ذا سعة كافية ، لاستخدامه في استيعاب السائل المطلوب لملء أنبوب البئر ، وضعه على ميزان مطبخ واضبطه على الصفر ثم املأ الوعاء بالماء العذب وأعد الوزن.
2. أضف ملح مطبخ إلى الماء حتى يزداد الوزن بنسبة 5% أو 10% . وقم بالتقليب لإذابة الملح تماما.
3. أغلق الصمام الإبري واملأ أنبوب البئر بالماء المالح .
4. شغل المضخة حتى يصبح المستوى في أنبوب المقياس أعلى بنسبة 5% أو 10% عما كان عليه في التجربة رقم 1 (بسبب كمية الملح المضافة في الخطوة رقم 2).
5. افتح الصمام الإبري برفق ولاحظ كيف يحدث توازن بين عمود ثقيل قصير (أكثر كثافة) من المائع في البئر ، مع عمود أطول من المائع الأخف في أنبوب المقياس.
6. وإذا دخلت فقاعات الهواء إلى البئر فإن ذلك سوف يعنى أن الضغط مرتفع جداً وأنك قد قمت بالضخ أكثر من المطلوب ، وسيكون المستوى في المقياس مرتفعاً جداً . وعلى العكس من ذلك ، فإذا فقد مائع من البئر فسوف يعنى ذلك أن الخزان قد امتلأ أكثر من اللازم وأن الضغط في البئر مرتفع جداً (هناك فقد بسيط لا يمكن تجنبه نظرا لعدم دقة قياساتنا نسبياً ، أعد التجربة).
7. وبالطبع ، فإننا وصلنا الآن مرة ثانية إلى حالة الاتزان وأن ضغطا خفيفا على البالونة سوف يؤدي إلى نفس النتيجة التي حصلنا عليها في التجربة رقم 1.

ملاحظات ختامية
من السهل أن تستنتج على أنه لكي نحفر بأمان ، فإنه يجب أن يكون ضغط الماء الساكن الناتج عن عمود مائع الحفر أعلى قليلا من ضغط الخزان . ولكن قبل الحفر يمكن تحديد قيمة هذا الضغط بالتخمين فقط ، ولذا نحتاج لان يكون لدينا هامش أمان .
وقد رأينا أيضا أن الاستعواض الزائد في عمود البئر ينتج عنه فقد في الخزان . وهذا وضع خطير أيضا نظراً لأنه سوف يؤدي إلى الاتزان ، والاتزان هو الخطوة السابقة لعملية الانفجار.
ولتجنب هذا الوضع يتم إعداد طين الحفر لسد المسام في الخزان . وسوف يتسرب جزء من عناصر المائع الأكثر سيولة في مسام الخزان ، مكونا الرشيح ، ولكن الجسيمات الصلبة الأكبر حجما والموجودة في المعلق سوف تسد المسام مكونة ما يعرف باسم عجينة الطين ، والتي تمنع أي مائع آخر من الدخول إلى الخزان .
ويعتبر الفقد في مائع الحفر أيضا أحد العوامل التي تتم مراقبتها بدقة أثناء حفر بئر بترول .

من موقع سيد نقلته لكم من مختبر العلوم

[خلف الجميلي]

الله يعطيك العافية

[عادل الثبيتي]

يعطيك العافيه وبارك الله فيك وجزاك الله خيـــــــــراً ،،،

[kingstars18]

بارك الله فيك

[ناصر اللحياني]

شكر لك .. وجزيت خيرا

[ربانة]

شكرا لكم على مروركم العطر بارك الله فيكم وجزاكم كل الخير