تطوير عدَّاد لقياس التدفق متعدد الأطوار بواسطة الموجات الدقيقة

تحتضن المكامن كلًا من المواد الهيدروكربونية والمياه على عُمق آلاف الأقدام تحت سطح الأرض منذ ملايين السنين. ولا يمكن لأعمال الإنتاج أن تستخرج المواد الهيدروكربونية بمفردها، بل يتطلَّب الأمر استخراجها في هيئة مزيج يتضمَّن عدَّة أطوار، حيث يشتمل على النفط والماء في حالتهما السائلة، بالإضافة إلى الغاز أيضًا.

ومن المهم الحصول على معلومات دقيقة لما تحتويه كل بئر؛ وفي هذا الصدد تُمثل عدادات قياس التدفق متعدد الأطوار متطلَّبًا رئيسًا ضمن البنية التحتية الضخمة لقطاع التنقيب والإنتاج في أرامكو السعودية وحقول النفط الرقمية التابعة لها، حيث يُستعان بها لقياس كمية النفط والمياه والغاز التي تنتجها الشركة بدقة.

معالجة مشكلات الاستخدام

ومن شأن عدادات القياس الآنية الإسهام في تحسين الإنتاج وزيادة استخلاص المواد الهيدروكربونية إلى أقصى حد؛ ومع ذلك، فإن معظم العدادات التجارية للقياس متعدد الأطوار ضخمة ومكلفة، وتستخدم مصادر إشعاعية خطرة، كما أنها تفتقد للدقة عند تعرضها لمجموعة كبيرة من ظروف التدفق المختلفة.

وكان العلماء في أرامكو السعودية في حاجة ملحّة إلى إيجاد حل، نظرًا لما قد يسببه الإفراط في إنتاج المياه من أضرار، مثل التآكل وترسب الأملاح والقشور، وترسب المواد الهيدروكربونية الصلبة مثل الأسفلتين والشمع، والحاجة إلى التخلص من المياه نفسها.

وقد أثمر العمل التعاوني الذي استمر لسبع سنوات عن توصل الباحثين في مركز الأبحاث المتقدِّمة في إكسبك وجامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية إلى تطوير تقنية جديدة، تتمثَّل في عداد قياس للتدفق متعدد الأطوار يعتمد على رنين الموجات الدقيقة التي توفِّر قياسًا آنيًا لنسبة المياه ومعدَّل تدفقها.

ولا يشتمل هذا العدَّاد على مواد إشعاعية كما أنه آمن تمامًا، ويوظِّف بداخله تصميمًا حلزونيًا رنانًا حائزًا على جوائز وبراءة اختراع. ويضمن هذا التصميم دقة القياس بغض النظر عن الاتجاه والموضع.

كما يتميَّز التصميم، الذي خضع للاختبار في مرافق الأبحاث التابعة لأرامكو السعودية في هيوستن ومن قبل مهندسي البترول الميدانيين في منطقة الأعمال الجنوبية، بملاءمته لأحجام مختلفة من الأنابيب نظرًا لحجمه الصغير.

وفي هذا الصدد، قال كبير التقنيين في قسم تقنية الإنتاج في مركز الأبحاث المتقدمة في إكسبك، سعد المطيري: «بدأنا هذا المشروع لمواجهة تحدٍ بالغ الأهمية، ألا وهو القياس الآني والدقيق لتدفق المواد الهيدروكربونية والمياه».

وقاد البحث ثلاثة من العلماء وهم: أخصائي هندسة البترول في مركز إكسبك للأبحاث المتقدمة، محمد أرسلان، والأستاذ المشارك في الهندسة الكهربائية والحاسوبية في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية، عاطف شميم، وكبير الإداريين التقنيين في شركة ساهر لحلول التدفق، محمد كريمي.

إضافة القيمة وتحسين الأعمال

وركَّزت المرحلة التالية من أعمال البحوث والتطوير على تطوير مقياس آني للأطوار الثلاثة، النفط والماء والغاز، مزود بقدرات الذكاء الاصطناعي.

وجرى اختبار النسخة الأولية من عدّاد القياس ثلاثي الأطوار في أبريل 2022م، على جهاز تدفق حلقي تجاري في الولايات المتحدة الأمريكية، ومن المتوقع اختبار النموذج التجريبي الميداني في أواخر العام المقبل في حقول أرامكو السعودية.

وقال مدير مركز الأبحاث المتقدِّمة في إكسبك، الأستاذ أشرف الطحيني: «يعود الفضل في نجاح المركز إلى التعاون والشراكة؛ ونجاحنا في تطوير هذه التقنية ليس إلا مثالًا على ذلك، حيث تعاون المركز مع أكاديميين وشركات ناشئة، إلى جانب مراكز الأبحاث العالمية التابعة للشركة، من أجل تسريع تطوير التقنية التي من شأنها التصدي للتحديات الميدانية».

من جانبه قال المدير التنفيذي لهندسة البترول والتطوير، الأستاذ وليد الملحم: «نعمل على إضافة قيمة للشركة وتحسين عملياتها وتطوير أعمالها عن طريق الابتكار وتطوير التقنيات، الأمر الذي يمثِّل إحدى ركائز إستراتيجيات الشركة؛ فهذه التقنيات تضمن لها تحقيق أهداف أعمالها وتجاوزها».

وقال الرئيس التنفيذي لشركة أرامكو السعودية للتقنية، عباس الغامدي، وهي الجهة المسؤولة عن إصدار التراخيص في الشركة: «تتماشى هذه التقنية تمامًا مع بنية أرامكو السعودية التحتية للثورة الصناعية الرابعة، ونتطلَّع للإمكانات التجارية لعدادات قياس التدفق متعددة الأطوار، ونعمل حاليًا مع جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية لترخيص استخدام هذه التقنية».

هذا المقال جزء من سلسلة مقالات حول تقنيات الشركة التي تسوقها شركة أرامكو السعودية للتقنية، وهي الجهة المسؤولة عن إصدار التراخيص في الشركة.

ولمزيد من المعلومات حول هذه التقنية، يُرجى التواصل مع رئيس قسم الترخيص بشركة أرامكو السعودية للتقنية، سوباشيني أسوكان، على البريد الإلكتروني التالي subashini.asokan@aramco.com

وصف الصورة في أعلى الصفحة: محمد أرسلان، يحمل بين يديه نموذجًا لعدّاد القياس، الذي يعتمد على الموجات الدقيقة لقياس التدفُّق متعدِّد الأطوار. (تصوير: محمد آل ابن الشيخ)