زيادة إنتاج معامل الغاز في حرض والحوية
نظرة على توسع استثمارات أرامكو السعودية في مجموعة أعمال الغاز - الجزء الثاني
من المتوقع أن يضيف استثمار أرامكو السعودية الممتد والمتكامل 20 عامًا إنتاجيًا إلى رصيد ثلاثة مكامن للغاز غير المصاحب التي تقع ضمن أكبر حقل نفط بري في العالم، وهو حقل الغوار، و15 حقلًا مجاورًا.
ويمتد هذا المشروع التطويري المبتكر، الذي يعرف بـ»مشروع زيادة الإنتاج في حرض و الحوية»، ويسهم في زيادة إنتاج المملكة اليومي من الغاز بمقدار هائل يُقدر بـ 1,360 مليون قدم مكعبة قياسية في اليوم. ويُعد استثمار أرامكو السعودية عاملًا أساسًا في خطة الدولة لتنويع مزيج الطاقة لديها عن طريق تقليل استخدامها للنفط الخام والسوائل في توليد الطاقة. كما أنه يبني على استراتيجية الشركة الرامية لإنتاج لقيم ذي قيمة لقطاع البتروكيميائيات.
ثلاثة عناصر رئيسة
وقد عملت هذه التوسعة المعقدة، التي تمتد إلى مواقع متعددة شملت 15 حقلًا و3 مكامن، على إضافة تسعة معامل لضغط الغاز على مساحة 30,000 كيلومتر مربع، بما يزيد طاقة معالجة الغاز الحلو في معامل الحوية بمقدار الثلث تقريبًا، كما شكلت إضافة مهمة لأعمال استخلاص الإيثان بالتبريد الشديد في العثمانية.
وقد دأبت الفرق متعددة التخصصات المكونة من مقاولين وموردين بالعمل جنبًا إلى جنب لمراقبة رحلة المعدات منذ لحظة وصولها إلى الموقع والتأكد من استيفائها لمتطلبات المحافظة على المعدات. كما عمل فريق المشروع المتكامل على تطوير برنامج محافظة صارم، للتأكد من سلامة الأصول التي وصلت مسبقًا إلى الموقع.
وفي سابقة أخرى لمرافق أرامكو السعودية، تم تركيب 54 نظام ترشيح مخروطي متعدد الطبقات لا يحتاج إلى صيانة، في بداية كل مرحلة من مراحل ضغط الغاز - ضمن مجموعة من أوضاع التشغيل - لاستخدام قوة الطرد المركزي بهدف إزالة ٩٩% من السوائل والجسيمات الصلبة من تدفق الغاز، مع تحقيق الحد الأدنى من انخفاض الضغط.
توفير 8 مليون دولار من خلال الابتكار في الحوية
ومن أجل الحفاظ على مواصفات المعمل لمكثفات الغاز، ابتكر معمل الغاز في الحوية، فكرة تركيب مرشح التحامي لفصل السوائل يعد الأول من نوعه في أوعية التغذية في وحدة التركيز، مما يسهل عملية فصل الزيت عن الماء بصورة فاعلة لتلبية الاشتراطات الخاصة بكمية الماء في المكثفات، والتي يجب أن لا تزيد عن 20 جزءًا في المليون للمكثفات المركزة، مما جنب المعمل إنفاق 8 مليون دولار لتركيب نظام ترشيح مستقل.
إعادة حساب معادلة التدفق لخفض الضغط
ولا شك أن النفط والغاز في جوف الأرض لا يشبهان البحيرة الهادئة، بل هما كالعسل في الإسفنجة، حيث يختبئان في العديد من الصخور النفاذية الواقعة تحت سطح الأرض والتي تسمى بالمكامن. فعندما يبدأ مكمن الغاز غير المصاحب بالاستقرار فإن ضغطه الطبيعي يأخذ في التناقص، ولتحسين ومواصلة إنتاج الغاز منخفض الضغط، فلا بد من تقليل الضغط عند فوهة البئر. فعندما يصل الغاز إلى فوهة البئر، يمري من خلال صمام منظم لتصحيح ضغط التشغيل العادي، وللتحكم بمعدل تدفقه. ولإنتاج الغاز منخفض الضغط من مكمن الخف والجوف وعنيزة، جرى أولًا خفض ضغط أكثر من 1,000 منظم للتدفق عند فوهات الآبار إلى 300 رطل لكل بوصة مربعة. وفي المرحلة الثانية لرفع ضغط الغاز نفسه إلى المستوى المطلوب في معامل ضغط الغاز التابعة لأرامكو السعودية، فلا بد من ضغط الغاز حتى يصل إلى 550-600 رطل لكل بوصة مربعة.
عملية فرز ثلاثية المراحل
يضطلع معمل ضغط الغاز بمهمة زيادة ضغط الغاز، وفي إجراء يعد «الأول من نوعه لأرامكو» تضمنت أعمال التطوير إقامة تسعة معامل متطابقة لضغط الغاز على سطح ثلاثة مكامن نفطية في تلك المنطقة.
وتنتج هذه المكامن غازًا مرًا منخفض الضغط- أي يحتوي على كبريتيد الهيدروجين - وغازًا حلوًا أيضًا. وتتولى وحدات المعالجة في معامل الضغط عملية الفرز ثلاثية المراحل، فبدلًا من استخدام قوة الجاذبية المعتادة للفرز، تستخدم معامل الضغط قوة الطرد المركزي لإزالة المكثفات والمياه قبل ضغط الغاز. وبعد ضغط الغاز، ينتقل الغاز عالي الضغط من خلال أنابيب مطمورة ممتدة من ستة معامل ضغط إلى معمل الغاز في حرض للمعالجة النهائية، بينما تقوم المعامل الثلاثة المتبقية بإرسال الغاز إلى معمل الغاز في حرض.
يُرسل المكثف عبر أنابيب غير معدنية يبلغ قطرها من 6 إلى 14 بوصة إلى معامل الغاز في الحوية وحرض ليخضع للمزيد من المعالجة بعد ذلك في بقيق، في حين تقوم ثلاثة من معامل الضغط بإرسال المياه الناتجة إلى معمل الغاز في الحوية، ويرسل أحد المعامل هذه المياه إلى معمل الغاز في حرض، بينما تضع المعامل الخمسة المتبقية المياه في آبار حقن المياه.
مراقبة رقمية لا مركزية
تساعد مراقبة البيانات الخاصة بمعامل أرامكو في تعزيز السلامة والكفاءة والحد من انبعاثات الغازات. وتقوم أنظمة المراقبة المتطورة بتنظيم الإنتاج عن طريق دمج البيانات الآنية مع عمليات الإنتاج.
وكان التحول إلى إنتاج الغاز منخفض الكربون سببًا في إلغاء مركزية بعض أنظمة المراقبة وجمع البيانات (سكادا) من معملي الحوية وحرض إلى معامل ضغط الغاز. ويحظى كل معمل لضغط الغاز بغرفة المراقبة الخاصة به، وهذه الغرفة تعد بمثابة العصب المركزي والعين الإلكترونية، حيث تتولى الخوارزميات المتقدمة مراقبة العمليات بجميع مراحلها، وذلك بهدف استيفاء التعديلات اللازمة للإنتاج منخفض الضغط بمقدار 300 رطل لكل بوصة مربعة، وأجهزة فوهات الآبار، وخطوط نقل الغاز المرتبطة بها.
أكبر معامل الغاز في المملكة
يهدف معمل الغاز في الحوية، الواقع على بعد 60 كيلومترًا جنوب الأحساء، إلى إزالة المياه والمكثفات الهيدروكربونية وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين من الغاز الخام، وتحويله إلى غاز البيع الصالح لإرساله إلى شبكة الغاز الرئيسة. ويُعد هذا المعمل، الذي بدأ تشغيله في ديسمبر 2001، أول مرافق أرامكو السعودية لمعالجة الغاز غير المصاحب بصورة مباشرة من المكمن.
وتتطلب معالجة 1,360 مليون قدم مكعبة قياسية إضافية في اليوم من الغاز الخام، بنية تحتية مكافئة لهذا المقدار. إذ أسهم مشروع زيادة الإنتاج في معمل الغاز في الحوية بمقدار 1070 قدم مكعبة قياسية في جعله أكبر معامل الغاز في المملكة.
وصُمم معمل الغاز في الحوية في بدايته لمعالجة 1.6 مليار قدم مكعبة قياسية من الغاز الخام غير المصاحب لينتج بذلك 1.4 مليار قدم مكعبة قياسية من غاز البيع، و 170,000 برميل في اليوم من المكثفات. وتمت توسعته في عام 2009 لزيادة طاقته الاستيعابية إلى 2.6 مليار قدم مكعبة قياسية و 240,000 برميل في اليوم. بينما كانت زيادة إنتاج الغاز من حقل الغوار سببًا في رفع السعة الاستيعابية للمعمل على نطاق ضخم يقدر بـ3.5 مليار قدم مكعبة قياسية في اليوم، مع إضافة وحدتي معالجة جديدتين في الحد الشرقي لتنضم إلى الوحدات الخمس الموجودة مسبقًا في المعمل.
إجراءات صناعية محسّنة في معمل الغاز في الحوية
أتاحت زيادة الإنتاج المجال لإجراء تحسينات في الإنتاج، مصحوبة بفوائد عالية المستوى للحد من الآثار البيئية. ومن أبرز تلك الفوائد تحسين استخدام البخار، ومنع حرق الغاز في الشعلات من خلال نظام استخلاص محسن.
وتسهم المراقبة الحذرة للتباين المفرط في ضغط الغاز، في حماية المرافق الصناعية والموظفين العاملين بها والبيئة.
وقد أدخلت تحسينات على نظام حرق غاز الشعلات في معمل الغاز في الحوية، تضمنت نظام استخلاص جديد لغاز المستهدف حرقه. إذ يقوم النظام باستخلاص الغاز وإعادة استخدامه بدلًا من حرقه في الشعلات كالسابق. ويقوم نظام استخلاص وتصريف السوائل، الذي تم تركيبه خلف الخزانات المجاورة له، بجمع السوائل المحترقة واستخلاصها، مما يمنع المزيد من الحرق في الشعلات. ويدعم تقليل الحرق الروتيني للغاز في الشعلات مشاركة أرامكو السعودية في مبادرة البنك الدولي للقضاء على الحرق الروتيني للغاز نهائيًا بحلول عام 2030.
ويعد البخار، بدءًا من رفع درجة حرارة عملية المعالجة وحتى مرحلة التقطير التجزيئي، عاملًا أساسًا لمعالجة النفط والغاز. وفي معمل الغاز في الحوية تتحكم محطة لتخفيف الضغط بالبخار عالي الضغط. إذ يقوم مولد بخار توربيني جديد بتحويل هذا البخار إلى 37 ميغاواط من الكهرباء، التي تُستخدم لتشغيل وحدات المعمل وتوريد المتبقي لشبكة الكهرباء في المملكة، بالإضافة إلى الكهرباء التي توردها وحدتا الإنتاج المزدوج التابعة للمعمل.
منتج ثانوي قيّم من الغاز الطبيعي
تدور عمليات معمل استخلاص سوائل الغاز الطبيعي في الحوية بالقرب من معمل الحوية للغاز، كما يقع معمل الغاز في العثمانية في المنطقة ذاتها. تتمتع سوائل الغاز الطبيعي، وهي مكونات قيمة من الغاز الطبيعي، باستخدامات واسعة، مثل أنواع الوقود المتخصصة، والأسمدة، واللقيم البتروكيميائي. ويُعد الإيثان لقيمًا مهمًا لقطاع البتروكيميائيات، ولكن هنالك فجوة بين المعروض من الإيثان في المملكة والطلب عليه. وكان من ضمن التطويرات، نظام لاستخلاص الإيثان بالتبريد الشديد في معمل الغاز في العثمانية.
وبينما يرسل الغاز الحلو الجاف من معمل الغاز في الحوية إلى معمل استخلاص سوائل الغاز الطبيعي في الحوية لاستخلاص سوائل الغاز الطبيعي منه، يُرسل الغاز المنتج من مشروع زيادة الإنتاج إلى معمل الغاز في العثمانية عن طريق خط أنابيب جديد يبلغ قطره 56 بوصة ليُستخدم في أعمال استخلاص الإيثان بالتبريد الشديد.
تنفيذ خط أنابيب غير معدني بطول 844 كيلومتر
ويتطلب التعامل مع الغاز منخفض الضغط طاقة أكبر وخطوط أنابيب أكثر. ويجب تصميمهما واختبارهما ليتناسبا مع أسلوب الضغط المنخفض.
وشهدت أعمال تطوير شبكة خطوط أنابيب تجميع الغاز القائمة في حقل الغوار لتحويلها إلى وضع تشغيل منخفض الضغط، إحدى أكبر عمليات تركيب خطوط أنابيب غير معدنية في تاريخ أرامكو السعودية، إذ تضمنت أعمال التطوير تركيب ما مجموعه 2,718 كيلومتر من مختلف الأحجام والأنواع من خطوط الجريان والخطوط الرئيسة وخطوط النقل المعدنية وغير المعدنية، لنقل الغاز غير المصاحب والمكثفات والمياه الناتجة. علمًا أن جميع خطوط أنابيب نقل السوائل - المكثفات والمياه الناتجة- البالغ طولها 844 كيلومتر مصنوعة من مواد غير معدنية.
أسهم استثمار أرامكو السعودية الضخم في مشاريع زيادة الإنتاج وتطوير مرافق الغاز في حرض والحوية والعثمانية، بغية تلبية الطلب المحلي المتزايد على الغاز وسوائل الغاز الطبيعي، في إطالة الأمد الإنتاجي لما يقرب من 15 حقلًا بمقدار 20 عامًا.
البنية التحتية لتجميع الغاز
• تعديل 866 فوهة بئر
• 9 أنابيب توصيل رئيسة نائية جديدة (الإجمالي الجديد 59)
• 1 مشعب تجميع غاز (الإجمالي الجديد 6)
9 معامل لضغط الغاز
• 6 في الحوية
• 3 في حرض
• 7 محطات لفصل السوائل
2,700 كيلومترًا من خطوط الأنابيب
• خطوط جريان
• خطوط رئيسة
• خطوط مكثفات
• خطوط مياه لنقل المكثفات والمياه الناتجة
معمل الغاز في الحوية
• طاقة معالجة الغاز اللقيم الحلو/المر: من 2.6 إلى 3.5 مليار قدم مكعبة قياسية في اليوم
• غاز البيع: 2.4 إلى 3.3 مليار قدم مكعبة قياسية في اليوم
• المكثفات: 278 مليون برميل في اليوم
• الكبريت: 1600 طن متري في اليوم
الزيادة الإجمالي الجديد
- 2 وحدة تجميع سوائل جديدة لعملية الفرز ثلاثية المراحل. 9
- 2 مرفق لمعالجة الغاز لإزالة ثاني أكسيد الكربون. 7
- 1 مرفق للتجفيف والتحكم في نقطة التكثف لإزالة المياه والمقطرات الثقيلة. 6
- 2 وحدة ضغط غاز البيع لضغط الغاز لإرساله لشبكة الغاز الرئيسة. 8
- 1 مدخنة شعلات عالية الضغط. 8
- نظام استخلاص غاز الشعلات، للحد من حرق الغاز في الشعلات.
- نظام استخلاص وتصريف السوائل لاستخلاص المخلفات السائلة
- مولد بخار توربيني يولّد 37 ميغاواط من البخار غير المستخدم. 197 ميغاواط
- 1 محطة فرعية رئيسة. 5
- 58 خط لنقل الكهرباء
- شبكات المنافع الكهربائية وغير الكهربائية
- أتمتة الإجراءات ومراقبتها
شرعت أرامكو السعودية في تنفيذ أكبر برنامج للإنفاق الرأسمالي في تاريخها، إذ تعتزم زيادة نسبة الإنفاق الرأسمالي عن عام 2022 بنسبة ٪18.0 لتصل إلى 37.6 مليار دولار أمريكي. لماذا؟ لأننا نتوقع أن النفط والغاز سيحافظان على دورهما المحوري في المستقبل المنظور. وتعتزم الشركة المحافظة على مكانتها كأكبر منتج للنفط الخام على مستوى العالم من حيث كميات الإنتاج، وكونها إحدى أقل منتجي النفط تكلفة.
وتسير خطط الشركة الضخمة للتوسع في مجال الطاقة على المسار الصحيح، وتتضمن هذه الخطط مضاعفة إنتاج الشركة من الغاز بحلول عام 2030 لتلبية الطلب المتزايد على الطاقة منخفضة الكربون، وتوفير كميات إضافية من السوائل للتصدير، إلى جانب دعم الإمكانات المستقبلية لبناء سلسلة قيمة للهيدروجين، والاضطلاع بدور فاعل في تصدير الأمونيا الزرقاء.
تتمثل إحدى المزايا الإضافية المهمة لإنتاج الغاز في أرامكو السعودية في توفير كميات كبيرة من سوائل الغاز الطبيعي والمكثفات، التي تكمِّل عملية إنتاج النفط الخام وتوفر اللقيم اللازم لقطاعي التكرير والبتروكيميائيات.
يعكس طموح قطاع التنقيب والإنتاج في مضاعفة إنتاج الغاز بحلول نهاية العقد الحالي، التزام أرامكو السعودية بمعالجة الأبعاد الثلاثة لمعضلة الطاقة، وتيسير عملية التحول المنظم والمنصف في مجال الطاقة، مع مواصلة توفير إمدادات موثوقة من الوقود الأحفوري منخفض الانبعاث الكربونية بتكلفة معقولة داخل المملكة وخارجها.
— ناصر النعيمي
الرئيس للتنقيب والإنتاج
إن المعرفة والخبرة العريقة للشركة في قطاع التنقيب والإنتاج، وسجلها الحافل في الإدارة المستدامة للمكامن ستثبت أنها لا تقدر بثمن، وستعزز من قدرتنا على زيادة إنتاج الغاز في هذا المنعطف المهم في التحول العالمي للطاقة.
— وليد الملحم
النائب الأعلى للرئيس لهندسة البترول والتطوير
يعمل قطاع التنقيب والإنتاج على تسريع وتيرة برامج استكشاف وتحديد الغاز بالاستعانة بالبنية التحتية، في الوقت الذي تسعى فيه الشركة إلى تحقيق أقصى استفادة من قاعدة مواردها غزيرة الإنتاج، ودعم واحدة من أهم خطط التوسع في مجال الطاقة في الأسواق العالمية.
— سامر الأشقر
النائب الأعلى للرئيس للتنقيب
تلعب استراتيجية قطاع التنقيب والإنتاج المتمثلة في نشر التقنيات المبتكرة، دورًا فعالًا في تحسين الأداء التشغيلي لأعمال الحفر ودعم طموح الشركة في توسيع أعمالها في قطاع الغاز.
— عبد الحميد الدغيثر
النائب الأعلى للرئيس للحفر وصيانة الآبار
