14 مليون برميل من النفط تنتجها دول الخليج العربي –مجتمعة- يوميا، وهذه الكمية الهائلة تكون سببا في تلوث بيئة المنطقة برمتها جراء صناعة لا غنى عنها، وانطلاقا من الأهمية التي تشكلها هذه الصناعة للوطن العربي عامة ولدول “مجلس التعاون الخليجي” خاصة، قدم المخترع أحمد عبده عثمان الذي يعمل مهندسا ميكانيكيا “بالشركة المصرية العامة للبترول” عددا من الابتكارات في مجال إنتاج النفط.
أول ابتكارات عثمان في هذا المجال هو اختراعه نظاما لتصريف الغازات من آبار البترول الغير متدفقة، ويتم عن طريقه “تصفية” الغازات بواسطة مضخة نفاثة تعمل بواسطة مرور الزيت المنتج من البئر لتحدث خلخلة في غرفة سحب الغازات وبذلك تسحبها وتخلطها مع الزيت المنتج من البئر في آن واحد من دون تدخل بشري، وبدون إطلاق الغازات في الهواء الجوى وبذلك يتم زيادة إنتاج البئر وكذلك حماية البيئة من التلوث بالغازات.
يقول المخترع: “ينتج البترول من الآبار الغير متدفقة بواسطة طلمبات أعماق مختلفة، وفى هذه الحالة يحدث فصل للغازات من الزيت وتتصاعد هذه الغازات أعلى السطح وتعمل على تقليل إنتاج البئر تدريجيا، لذلك يتم التخلص من هذه الغازات بتصريفها من مخرج خاص على سطح البئر إلى الهواء الجوى، للحفاظ على إنتاجية وتشغيل البئر وهذه العملية تتم يدويا بواسطة عمالة التشغيل، والنظام الجديد المبتكر أنجع لتصريف تلك الغازات”.
“تشريط” المواسير
أما الاختراع الثاني للمهندس أحمد عثمان فهو اختراعه “ماكينة متنقلة لتشريط المواسير”، ويشير المخترع إلى أن عملية “تشريط” المواسير تتم لاستخدامها كمصفاة في أعماق آبار النفط وآبار المياه، وتتم هذه العملية بواسطة ماكينات خاصة معدة لذلك في الورش، بحيث يكون لها فرش كبير وتتحرك رأس “التشريط” تتحرك عليه وعلى الماسورة المراد تشريطها ويتم تغير الرأس حسب قطر الماسورة.
والماكينة المبتكرة تستخدم في تجهيز رأس “التشريط” بواسطة كلبس يتم تغييره حسب قطر الماسورة، ويتم تحريك رأس التشريط على الماسورة بعد وضعها على حامل بارتفاع مناسب ويجري تثبيت الرأس في النقطة المراد التشريط بها بواسطة الكلبس، وبواسطة دليل لتحديد أبعاد التشريط، ومن مميزات الماكينة المبتكرة أنها خفيفة الوزن سهلة النقل تستخدم في أي مكان أو في موقع العمل وكلفتها قليله جدا مقارنة بالماكينات التقليدية.
اختراع آخر للمهندس أحمد عثمان هو عبارة عن “مكبس رفع هيدروليكى ترددي” يستخدم في رفع الزيت، ويتغلب عن طريقة المخترع على مشكلات وأعطال وحدات رفع الزيت التقليدية التي تستخدم في إنتاج البترول من بعض الآبار الغير متدفقة، ويستخدم فيها مضخات ماصة كابسة تنزل في قاع البئر وتأخذ حركتها الترددية من أعلى بواسطة عمود يصل إلى السطح, وباستخدام وحده رفع الزيت -المشار إليها سابقا- ذات التصميم الخاص يمكن نقل الحركة الترددية إلى الطلمبة في عمق البئر، ويطلق على هذه الوحدة اسم “وحدة رفع الزيت” وهى عبارة عن رافعة ذات تصميم خاص، عوضا عن الوحدات التقليدية التي لها أجزاء ميكانيكية متحركة كبيرة، ومن ثم تكون أعطالها كثيرة ومتكررة.
والجديد في الاختراع أنه يتم استبدال الوحدة السابقة “بمكبس هيدروليكى متردد” يوفر القوة اللازمة للرفع وإمكانية التردد حسب الأشواط المطلوبة، ويثبت هذا المكبس على رأس البئر وتحدد مواصفاته عن طريق الوزن المطلوب رفعة وطول الأشواط وعدد مرات التردد في الدقيقة، ومن مميزاته أيضا سهولة الصيانة, وكونه آمنا في التشغيل, كما يمكن تشغيله بضغوط غاز أو زيت من آبار مجاورة.
“المضخة النفاثة”
يتم حقن أنواع مختلفة من المواد الكيميائية خلال عملية استخراج ومعالجة خام النفط، بغرض المساعدة في عمليات حماية النظام من (التآكل, تكون القشور, الفوران) أو المساعدة في عملية فصل الملح والماء من الخام، ولكي يتم إضافة هذه المواد يتم حقنها بالمقدار المطلوب بواسطة نظام حقن به طلمبات خاصة ترددية يمكنها التغلب على الضغط عند النقطة المطلوب الحقن بها، وهذه الطلمبات تتنوع من حيث الشكل والنوع وكميات التصريف والضغط المطلوب لتحقيق هذا الغرض.
وفي هذا الإطار قدم المخترع أحمد عثمان اختراعا هو “نظام حقن كيماوي بدون طلمبات خاصة” والجديد فيه أنه يتم الحقن أو إضافة المواد الكيميائية بدون طلمبات خاصة، وذلك باستخدام الطلمبات الموجودة بالفعل في النظام والخاصة بتدفيق الخام من بين مكونات وحدة المعالجة.
ويتم استخدام طلمبات العمليات بعد إضافة “مضخة نفاثة” لها تأخذ مقدارا قليلا من الخام المندفع من مخرج الطلمبة والمتناسب لتشغيل المضخة النفاثة، بتفريعه بصمام مناسب مارا بالمضخة وصولا إلى سحب الطلمبة بواسطة صمام مناسب وبذلك تكون المضخة وصولا قامت بدور دورة مغلقة على طلمبة العمليات وتطبيقا لنظرية عمل المضخة النفاثة والتي تعتمد على تحويل الضغط للزيت إلى سرعة بواسطة “فونية” مناسبة مرورا بمنطقة التفريغ (التى يتم توصيل المواد الكيميائية المطلوب خلطها بواسطة تفريعه بصمام للتحكم في الكميات) ليمر بأنبوبة الخلط التى تعمل على خلط الزيت والمواد الكيميائية التى تدخل من خلال منطقة التفريغ جيدا.
وبعدها يمر الخليط إلى المنطقة التى تعمل على تحويل سرعة الخليط إلى ضغط ليدخل إلى سحب طلمبة العمليات مرة أخرى، وبذلك يتم إضافة أي مادة كيميائية مطلوب إضافتها وخلطها خلطا جيدا مع الخام وبالمقدار المناسب وكذلك دخول جسم طلمبة العمليات ضمن منظومة الحماية في حالة إضافة مواد للحماية من التآكل.
مضخة الفتات الصخري
ومن نظام “الحقن الكيماوي” ننتقل إلى اختراع المهندس أحمد عثمان “مضخة الفتات الصخري” التي تستخدم في سحب الزيوت الثقيلة والمازوت وناتج حفر الآبار، كما تستخدم في سحب رواسب صهاريج النفط وأحواض “الطَفلة” –سائل الحفر- عند نظافتها أو دخولها الصيانة، والمضخة الجديدة تتكون من جسم اسطواني به فتحة دخول سفلية وفتحة خروج علوية، وريشة حلزونية بداخل الجسم الاسطواني مجمعة على محور علوي ومحور سفلى، ومزودة بموتور هيدروليكي أو هوائي، إضافة إلى يد للتعليق والنقل.
يقول المخترع: في عمليات حفر الآبار (بترول أو مياه) تستخدم “الطَفلة” للمساعدة في عمليات الحفر ورفع (فتات الصخور) من قاع البئر إلى أعلى السطح، ويتم فصل ناتج عمليات الحفر تلك عن سائل الحفر (الطفلة) بواسطة معدات خاصة (الهزاز) ليتم استخدام سائل الحفر مرة أخرى ويتم التخلص من ناتج الحفر في حفره بجوار البئر، ولحماية البيئة يتم تجميع ناتج الحفر في صناديق حديدية كبيرة للتخلص منها في أماكن معدة لذلك وهذا يتطلب معدات وسيارات خاصة”.
والجديد في الاختراع أنه يتم تجميع ناتج الحفر في صندوق واحد معد لذلك بجوار الهزاز وتثبت عليه المضخة (مضخة الفتات الصخري) لتقوم بضخ الفتات في حالة امتلاء الصندوق عن طريق وصلات خاصة (خراطيم) إلى سيارة النقل لحملها إلى المنطقة المعدة لذلك.
ومن مميزات المضخة الجديدة أنها تساهم في حماية البيئة، وتجميع المخلفات ونواتج الحفر، كما أنها قليلة الكلفة بالنسبة للمعدات الأخرى، وآمنة في استخدامها حيث تعمل بالهواء أو الزيت المضغوط وليس بالكهرباء، كما أنها أكثر كفاءة لأن مقدار الكميات المسحوبة من الفتات الصخري كبيرة مقارنة بالماكينات الأخرى، ويشير المخترع إلى أنه تم تصنيع المضخة بورش الهندسة الميكانيكية “بالشركة العامة للبترول” وباستخدام بعض الأجزاء من معدات مستبعدة بالشركة، وعملت بكفاءة أكثر مما كان متوقعا.
ويعتبر أَخذ عينات الزيت من العمليات المهمة في صناعة النفط، ويتم أخذ العينة من الصهاريج بطريقة معروفة وبسيطة وهى إنزال عبوه معدنية (مصبوب بداخلها كمية من الرصاص لعمل وزن لها) بواسطة حبل مربوط بيد التعليق في الصهاريج مع سد فوهة العبوة بسدادة من “الفلين” متصلة بالحبل أيضا، وعند الوصول للمستوى المطلوب أخذ منه العينة يتم شد الحبل بقوه لأعلى وينتج عن الشد نزع “الفلة” وينتظر المهندسون حتى تمتلئ العبوه بالزيت، وبعدها يتم سحب العبوه بالحبل للخارج وتفريغ العينة في “جركن” بلاستيكي خاص لإرساله للمعمل.
ولكن مشكلات الطريقة السابقة تتمثل في صعوبة أخذ العينة لعدم التأكد من نزع السدادة “الفلين” وتكرار المحاولة، وإمكانية التلاعب في العينة أثناء أخذها أو نقلها للمعمل، بالإضافة إلى عدم إمكانية أخذ عينه من قاع الصهاريج.
إلا أن المخترع أحمد عثمان تغلب على هذه المشكلات باختراعه طريقة لأخذ عينات الزيت من الصهاريج بسهولة تامة والتأكد من أخذها بواسطة الإحساس بفض القفل عن طريق الحبل، كما تمكن الطريقة الجديدة من عدم التلاعب في العينة أثناء أخذها أو نقلها، وإمكانية أخذ عينة من قاع الصهاريج أيضا.
تحلية مياه البحر
أما اختراع المهندس أحمد عثمان الأخير فهو “منصات تقطير بحرية” تختلف في فكرتها عن فكرة محطات تحلية مياه البحر التقليدية التي تعتمد على الهبوط بالضغط داخل مراحل التقطير عن الضغط الجوى، للوصول لدرجة تبخير الماء إلى أقل ما يمكن أو قريبة من درجة حرارة مياه البحر الطبيعية أو أعلى منها بقليل، والتي تتكون بدورها من أربعة أنظمه لإتمام عملية التقطير وهي: نظام التفريغ (الهبوط بالضغط)، ونظام سحب وتجميع الماء المنتج (البخار المتولد)، ونظام التصريف (التخلص من الماء شديد الملوحة)، ونظام التغذية بماء البحر، والأنظمة الأربعة تتطلب وجود مرجل بخارى لتوليد البخار اللازم لعمليات التفريغ بواسطة طلمبة نفاثة، وكذلك عدد كبير من الطلمبات (التغذية – التصريف – سحب الماء) ويتطلب الأمر وجود المحطة بالقرب من الشاطئ.
والجديد في الاختراع أن منصات التقطير البحرية عبارة عن منصات ذات ثلاث (طوابق) موجودة داخل البحر ويعتمد ارتفاعها للمستوى الثالث على الارتفاع اللازم لعمل التفريغ المطلوب داخل مرحلة التقطير، ويمكن الاستفادة من المنصات البحرية الخاصة بإنتاج البترول لوضع وحدة التقطير عليها وتوفير الماء اللازم للمعيشة على هذه المنصات.
وبواسطة الابتكار الجديد يمكن اختصار ودمج الأنظمة الأربعة الخاصة بمحطات التقطير التقليدية إلى نظامين فقط، وذلك بدمج نظام التفريغ (الهبوط بالضغط) ونظام سحب الماء المنتج معا، ودمج نظام التغذية بماء البحر ونظام التصريف للماء المالح، وبذلك يمكن تخفيض عدد الطلمبات المستخدمة والاستغناء عن نظام “المرجل البخاري” وتخفيض حجم المحطة والمعدات اللازمة وبالتالي الكلفة المالية.
أحمد جندي