Игеру процесін реттеу 5 страница

Мұнайды оттегінің қос тотығы және карбонаттырылған сумен қысып шығару.Қабатқа CO₂ айдау – мұнайбергіштікті арттырудың ең нәтижелі тәсілдерінің бірі саналады. Оттегінің қос тотығы көмір-оттегі еріткіштеріндей арзан және мұнай шығаруда өте жоғары пайызды қамтамасыз етеді.

Бастапқы CO₂ мұнаймен араласпайды. Демек, шикі мұнаймен коллекторда кездескенде ол мұнайдан кейбір көмір-оттық қосынды компонеттерін бөліп алып, сонымен өзі мұнайда еритін болып шығады. Мұнайды CO₂-мен араластырғанда дәл газлифтідегідей құбылысқа жолығамыз. Бұл құбылыста мұнайдың сұйықталуы, оңайырақ жылжуы байқалады.

Демек, CO₂-ні қолдану принципі сұйықтықтардың тұтқырлығы қабаттағы жағдайларда еріп таралған көмір-қышқыл газдың мөлшеріне тәуелдігімен негізделген. Мысалы, CO₂ еріп тарауы мұның тұтқырлығын 10÷500% шектерде төмендетсе, қысым мен температураны да төмендетеді. Бұл жағдайда 50%-ға дейін еріп таралған газы бар мұнайдың көлемдік коэффициенті өседі.

Мұнай көлемінің көбеюі мұнаймен толған кеуектер көлемінің ұлғайуына әсер етеді, мұнайдың жылжуына ыңғайлы жағдай жасайды. Тұтқырлықты төмендету мұнайдың жылжымалығын асырады. Осымен байланысты мұнай беру коэффициентін белгіленген деңгейіне жету үшін айдалатын фазаның шығын көлемін азайтады. Жүйеде CO₂ мұнай мен су шекарасының беттік керілу күшін төмендетеді.

 

 

 

8.9-сурет. Қабатқа CO₂ айдау сұлбасы: 1- қалдық мұнайы бар аймақ; 2- мұнайдың жылжымалы шебі; 3- CO₂ және судың аймағы ; 4 - судың қысып шығарушы ағысы

 

Келтірілген факторлардың бірлескен әсері әдістің жоғары нәтижелігін қамтамасыз етеді. Сонымен қатар CO₂-ні айдау әдісінің елеулі бір кемшілігі бар. Газдың су ерітіндісі тұрақтылығы аз қышқыл болып саналады, жылжымалығы қабаттағы жағдайлардағы мұнайдікінен шамамен, 10 есе көп, сондықтан айдағыш зат (агент) ертерек мезгілсіз бұзып-жарып өтеді. Бұл көбінесе,айдау шебіндегі тұтқырлықтың тұрақсыздығымен байланысты.

CO₂ газбен мұнайды айдаудың нәтижелігі, қамту әсері, коэффициентінің арттыруы мен айдау арқылы алдын ала анықталады. Аудан мен көлемді қамту әсері коэффициентінің жоғарылауы кеуектік-капиллярлық сіңуін түзеп жақсартумен және мұнаймен судың жылжымалығын біркелкілеу әсерлерімен байланысты. CO₂ мұнай мен суда жақсы еритін қабілетті, мұнай қабықшаларының (пленкаларының) тау жынысы бетінен жұлынуына, жуылуына әсерін тигізеді. Кеуекті ортаның суды жұқтырғыштығы ұлғаяды, ал бұл кеуектер-капиллярлар орталықтарының суды сіңіріп, мұнайға шылыққандарына себеп болып, ақырында айдалып шығарылған мұнай көлемі артады.

Мұнай құрамына, қысымына, температурасына байланысты CO₂-нің мұнайда еруі шектеулі немесе шексіздікке жақындайды.

Кездесетін табиғи мұнайларда CO₂ газдың еру көлемдерімен өлшегенде мұнайдың бір аумағында газдың жүздеген аумағы еріп тарауы мүмкін. Демек, басқа жағдайларда айырмашылықтар болмаған кезінде, CO₂ газы көміроттегілері артығырақ С₃-С₇ қатарының мұнайларында жақсырақ ериді. Мұнайлардағы шайырлер мен асфальтендердің жоғары мөлшері, керісінше,газдың еріп таралуын едәуір қиындатады. Осы себептен CO₂-нің мұнайда шексіз еруіне жетуі іс жүзінде мүмкін емес. Кейбір коллекторларда диоксидті мұнаймен араластырмаған жөн болғанымен, сонда да CO₂ -ні бұл жерде де қосымша мұнай шығару үшін қолдануға болады. Коллекторда газ керіле береді де, сонымен мұнайдың тұтқырлығын төмендетіп, оның жылжымалдығын жақсартады.

21. БӘЗ-дың ерітіндісімен мұнайды ығыстыру механизмі

Бетті белсенді заттектердің (ББЗ) ерітінділерін қабатқа айдау.

Беттік әрекеттік заттар фаза аралық бөлім деп аталатын екі түйісіп тұрған дененің беттерінде жиналып тұра алатын зат. Фаза аралық бөлімде ББЗ жоғары концентрациялы бет құрып, адсорбциялы шекті құрайды.

Кез–келген сұйық газ немесе реагент қажетті жағдайда өзінің беттік белсенді қасиетін көрсете алады, яғни беттерде бос энергиясын азайта отыра молекулярлық күштер әсерінен адсорбцияға кіре алады. Алайда, беттік әрекетті заттар деп, адсорбциясы күшті тез арада беттердің қажауын тежейтін заттар.

Жалпы жағдайдағы ББЗ–ол дефильді құрылымды органикалық қосылыстар, яғни қоршаған ортамен тығыз байланыста болуымен ерекшеленетін молекуласында атомдар топтарын сақтайтын қосылыстар. Ал ББЗ молекулаларында олео немесе липофильді бөлімін құайтын бір немесе бірнеше көмірқышқыл радикалдары бар.Сумен нашар әсерлесетін олеофилді группа, молекуланың су бөлімінен көмірсутег бөліміне талпнуын анықтайды. ББЗ дің беттік әрекеттігі ерітілген полярлы емес сұйықтарда гидрофильді топтармен бекітілген, ал суда ерітілгендер гидрофобты радиалдармен бекітілген.

 

 

 

 

Сурет- 8.1 ББЗ ерітінділерін дайындау мен жіберу схемасы.

1-реагенттің жұмыстық көлемі; 2-жүктеме люк; 3-электроқыздырғыштар;4- дозировкалау насосы;5- арматура; 6-су беруші; 7-шаналы блокты дозировкалау қондырғылары негізі;8- басқару станциясы; 9-қосымша көлемі;10- реагент ағу эстакадасы.

 

ББЗ айдау технологиясы

Белсенді белсенді заттектердің (ББЗ) сулы ерітіндісін айдау технологиясын іске асыру үшін өңдеу объектісіне ешқандай негізгі талаптар мен өңдеу жүйесін көрсетпеу. Жабдықтау объектілері төмендегідей:

- ББЗ-ды сақтау және қабылдау базалары;

- айдау үрдісінің пунктісіне дейін ББЗ-ды тасымалдау үшін көлікті коммуникациялар;

- еру пункті, су сулануда реагенттерді беру және дозалау;

- ББЗ-дың мөлшерін орнату;

- айдау ұңғылары.

Беттік белсенді заттектердің (ББЗ) ерітіндісін айдау және дайындау технологиясы келесілерден құралады:

Беттік белсенді заттектердің (ББЗ) шоғырланған сорап станциясына (ШСС) жіберіледі, ол жерде монтаждау мөлшерін орнатылады, жоғары қысымды ШСС-да сораптарды қабылдау қажет.

Су сулануды беру және беттік белсенді заттектердің (ББЗ) ерітіндісін дайындау үшін өнімділігі 5 т/тәу УДХ-5М блокты қондырғысы қолданылады.

100 % қамсыздандырылған беттік белсенді заттар (ББЗ) керекті температураға дейін қыздырылады, содан кейін НД-100/250 мөлшерлейтін сораптармен берілген концентрациясына сәйкес шоғырланған сорап станциясын (ШСС) қабылдауға жіберіледі

Әдетте, суландыру әдістемесі суға беттік белсенді заттектерді (ББЗ) немесе детергенттерді қосу жолымен жақсартуына мүмкіндік береді. ББЗ-і қосылған суды мұнай қабатына айдауда мұнай - су шебінде бетті керуі төмендейді, мұнайдың ширақтығы жоғарылайды және сумен оны қысып шығару жақсарады. Жыныстардың сумен дымқылдануының жақсару есебінде мұнай алған кеуектерге сіңеді, қабатпен біркелкі жылжиды және мұнайды одан жақсырақ қысып шығарады. Аз мөлшердегі беттік белсенді заттектер түйіскен денелердің және олардың әсер ету жағдайларының табиғатың өзгертеді. Беттік белсенді заттектер сулы ерітінділерде иондарға ыдырау және ыдырамау қабілеті бойынша ионогенді және ионогенсіз деп бөлінеді. Біріншілері, өз кезегінде анионбелсенді және катионбелсендіге бөлінеді. Сулы ерітінділерде анион беттік белсенді заттектердің ыдырауында көмірсутегінің молекулалар және катиондар бөлігінен тұратын бетті белсенді аниондар пайда болады. Соңғылары, негізінде натрий, органикалық емес иондар болады. Қабаттарды суландыру үшін көбінесе, ионогенсіз беттік белсенді заттектер қолданады. Жыныстардың беттерінде жоғары беттік белсенділігі және төмен адсорбциялануы оларды ионогенді беттік белсенді заттектерден ерекшелендіреді. Анион белсенді ББЗ кальций және магний тұздарымен үйлеседі және ерітіндіден шөгіп ерімейдін тұнбаларды құрастырады. Катион белсенді ББЗ көпшілігі минералданған қабат суларында ерітілмейді. Бетті белсенді заттектердінің сулы ерітінділері мұнай және судың физика химиялық қасиеттеріне, сонымен бірге қабатқа күшті әсерін тигізеді. Қоюлығы аз қоспалар қатты ББЗ пайдаланғанда айдау ұңғымасының түп жағындағы аймақта бөліну шебінде беттік керілуі қомақты төмендеуімен ескеріледі. Сол кезде сумен қамтылған мұнай түйіршіктерінің бытырауы орын алады, қабатта олардың жылжу жылдамдығы жоғарылайды, кеуекті ортада сұйықтықтарды сүзу үшін қысымның керекті деңгейге төмендетіледі, судың шығысы қысқартылады және оның шаю қасиеттері жақсарады. Бетті белсенді заттектері сумен жынысты дымқылдатуын, мұнайландырылған жыныстарға судың капилярлы сіңу тереңдігін және жылдамдығын өсіреді және мұнай мен су үшін кеуекті ортаның салыстырмалы фазалық өтімділігін жоғарылатады. Бетті белсенді заттектердің көп функционалдылығы және әртүрлі ББЗ аталған қасиеттерінің байқалу қарқынының біркелкі еместігі оларды сілемнің ерекшеліктерін, қабат сұйықтықтарының жағдайын және үрдістің мәнін еске алып таңдау қажеттілігін талап етеді. Суланған участкелерден мұнайды қысып шығару үшін мұнаймен бөліну шебінде ерітінділердің бетті керілуі 1 мДж / м² асуы қажет болады. ББЗ адсорбциялық қабілеті зертхана жағдайларында анықталады. Рұқсат етілетін адсорбция 0,3-0,4 мг/г аспауға тиіс. ББЗ тиімділігінің маңызды көрсеткіші болып оның қысып шығару қабілетті табылады. Бұл көрсеткіш ББЗ 0,05% ерітіндісімен мұнайды қысып шығару коэффициентін су мен мұнайды қысып шығару коэффициентімен салыстыру арқылы бағаланады. Зерттеу нәтижелері көрсеткендей, егер ББЗ 0,05% ерітіндісімен мұнайды қысып шығару коэффициентті сумен салыстырғанда 10% және одан артық жоғарыласа, онда зерттеу нәтижелері қанағаттанарлық болып есептелінеді. Мұнай кен орындарын игеру мәселелерін шешуіне қатынасты ББЗ кешенді зерттеу лайлану температурасы сияқты көрсеткішті қамтиды. Ол үшін зертхана жағдайында ББЗ 1% тазартылған немесе қабат суында ерітінді дайындайды. Сосын ББЗ белгіленген мөлшерде ерітіндісі (әдетте, 30 мл) глицерині бар шыны сауытқа орналасқан түтікке құйылады. Шыны сауытты температураның белгіленген жылдамдығына жеткізіп, 2-3 мин жылытады. Лайлану температурасы деп ББЗ ерітіндісінің күрт лайлануы байқалғандағы температурасын қабылдайды. Лайлану температурасының алынған мәні өнімнің техникалық жағдайларында келтірілген мәніне сәйкес болуға тиіс.

ББЗ су ерітінділерін пайдаланудың техникалық негіздері.ББЗ өнеркәсіптік пайдалануды қабаттардың мұнайбергіштігін арттыру осы әдісінің тиімділігін және техника - экономикалық көрсеткіштерін анықтау үшін алдын ала тәжірибиелік өнеркәсіптік сынақтарды өткізу қажет болады. Сілемнің жеке аймағын игерудің технологиялық көрсеткіштері екі нұсқада - әдетті суландыруда (негізгі нұсқа) және ББЗ пайдаланып суландыруда есептеу қажет болады. Есептеу әдістемелерінің бір-бірінен айырмашылығы көп емес. Жалғыз айырмашылығы қабаттардан мұнайды қысып шығару коэффициентін жақсартуды және белсенді капиллярды сіңіруді еске алатын тиісті тәуелділіктерді енгізуден тұрады. Аталған коэффициенттердің мәні кенорнының коллекторларына сәйкес және қолдануға жоспарланған ББЗ мен зертханада анықталады. Қабаттарды суландырудың тиімділігі көп жағдайларда бір қатар геологиялық және технологиялық параметрлерге, ең алдымен, обьектінің өзін дұрыс таңдауына тәуелді екенін атап айту керек. Қабаттарды қалыңдығы бойынша біркелкі еместігін анықтаудан басқа дұрыс әдістерді және оларды әсермен қамтуды жоғарылату құралдарын таңдау үшін және үрдісті реттеуде қалдық мұнайландыруды, айдау ұңғымалардың санын және орналастыруын, айдау қысымын, ұңғымалардың жабдығын және басқа технологиялық сауалдарды белгілеу зерттеулеріне маңызды орын бөлінеді.

22. Мұнай бергіштік коэффициенті. Мұнай бергіштікті арттыру әдістері.

Мұнайбергіштікті арттыру әдістері – ол алынатың қорларды толық алу мақсатымен қысып шығару және әсермен қамту коэффициенттерін жоғарылату жолымен қабатқа көлемді әсер тигізу. Жететіндей ұзақ уақытта әрекеттегі ұңғымалар бойынша мұнай және сұйықтықтарды алудың жоғарылауы олардың өнімінің сулануының төмендеу бұндай әдістердің байқалған нәтижесі болып табылады.

Осы кездегі қабылданған сыныптамаға сәйкес, мұнайбергіштікті арттырудың қосымша әдістерінің үшінші сатысы: физика-химиялық, физикалық, жылу, газды және биотехнологиялық болып бес топқа бөлінеді. Осы топтардың әрқайсысы сілемге әсер ету механизмімен және сипатымен жақын бірнеше технологияларды біріктіреді. Олардың бірі – эксперименттер кезеңінде, басқалары – тәжірибелік өндірістің сынамалар қезеңінде, үшіншілері – тәжірибеде кең қолданыс тауып отыр.

Қабаттардың мұнайбергіштігін арттыратын (МАӘ) болашағы мол әдістер: қабатқа химия ерітінділерін айдау, мұнаймен араласатың ерітінділерді (газдар) айдау және жылу әдістерімен өндіру болып үш категорияға бөлінеді. Жалпы әдістердің ішінде экономикалық ақталған болып:

-қабатқа бетті белсенді заттектердің (ББЗ) ерітінділерін айдау;

-полимер ерітінділерімен қабаттан мұнайды қысып шығару;

-сілті ерітінділерімен мұнайды қысып және қайталап қысып шығару;

-көміртегі қос тотығымен мұнайды қысып шығару;

-өте қыздырылған буды айдау;

-қабат ішінде жану сияқты алты әртүрлі технологиялар саналады .

23. Мұнайды сумен ығыстыру коэффициенті.

Мұнай кенорындарына су айдауды қабаттан мұнайды сумен ығыстыру және берілген деңгейде қабаттық қысымды ұстап тұру мақсатында қолданады.

Қазіргі уақытта су айдау –игерілетін кен орындарға әсер етудің әлемдегі ең кең таралған түрі.

Су айдаудың ең көп қолданылатын түрлері: ұңғымалардың қатарлы немесе блокты – қатарлы және аудандық орналасу схемаларында нұсқа ішімен және нұсқасыртымен су айдау. Сондай – ақ, ошақты және таңдап су айдауды да қолданады.

Технологиялық тұрғыдан су айдау келесі түрде жүзеге асырылады. Қоспалардан тазартылған суды сорапты станцияда орнатылған жоғары қысымды сораптардың көмегімен мұнайлылық ауданында (нұсқа ішімен су айдау) немесе оның сыртқы ауданында (нұсқа сыртымен су айдау) орналасқан айдау ұңғымаларына айдайды. Суды бір уақытта бірнеше ұңғымаларға (шоғыр) айдайды. Сондықтан мұнайлы қабаттарды суландыру мақсатында қолданылатын сорапты станцияларды шоғырлы сорапты станциялар деп атайды. Қабатқа айдалатын судың сапасына келесі талаптар қойылады. Орта есеппен алғанда, өткізгіштігі төмен сулар үшін ондағы өлшенген бөлшектер 5 мг/л аспауы керек ал өткізгіштігі жоғары сулар үшін 20 мг/л аспауы қажет.

Қабатқа су айдау процесінде айдау ұңғымаларының сағасындағы қысымды әдетте 5-10 МПа деңгейінде ұстап тұрады, кейбір жағдайларда - 15-20 МПа болады. Себебі сағадағы бірдей қысымда жеке ұңғымалардың түптік зоналарында өткізгіштік бірдей болмайды, түрлі ұңғымаларға айдалатын судың шығыны әр түрлі. Мұнай қабаттарына су айдау теориясы мынаны көрсетеді, айдау ұңғымаларына айдалатын судың шығыны Дарси заңына сәйкес қысымның түсуіне пропорционал болуы тиіс. Алайда негізінде, тәжірибелік мәліметтерге сәйкес, ол қысымның төмендеуіне бейсызықты тәуелділікте, оның кейбір мәндерінде ғана тәуелділік сызықтыға жақындау (1 сур.), бірақ, қысымның кейбір төмендеуінде шығын күрт арта бастайды. Мұның себебі, қысымның төмендеуінде ұңғыманың түптік зонасында жарықшақтар ашылады және бұл зонада қабаттың тиімді өткізгіштігі күрт артады.

 

1 сур. Айдау ұңғымасына айдалатын судың шығынының қысымның төмендеуіне тәуелділігі

Мұнай кен орындарын су айдауды қолдана отырып игерген кезде өндіру ұңғымаларынан алдымен таза мұнай алады, яғни, сусыз өнім алады, содан кейін, қабатқа айдалған судың көлемінің артуына байланысты мұнаймен бірге су өндіре бастайды. Егер — бірлік уақытта игерілетін қабатқа немесе толығымен кенорнына айдалатын судың толық шығыны; — қабаттан немесе кенорнынан бірлік уақытта өндірілетін судың мөлшері (судың дебиті), а — мұнай дебиті болса, онда келесі өрнектерді аламыз.

1. t уақыт моментіне дейін қабатқа айдалған судың жинақтық мөлшері:

(1)

2. Сол уақыт аралығында қабаттан өндірілген судың жинақтық мөлшері:

(2)

3. Қабаттан өндірілген судың жинақтық мөлшері:

 

(3)

Суландырылатын кен орындарын игеру кезінде ағымдағы мұнайбергіштікті әдетте η – ң немесе – ға тәуелділігі түрінде жазады ( кеуекті көлемі; G – мұнайдың геологиялық қорлары). Мұнайының тұтқырлығы төмен ( тұтқырлығы ) қабаттарды су айдау арқылы игеру кезінде алынатын типтік тәуелділік , 2 суретте көрсетілген.

 

2 сур. Ағымдағы мұнайбергіштіктің – ға тәуелділігі.

Мұнайбергіштік: сусыз; — ақырғы

Қабаттан немесе толық кенорнынан алынатын мұнай қорларын N сәйкесінше келесі формуламен анықтайды:

(4)

Игеруді бастағаннан бастап су айдауды қолданған жағдайда ағымдағы мұнайбергіштіктің қатынасына тәуелділігі 3 сур. көрсетілген түрде болады.

Қабаттан немесе кенорнынан өндірілетін өнімнің ағымдағы сулануы ν:

, (5)

3 сур. Мұнайының тұтқырлығы төмен кенорындары үшін ағымдағы мұнайбергіщтіктің – ға типтік тәуелділігі көрсетілген.

Жоғарыда айтылғандай ағымдағы мұнайбергіштік коэффициенті η мұнайдың жер қойнауынан алыну коэффициентінің көбейтіндісіне немесе сулану жағдайында мұнайды сумен ығыстыру коэффициентінің ығыстыру процесімен қабатты қамту коэффициентіне қатынасына тең.

Мұнай кен орындарын су айдау арқылы игеру кезінде мұнайды сумен ығыстыру коэффициенті деп қабаттың алынған мұнайдың су айдау әсер еткен аймақта басында болған мұнай қорына қатынасы аталады. Сәйкесінше қабатты әсер етумен қамту коэффициенті деп су айдау әсер еткен қабат бөлігінде бастапқыда болған мұнай қорының қабаттағы мұнайдың геологиялық қорына қатынасы аталады.

 

3 сур. Ағымдағы мұнайбергіштік пен өнімнің сулануының – ға тәуелділігі. 1 –ағымдағы мұнайбергіштік η, 2 – ағымдағы сулану ν

Мұнайды сумен ығыстыру және қабатты әсер етумен қамту коэффициенттерін анықтау үшін қатпарлы түзусызықты қабаттың сулану схемасын қарастырайық (4 сур.). Қабат төрт қабатшадан (1,2,3 және 4) тұрады, тек үш төменгі қабатшасы ғана суланған, бірінші қабатша айдау галереясы (х=0) мен өндіру галереясы (х=l) арасындағы облыста литологиялық жапсарланатындықтан игерілмейді – оған қабатқа айдалатын су бармайды және мұнай өндірілмейді.

 

4 сур. Қатпарлы қабаттың сулану схемасы

Қабаттағы мұнайдың жалпы геологиялық қорлары:

(6)

Сумен қамтылған қорлар келесі қорлар қосындысына тең:

 

(7)

Анықтама бойынша:

(8)

 

Кейбір жағдайларда мұнайбергіштік коэффициенті тек екі коэффициенттің ғана емес, үш немесе одан да көп коэффициенттің көбейтіндісіне тең. Егер 4 сур. сәйкес белгілі бір уақыт моментінде 2 кабаттың қашықтығына, 3 қабаттың қашықтығына, 4 қабаттың қашықтығына айдалған су өтсе, онда 2 қабаттың суланған бөлігінде мұнайдың бастапқы қорын , 3 және 4 қабаттарда сәйкесінше қорларды - деп белгілеуге болады. Қабаттың суланған облысында жиынтық бастапқы қорларды мына формуламен анықтауға болады: