В-Спутнигі 4 страница

Жоғары сығымдылық коэффициент - газды есептеу барысында қолданылатын ең маңызды параметр. Ол реалды (нақты) газдың идеалды газдан ауытқуын сипаттайды және Браун-Катц графигі [23] (2.1 сурет) бойынша немесе А.З.Истоминнің формуласы бойынша [9] келтірілген қысым Р_кел мен температура Т_кел негізінде анықталады (келтірілген параметрлер - газдың нақты параметрлерінің критикалықтан қаншалықты есе ерекшеленетіндігін көрсететін өлшемсіз шама).

z=1-0,01·(0,76T_кел-9,36Т_кел+13) ·(8-Р_кел) Р_кел (2.11)

Практикада ауа бойынша газдың салыстырмалы тығыздығы жөнінде түсінік кең қолданылады, яғни қалыпты жағдай кезіндегі газ тығыздығының ауа тығыздығына қатынасы:

∆=r/1,293, (2.12)

мұнда 1,293 кг/м³- қалыпты жағдайдағы ауа тығыздығы

2.1-сурет. Табиғи газдың жоғары сығымдылық коэффициенті

Келтірілген қысым мен температураны есептеу үшін табиғи газдар компоненттерінің анықтамалық көрсеткіштері 2.3 кестесінде келтірілген.

2.3 -кесте. Табиғи газдар компоненттерінің анықтамалық көрсеткіштері

Газ компоненттері	Молекулярлық масса, М, кмоль	Критикалық параметрлер
қысым, Р_кр, МПа	температура, Т_кр, К
СН₄ С₂Н₆ С₃Н₈ n-С₄Н₁₀ і-С₄Н₁₀ n-С₅Н₁₂ і-С₅Н₁₂ С₆Н₁₄ N₂ CO₂ H₂S H₂O	16,04 30,07 44,09 58,12 58,12 72,15 72,15 86,17 28,02 44,01 34,08 18,02	4,58 4,86 4,34 3,72 3,57 3,28 3,30 2,96 3,46 7,496 8,89 22,565	190,7 369,8 407,2 425,2 470,4 126,1 304,2 373,6 647,45

Газдардың тұтқырлығы - газдың құрамына, температурасына және қысымына байланысты болады.

Мұнайгазы үшін меншікті жылусыйымдылығы мұнайдікіне ұқсас (1,7-2,1 кДж/кг×К) аралығында болады. Метандық газ үшін ең жоғарғы меншікті жылусыйымдылық 2,48 кДж/кг×К. Пропан мен бутанның болуы жалпы жылусыйымдылықты төмендетеді. Көмірсутек емес газдардың меншікті жылусыйымдылығы 1,0 аралығында болады.

Мұнайгазының жылуөткізгіштік коэффициенті 0,01-0,03 Вт/м×К аралығында болады.

Мұнайгазындағы су буының құрамы - қысым мен температураға, сондай-ақ газдың молекулярлық массасы мен қабат суының минерализациясына байланысты болады. Берілген температура кезіндегі газдағы су буының шектік құрамы шықтану нүктесі (точкой росы) деп аталады. (Практикада шықтану нүктесі деп конденсацияның басталу температурасын айтады).

2.2.Сурет. Газдағы су буының ылғалдылық құрамын анықтау үшін

қолданылатын номограмма.

Егерде су буының құрамы бұл шектен асқан болса, онда олардың конденсациясы басталады, яғни сұйық күйге өтеді.

Берілген температура мен қысым кезінде, газдың бірлік көлемінде нақты болатын су буының мөлшерін ылғалдылық құрамы деп атаймыз. Газдағы су буының массалық мөлшері г/м³ немесе кг/1000м³ көрсетіледі.

Газдың ылғалдылығын абсолюттік және салыстырмалы ылғалдылық деп екіге бөліп қарастыруға болады.

Абсолюттік ылғалдылық деп қалыпты жағдай кезіндегі 1м³ газдың құрамында болатын су буының массалық құрамын айтамыз.

Салыстырмалы ылғалдылық деп ығалдылық құрамының ылғалды сыйымдылыққа қаты-насын айтамыз. Салыстырма-лы ылғалдылықты - газ құрамындағы су буының парциалды қысымының-р берілген температура кезіндегі су буының қанығу қысымына-Р қатынасымен анықтайды.

Газ жинау тораптары арқылы мұнай және табиғи газдардың қозғалысы кезінде температура мен қысым төмендеп, осының әсерінен көмірсутекті және сулы конденсаттардың бөлінуі жүреді, бұл кейбір тұстарда (төменгі жерлерде) сұйық тығындарының түзіліп пайда болуына әкеледі. Бұдан басқа белгілі бір термодинамикалық жағдайда газдар сумен байланыса отырып газ гидраттарын түзуі мүмкін. Олар өз кезегінде құбыр қабырғаларына жабысып, олардың қимасын азайтады, ал кейде құбырларды бітеп тастайды.

Газ гидраттары - бұл көмірсутектерінің сумен қатты кристалды тұрақсыз қосылыстары. Сыртқы түріне қарағанда олар сарғылт түсті жұмсақ қарға ұқсас келеді. Гидраттар қысым артқан кезде қандай да болмасын температурада пайда болады. Температура өскен кезде және қысым төмендегенде олар газ бен суға бөлінеді.

21. Мұнай құрамын қалай жіктейді?

Мұнай мен газ жанғыш пайдалы қазбалар қатарына жатады. Олар құрамында көмірсутегі емес қосылыстары бар әртүрлі құрылымдағы көмірсутектерінің күрделі қоспаларынан тұрады.

Мұнай құрамы өте күрделі және әр түрлі болып келеді. Ол бір кеніштің өзінде де өзгеріске түсуі мүмкін.

Жер жүзінде 23 мыңнан астам кенорны болса, оның ішінде Қазақстанда 200-ге жуық мұнай кенорны бар. Әр кен орнының мұнай құрамы ерекше және қасиеті де әр түрлі.

Мұнайдың қасиеті өндіру барысында, мұнайдың қабат бойымен қозғалысында, ұңғыда және жинау мен тасымалдау жүйесінде өзгеріп отырады.

Мұнайдың құрамына метанды немесе парафинді (С_п Н_2п+2), нафтенді (С_п Н_2п) және ароматты (С_п Н_2п-6) көмірсутектер кіреді.

Метанды немесе парафинді көмірсутектері метаннан (С₂Н₄) бастап, пентанға (С₅Н₁₂) дейін қалыпты жағдайда, яғни (Р=0,1 МПа және Т=273 К) газ күйінде болады. Ал пентаннан бастап гептадеканға (С₁₇Н₃₆) дейін - сұйық түрінде, ал одан да жоғарғысы - қатты заттар (парафиндер) күйінде кездеседі [18]. Мұнайдың парафинді көмірсутектерінің жартысы қалыпты құрылымға, ал қалған бөлігі тармақталған құрылымға ие екені белгілі. Изоалкандар - бензин мен майдың, олардың пайдаланылу сапасын жақсартатын бағалы компоненттер болып табылады.

Нафтенді көмірсутектер (циклоалкандар). Моноциклді нафтендер мұнайда циклопентанды және циклогександы көмірсутектермен кең танымал болып келеді. Нафтенді көмірсутектері - моторлы жанар және жағар майлардың ең маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Нафтенді көмірсутектері парафинді көмірсутектеріне қарағанда асфальтендер мен шайырларды өте жақсы еріту қабілетіне ие.

Ароматты көмірсутектері бензолдық қатардың циклді шексіз көмірсутектеріне жатады. Мұнайдың тығыздығы, химиялық тұрақтылығы, улылығы және басқада сипаттамалары ароматты көмірсутектерінің алатын үлесіне және құрамына байланысты. Мұнайдың ароматты көмірсутектері басқа қосылыстармен салыстырғанда асфальтты-шайырлы (смолалы) заттарды өте жоғары дәрежеде еріте алады.

Мұнайдың құрамы элементтік, фракциялық және топтық деп жіктеледі [2], [4].

Мұнайдың элементтік құрамы деп, ондағы әртүрлі химиялық элементтердің бірлік үлестегі немесе пайыздағы массалық құрамын айтамыз. Мұнайдың негізгі элементі көміртегі (С) мен сутегі (Н) болып табылады.

Көбінесе мұнайда көміртегінің пайыздық үлесі - 83-87%, ал сутегінің үлесі - 12-14% құрайды. Ал басқа элементтер - күкірт, азот, оттегі және тағы басқалары 3-4% аралығында кездеседі.

Күкіртті қосылыстар (меркаптандар, сульфидтер, күкіртсутектері) металдарды қатты коррозияға ұшыратады және мұнайдың тауарлық сапасын төмендетеді. Еркін күкірт мұнайда сирек кездеседі және күрделі күкіртті қосылыстарға ыдырайды. Зияндық (улы) қасиеті бойынша барлық осы аталған күкіртті қосылыстардың ішінде күкіртсутегі ең қауіпті болып табылады.

Мұнай құрамына кіретін, оттекті құрамды компоненттерге - нафтенді және майлы қышқылдар, фенолдар және т.б. жатады. Нафтенді қышқылдың құрамы бірнеше пайызға дейін жетуі мүмкін. Нафтенді қышқылдар тез жағымсыз иіс шығаратын аз ұшатын сұйықтар болып келеді, олар суда ерімейді, бірақта мұнай өнімдерінде жеңіл ериді. Сілтілі металдары бар қабат суларымен әрекеттескен кезде түзілетін нафтенді қышқыл тұздары - эмульгаторлар болып табылады.

Азоттық қосылыстар мұнай құрамында аз мөлшерде кездеседі (0,5% дейін).

Асфальтты-шайырлы заттар жұқа беттегі мұнайдың түсін анықтайды (сарыдан, қоңырдан бастап қараға дейін). Олар күрделі қоспалар болып келеді. Оларда көміртегі, сутегі және оттегі атомдарымен қатар күкірттің, темірдің, магнидің, никельдің және т.б. заттардың атомдары болады. Шайырлар сілтілер мен қышқылдарда ерімейді, бірақ жеңіл мұнай дистилляттарында толық ериді. Шайырлардың тұтқырлықтары өте жоғары, тығыздығы шамамен 1,0-ге тең. Асфальтендер - жеңіл бензиндерде ерімейді, бірақта бензолда, хлороформде жақсы ериді. Ол морт сынғыш, әдетте қара түсті болып келетін қатты зат. Олардың тығыздығы 1-ден артық. Мұнайдағы асфальтендер мен шайырлардың жалпы мөлшері 20-25% дейін жетуі мүмкін. Бұл заттар - сумұнай эмульсиясының негізгі табиғи тұрақтандырғышы, олар мұнайдың көбіктенуіне жағдай жасайды.

Мұнайда аз мөлшерде металдар - ванадий, никель, хром, темір, магний және т.б. кездеседі.

Мұнайдың фракциялық құрамын, айыру барысындағы әртүрлі қайнау температурасымен олардан шығатын фракциялар арқылы анықтайды. Мұнай фракцияларының қайнау температурасы:

30-205 °С - бензин; 200-300 °С - керосин;

120-240 °С - лигроин (аралық фракция);

300 ° С –тан астам температурада мазуттар алынады.

Айдау барысында алынған өнімдерді, егер олар 350 °С-қа дейін қайнаса - ашық фракциялар деп, ал егер қайнау шегі 350 °С және оданда жоғары температурада қайнаса - қара фракциялар деп атайды.

Мұнайларды былай бөледі:

- ашық фракциялардың шығуы бойынша түрлерге

(қайнау температурасы 300 °С дейін)

І түрі - ашық фракциялардың шығуы 45%-дан жоғары

ІІ түрі - 30-45% аралығында

ІІІ түрі - ашық фракциялардың шығуы 30%- дан төмен

- құрамындағы күкірт мөлшері бойынша кластарға

І класты - аз күкіртті (күкірт 0,5%-дан көп емес)

ІІ класты - күкіртті - 0,51-2% аралығында

ІІІ класты - жоғары күкіртті - 2%-дан жоғары

- қүрамындағы парафиннің мөлшері бойынша

аз парафинді - 1,5 %-дан төмен

парафинді - 1,5 - 6% аралығында

жоғары парафинді 6%-дан жоғары

- шайыр мөлшері бойынша

аз шайырлы - 18%-дан төмен

шайырлы – 18-35% аралығында

жоғары шайырлы - 35%-дан жоғары

Мысалы Өзен кен орнының XVІ қабатының мұнайының құрамында 19,3% парафин, 0,2% күкірт, 16,8% шайыр, 31,3% ашық түсті фракция бар десек, онда І-класты аз күкіртті, ІІ-түрге жататын ашық фракциялы, жоғары парафинді және аз шайырлы болып жіктеледі.

22. Мұнай кен орнының орналастыру жобасын жасау үшін қандай мәліметтер қажет?Мұнай кен орнын тұрғызу жобасы негізгі құжат болып табылады, оның негізінде жинау, кәсіпшілік ішінде тасымалдау және ұңғы өнімдерін дайындау кешендерінің құрылысы жүзеге асады.

Ұңғы өнімдері деп ұңғыдан келіп түсетін және мұнайдан, қабат суларынан, әртүрлі қоспалардан және еріген газдан тұратын көп компонентті заттарды айтады [18].

Ұңғы өнімдерін жинау және дайындау жүйесінің негізгі элементтеріне мыналар жатады:

- өндіру ұңғылары;

- автоматтандырылған топтық өлшеу қондырғылары (АТӨҚ);

- сығымдайтын сорап станциялары (ССС);

- мұнайды, газды және суды жинау мен дайындаудың орталықтандырылған пункті (ОЖП немесе МАДЦ).

Жүйе элементтері өзара бір-бірімен құбырлар арқылы байланысқан.

Мұнай кен орнының тұрғызу жобасын, оның игеру жобасы мен технологиялық сұлбасын негізге ала отырып сол жобалау мекемесі жасайды. Тұрғызу жобасын құрастыру барысында жергілікті жердің географиялық және климаттық жағдайы ескеріледі: құрылыстың бар жоғы, сулы кедергілердің болуы, кейбір участкелердің батпақтануы, ауыл және орман шаруашылығы үшін жердің құндылығы және т.б. Игеру барысында мұнай кенорнының даму көрсеткіші оның толық зерттелуіне байланысты. Кенорнын пайдаланудың барлық мезгілінде игерудің бірінші сатысынан екінші сатысына өтуі кезінде оның негізгі көрсеткіштері толық анықталып және жете зерттеледі. Сондықтан тұрғызудың бастапқы кезінде объектілер мен өндірістік қуаттардың құрылысы мен енгізу кезегін анықтап қана қоймай кенорынды игерудің әр сатысында өндірістік қуаттарды біртіндеп дамытуды жүзеге асыру қажет.

Мұнай кен орындарын игеру кезеңдері (сатылары) өлшемсіз уақытқа байланысты мұнай өндіру динамикасы бойынша бөлінеді, яғни жинақталған өндірілген сұйықтың мұнайдың баланстық қорына қатынасымен сипатталады [3, 13] және 1.1-суретінде көрініс тапқан.

1.1.Сурет. Мұнай кен орындарын игеру сатылары

І саты - пайдалану кешенін (объектісін) игеру - өнімнің өсу сатысы - ол мұнай өндірудің максималды берілген деңгейге дейін қарқынды өсуімен сипатталады және пайдалану қоры шамамен 60-80%-ке дейін ұлғаяды. Ұңғы өнімі аздап суланады (егер мұнай тұтқырлығы 5 мПа×с дейін болса 3 - 4%-ке, ал тұтқырлығы жоғары болса 35%-ке дейін суланады). Бұл сатының ұзақтығы 4-5 жылды қамтиды.

ІІ саты - мұнай өндірудің жоғары деңгейін бір қалыпты ұстап тұру - бұл сатыда 3-7 жыл аралығында мұнай өндірудің жоғары деңгейі тұрақты сақталады, кейде тұтқырлығы аз мұнай кен орындарын игеру кезінде бұл аралық бірнеше жылға созылуы мүмкін. Резервтегі қордың есебінен ұңғылар саны максимумға дейін өседі. Өнімнің сулануы өсе түседі (65%-ке дейін) және сулануға байланысты ұңғылардың аздаған бір бөлігі жабылып қалады (тоқтатылады) және ұңғылардың көп бөлігі ұңғыны пайдаланудың механикалық тәсіліне ауысады.

ІІІ саты - мұнай өндірудің едәуір төмендеуі - мұнай өндірудің тез құлдырауымен, өнімнің сулануына байланысты (ұңғылар тоқтатылып) ұңғылар қорының азаюымен, ұңғылар қорының барлығын пайдаланудың механикалық тәсіліне ауыстырумен, ұңғы өнімінің 80-85%-ке дейін сулануымен сипатталады, әсіресе тұтқырлығы жоғары мұнай кенорындарында сулану көрсеткіші қарқынды болады. Бұл сатының ұзақтығы алдыңғы сатылардың ұзақтығына байланысты және орта есеппен 5-10 жылды құрайды.

Алғашқы үш сатыны игерудің негізгі кезеңі деп атайды. Осы уақыт аралығында кеніштен (алынатын мұнай қорынан) 80-90%-ға дейін мұнай алынады.

ІV саты - игеруді аяқтау сатысы. Ол сұйық алу артып мұнай алу қарқынының баяу төмендеуімен, алдыңғы сатыларға қарағанда өнімнің сулануы тез өсіп, ұңғылар қорының азаюымен сипатталады. Бұл кезең аралығында жалпы өнім алу мұнайдың баланстық қорының 10-20% құрайды. Соңғы сатының ұзақтығы алдыңғы барлық игеру кезеңінің ұзақтығымен салыстырылады. Ол 15-20 жыл немесе оданда бірнеше ондаған жылды құрайды және экономикалық тиімділік шегімен (рентабелділікпен) анықталады. Бұл әсіресе ұңғы өнімі 98% суланғанда басталады.

Ескере кететін жағдай осы барлық төрт сатыдан өту барысында мұнай, мұнай газын және суды өндірудің бірдей еместігі және уақыт өте құбырлар мен қондырғылардағы сұйықтар ағынының құрамы өзгере отырып ұңғы өнімдерін жинау және дайындауға арналған кәсіпшілік жабдықтарының жүктелуінің бірдей болмайтындығы байқалады.

Тұрғызу жобасына қажетті бастапқы мәліметтер:

1) жыл бойынша мұнай, газ және суды тиімді өндіру;

2) пайдалану және айдау ұңғыларын орналастыру торы, олардың саны және пайдалануға енгізу тәртібі;

3) жыл бойынша фонтанды ұңғылардың сағалық қысымының өзгеруі;

4) қабат мұнайының құрамы, тығыздығы, тұтқырлығы, шайырлық құрамы, парафинділігі, асфальтенділігі, күкіртсутектік және көмірқышқыл газдылық құрамы;

5) мұнайдың газдылық құрамы, ілеспе газдың құрамы;

6) қабат суларының физика-химиялық сипаттамасы (құрамы, тығыздығы, сілтілігі, қышқылдылығы, коррозиялық әрекеттілігі);

7) ұңғылар орналасқан, мұнайлылық, газдылық нұсқалары көрсетілген құрылым картасы;

8) ауданның климаттық және метеорологиялық жағдайы;

9) су, электроэнергия көздері, темір жолдар мен тас жолдардың болуы;

10) топографиялық карта;

Тұрғызу жобасында мына мәселелер қарастырылады:

- жыл бойынша мұнай мен газдың жоспарланған мөлшерін жинау және дайындауды қамтамасыз ететін шаралар жиынтығы;

- шығару желісі арқылы автоматтандырылған топтық өлшеу қондырғыларына дейін ұңғы өнімдерін бірегей жинау және дайындауды қамтамасыз ететін жинау жүйесі;

- АТӨҚ -да әрбір жеке ұңғыдан шыққан мұнайды, газды және суды өлшеу;

- АТӨҚ -нан мұнайды дайындау қондырғысына (МДҚ) дейін жинау коллекторлары бойымен суланған және суланбаған мұнайды бірге немесе бөлек тасымалдау;

- мұнайды тауарлы сапаға дейін дайындау және оны тұтынушыға өткізу;

- қабат суларын дайындау және пайдалану;

- ілеспе газды дайындау және утилизациялау.

Қазіргі кезде Қазақстан кен орындарында тауарлы мұнайды дайындау дәрежесі бойынша 1.1- кестедегідей топтарға бөлу қарастырылған.

1.1- Кесте.Мұнайдың сапалық топтары

Көрсеткіштер	мұнай топтарының нормасы
1А топ	1 топ	2 топ	3 топ
1. Судың массалық үлесі,%	0,5	0,5
2. Хлорлы тұздардың концентрациясы, мг/дм³
3. Механикалық қоспалардың массалық үлесі , %	0,05
4. Қаныққан будың қысымы, кПа немесе (сынап бағанасы бойынша мм)	66,7 (500)	66,7 (500)	66,7 (500)	66,7 (500)

Мұнай өңдейтін зауыттардың технологиялық процесі мен жабдықтары осы сапаға есептелген. Мұнай өндірісі мекемелерінің жұмысшылары сапалы мұнай өткізуге көңіл қояды, өйткені өткізу бағасы оны дайындау топтарына байланысты.

Мұнай кенорындарын игеру 30 жылға және бірнеше ондаған жылдарға созылатындықтан, уақыт өте ондағы өндіру ұңғыларының саны мен орналасу жағдайы, олардың шығымы, өнімнің сулануы, ұңғыларды пайдалану тәсілі өзгеріп отырады.

Өнімді жинау және дайындау жүйесіне келесі талаптар қойылады:

1) өндіру ұңғыларының өнімін саңылаусыз жинау және тасымалдау;

2) әр ұңғы бойынша мұнай, газ және суды автоматты өлшеу;

3) ұңғы өнімдерін тауарлы өнім нормасына дейін дайындау, оны автоматты бақылау және есептеу;

4) өнімді тасымалдау үшін қабат энергиясын тиімді пайдалану;

5) технологиялық қондырғылардың беріктігі және толық автоматтандырылуы;

6) негізгі тораптардың блокты түрде жасалып дайындалуы;

7) күрделі (қаржы) шығындары, пайдалану шығындары және металсыйымдылығы (жұмсалған метал) бойынша жоғарғы экономикалық көрсеткіштерді қамтамасыз ету;

8) жер қойнауын және қоршаған ортаны қорғау.

Экспортқа шығарылатын мұнай үшін 1.2- кестесіндегідей талаптар қойылады.

1.2- кесте.ТУ 39-1623-93.

Экспортқа шығарылатын ресей мұнайы. Техникалық шарты

Көрсеткіш атаулары	Түр нормасы
І	ІІ	ІІІ
1. Күкірттің массалық үлесі, % артық емес 2. 20 °С кезіндегі тығыздық, кг/м³ 3. Фракциялардың шығу көлемі, % артық емес 200 °С температураға дейін 300 °С температураға дейін 350 °С температураға дейін 4. Парафиннің массалық үлесі, % артық емес 5. Ауыр металдардың концентрациясы, (ванадий, никел, темір т.б.) мг/кг, артық емес 6. Күкіртсутегінің концентрациясы, мг/кг, артық емес меркаптан, этилмеркаптан 7. Судың массалық үлесі, % артық емес 8. Хлорлы тұздардың концентрациясы, мг/дм³ артық емес 9. Механикалық қоспалардың массалық үлесі, % артық емес	0,6 0,5 0,05	1,8 0,5 0,05	2,5 - - - - - - - 1,0 0,05

Қазақстан республикасының мұнай кәсіпшіліктерінде және шет елдерде жинау жүйесіндегі мұнайды дайындауда біріккен технологиялық операциялар кеңінен қолданылады. Жинау пунктіне дейін ұңғы өнімін жеткізу үшін ағын энергиясын максималды (мол) қолдану мақсатында (көпшілік кен орындарында сағалық қысымның аздығын ескере отырып), сондай-ақ құбырлар торабын азайту үшін негізінен мұнай, газ және суды бірге жинау қарастырылған.

23. Мұнай кен орнын игерудің төрт сатысына (этапына) сипаттама беріңіз?