Мұнай және газ кен орындары

Мұнай кен орнын игеруді реттеу - өнімді қабаттан пайдалану ұңғы түбіне қарай, сұйықтардың қозғалыс үрдісін басқару. Оның мақсаты, әрбір қабаттан және кен орны бойынша, игерудің әрбір сатысында, барынша көп мұнай өндіруіне жету болады.

Мұнай өндірудегі барлық технологиялық операциялар, шынында жұмыс істеу қабілеттері  мұнай өндіруді көбейтуге және игеруді  реттеу мақсаттарын шешуге бағытталған.

Мұнай кен орнындағы  игеру үрдісінде болып жатқан түрлі геология-физикалық жағдайлар  мұнай алудың әртүрлі технологиясын және игерудің әртүрлі жүйелерін қолдануын талаптайды.

Газ кенорындарын игеру.

 

 

 

Қабатқа әсер ету арқылы мұнай кен орындарын  игеру.

Нүсқаның сыртынан су айдау – әлемдік тәжірибиде, Туймазы мұнай кенінде меңгерілген, алғашқы жүйелердің бірі. Оның өзгерісі, айдайтын ұңғыларды кен көлемінің сырт жағынан мұнайлы нұсканың сыртқы шекарасына жақын бұрғыланған. Пайдалану ұңғылары қатар-қатар мұнайлы нұсқасының ішкі жағында, жарыспалы орналастырылған.

Нұсқа сыртынан су ендіру тәжірибесін еліміздің көптеген кен орындарына қолданғанда, игеру үрдісінің тиімді екенін көрсетті, егерде сумұнайлы белдемнің ені үлкен болмаса, қабаттың коллекторлық қасиеттері жақсы болса, (кеуектілігі 12-17%, өткізгіштілігі > 0,5 мкм²), құрылымның құрылысы қарапайым болса.

Нұсқа ішімен су айдау. Бұл жүйенің ерекшілігі, айдайтын ұңғыларды кеніштің таза мұнайлы бөлігіне орналастырады. Алғашқы әлемдік тәжіребиде Татарияда Ромашкин кенінде, Қазақстанда «Өзен» кен орнында, игерудің дербес объектілерінде қатар-қатар айдайтын ұңғылармен қабаттарды бөлек алаңдарға бөліп, нұсқа ішімен су айдау жүйесі жобаланған және енгіздірілген.

Суды бөлшектеп айдау – айдайтын ұңғы жарыспалы түзусызықты қатар-қатар ереже ретінде құрылымның ұзынды белдігіне тікелей орналастырады. Пайдалану ұңғыларын қатарлап, айдайтын ұңғылар араларында бұрғылайды.

Сонымен, кеніш бір бірімен  тәуелсіз бөлшектерде игерілуі мүмкін. Бұл жүйелер бөлшектердегі пайдалану  ұңғылардың қатар сандары бойынша бірқатарлы үшқатарлы және бесқатарлы деп бөлінеді.

Бір қатарлы жүйеде айдайтың және пайдалану ұңғылардың қатарлары кезектессе пайдалану ұңғылардың n_d айдайтын n_н ұңғылар сандарына, карым-қатынасы w @ 1.

Үш қатар жүйе үлгісі тік  бұрышты элемент қабырғасының ұзындығы айдайтын қатарлардң аралығының жарты  мөлшеріне тең. Элементте айдайтын ұңғының жартысы және 1,5 падалану ұңғысы болады. Пайдалану ұңғылардың жалпы сандарының айдайтын ұңғыларға қарым-қатынасы w = 1/3.

Бес қатарлы жүйеде, айдайтын ұңғылар қатарларының аралығында бес қатар пайдалану ұңғылары бұрғыланады. Қарымқатынасы w = 1/5.

Практикада аралас бөлшекті жүйелер қолданады. Айдайтын ұңғылар қатарын құрылымның ұзынды белдігіне тікелей және жартылай орналастырады.

Бөлшекті жүйелерді біздің елде мұнай кендерін игеруге кеңінен  қолдануы мынандай себептермен байланысты.

1) Қабаттың коллекторлық  қасиетеріне байланысты әртүрлі  қатарлықтар жобаланады. Егерде, орташа  өткізгіштігі жоғары салыстырмалы  тұтқырлығы m₀ төмен және кабат әр тектілікті және ұзындылығы анағұрлым болмаса бес қатарлы жүйелер қолданады. Мұнайлардың көрсеткіштері мен тұтқырлығы төмен болса, су айдаудың қарқынды жүйелері ретінде, бір қатарлық жүйені жобалайды.

2) Қатар-қатар жүйелердің, жеткілікті иілмелік касиеттері  мол кендерді меңгеру үрдісінде,  бір жүйеден екінші жүйеге, ауыстырылуы  жеңіл.

3) Кендерді көркейту үшін жобалау жұмыстарына кедергі болмайды.

Алаңды су айдау. Пайдалану және айдайтын ұңғыларды алаңда түзу геометриялық тор бойынша, бірқалыпты квадрат немесе үш бүрыш түрінде орналыстырады. Бес – жеті – және тоғыз нүктелі жүйелер түрлері болады.

Бес нүктелі жүйе элементі – квадрат оның бұрыштырына пайдалану ұңғыларын, орталығында айдайтын ұңғылар орналастырады. Мұндай жүйеде пайдалану мен айдайтын ұңғылардың қатынастары w = 1.

Жеті нүктелі жүйе элементі – алты бұрыш айдайтын ұңғы бұрыштарында және өндіру ұңғысы орталығында. Қатынастары w = 2 (1/2).

Тоғыз нүктелі жүйе элемент-квадрат  бұрышында және қабырғаларының орталығында  айдайтын ұңғылар, орталығында пайдалану ұңғысы орналасқан. Пайдалану мен айдайтын ұңғылардын қатынасы w = 3 (1/3).

Су айдау  жүйесінің үнемділігін v мөлшері бойынша табады. Ең көбірек үнемділік, егерде, тоғы нүктелі жүйенің орталығында пайдалану ұңғы орналасқан болса. Егерде, орталығында айдайтын ұңғы орналасқанда, бұл жүйенің ең аз үнемділігі болады.

Алаңды су айдау  жүйесінің қатар-қатар жүйесіне салыстырғанда, ерекше артықшылығы қабатқа ұңғылар әсерлері бірдей бөлінеді. Алаң бойынша әртекті қабаттарды, игеруде мұндай жағдайды елеулі ескеруіміз маңызды. Сонымен қатар қатарлы жүйелер қима бойынша, өте әртекті қабаттарды игеру маңызды.

Алаңды су айдаудың негізгі кемшілігі – ұңғыларды тағайындау және олардың алаң бойынша орналастыруын, қабат құрылымының ерекшеліктерін білмей, жобалау сатысында белгілейді. Сондықтан жобалау қорының кейбір айдайтын ұңғылары іске асырылмай қалады, себебі олардың тұтқырлықтары төмен.

Таңдап су айдау. Өндірістік-геофизикалық және гидродинамикалық зерттеу мәліметтерінен, бірқалыпты тор бойынша, алаңның бөлшегін бұрғылағанан кейін, су айдайтын ұңғыларды таңдап алады. Бұл жағдайда олардың өнімділік коэффициенті жоғары болу керек және ең төменгі ақиқатты белгілердегі табылған (ашылған) қабат коллекторлар саны көп болуы жөнді. Ұңғының өнімділік коэффициенттері бойынша қабаттың мұнай мен судың тұтқырлықтарының айырмашылықтарын және әртектіліктік дәрежесін есепке алып, пайдалану және айдайтын ұңғылардың қолайлы өз ара қатынастығын белгілейді. Бұл жалпы қордың ішіндегі ең аз саңды айдайтын ұңғылармен қабатқа әсер ету жүйесінің жоғары тиімділігін қамтамасыз етеді және игеру жүйесінің экономикалық көрсеткіштерін ұлғайтады.

1 суретте ұңғыларды өндірістік – геофизикалық зерттеу мәліметтерімен құрастырылған қабат қимасының үлгісі көрсетілген. Осы қимада 3 ұңғыда ең көп санды қабатшалар ашылған. Сондықтан осы ұңғы су айдайтын деп алынса мұнай қорының жоғары алу шығымы болады.

Мұнайды төменнен жоғарыға қарай сумен ығыстыру, керісінше  бағытқа қарағанда, тиімді екені  белгілі. Сондықтан су айдайтын ұңғылардың ішінде қабаттың жабындысың ең төменгі тереңдіктен ашқан ұңғыларды пайдаланады.

Сонымен алаң бойынша  таңдап су айдау жүйесінде ұңғыларды белгілі геометриялық тор бойынша (ең жақсысы квадрат) бұрғылайды су айдайтын ұңғыларды пайдалану ұңғыларының аралығында бір қалыпсыз орналастырады (өнімді қабаттың құрылымдық айқын ерекшеліктерін есепке ала отырып әрбір су айдайтын ұңғылардың орнын белгілейді).

 

 

1 сурет. Қабаттың  схемалық қиылысы.

 

Көпшілік кендерде таңдап су айдайтын жүйенің енгізу тәжірибесі оның артықшылығы мен  кемшіліктерін көрсетті. Мұндай жүйе өте әртектілі қабаттарды игеруде  маңызды.

Ошақты су айдау. Мұндай жүйеде суды қабатқа айдағанда пайдалану ұңғылардың арасынан таңдап алынған немесе арнайы бұрғылаған бөлек айдайтын ұңғыларды пайдаланады. Осы жүйені игеру үрдісінде бөлек жиналған мұнайларды немесе ығыстыру әсері тимеген қабат бөлшектерін іске кірістіру ретінде, қолданатын қосымша әдіс болады.

Мұнай және газ  ұңғыларын пайдалану тәсілдері.      

Жаңа кен орнын игеруге  беру кезінде тәртіп бойынша ұңғыдан мұнайды көтеріп шығару үшін, қабат энергиясы жеткілікті болады. Сұйықты көтеріп шығару тек қана қабат энергиясының есебінен жүзеге асатын тәсілді – фонтанды пайдалану тәсілі деп аталады.

Қабат энергиясының қысымы түсіп немесе ұңғы өнімі суланып кетуіне байланысты пайдаланудың механизацияланған тәсілдеріне көшеді: газлифтік немесе сораптық. Ұңғыны сораптық пайдалану кезінде, тереңге түсірілетін ортадан тепкіш электрлі сорап қондырғыларын (ОТЭСҚ орысша УЭЦН) және штангілі ұңғылық сорапптарды (ШСС) қолданады.

Фонтандау тоқтағаннан  кейін өнімділігі жоғары ұңғыларды газлифтілік әдіспен немесе тереңге түсірілетін ортадан тепкіш электр сорабының және штангілі ұңғылық сораптардың көмегімен пайдаланады.

Өндірілетін ұңғылар көпшілігі (60%) ШСС жабдықталған, олармен мұнайдың тек 16,1% өндіріледі. Ұңғы өнімінің орташа суланғандары 71,3% құрайды, яғни мұнайдың 1 тоннасына 2 тонна қабат суы келеді. Минералданған қабат суларын, қоршаған ортаның ластануын болдырмау мен қысымды ұстап тұру үшін қайтадан қабатқа айдайды.

А р т и  з а н д ы   ұ ң ғ ы л а р. Мұндай ұңғылар қабат қысымы ұңғыдағы сұйық бағанасының гидростатикалық қысымынан жоғары болған кезде фонтандайды, яғни

P_пл > p_жgH

мұндағы: p_ж – сұйықтықтың тығыздығы.

Ұңғыны пайдаланудың қалыптасқан режимі кезіндегі түптік қысымы ұңғының шығымына Q байланысты, ағын теңдеуі бойынша анықтайды.

Сызықты сүзілу (фильтрация) кезінде P_з = P_пл – (Q/K), мұндағы                 K – ұңғының өнімділік коэффициенті.

Түптік қысым  өнімді тасымалдау үшін қажетті оның қозғалуы мен сағадағы қысым кезінде  үйкеліске кететін шығынды, сұйық  бағанасының гидростатикалық қысымын  компенсациялайды, яғни

 

p_з = p_жgH + Р_mp + Р_y   (1)

 

Фонтанды мұнай ұңғылары

 

Мұндай ұңғылардың фонтандалуы қабат қысымы ұңғыдағы сұйық бағанасының гидростатикалық қысымынан аз болған кезде де жүре береді. Бұл, мұнайда ерітілген газдың мөлшерінің көп болуының себебінен. Ұңғы өнімін сыртқа көтеріп шығарған уақытта, қысымның төмендеуімен сорапты компрессорлық құбылар тізбегінде (СКҚ) ерітілген газ бөлініп шығады және тығыздығы (P_см < P_ж) газсұйықты қоспа пайда болады.

Мұнай ұңғысының фонтандау шарты:

   (2)

Қысым балансының теңдеуі мына түрге келеді:

  (3)

мұндағы: p_см – СКҚ тізбегінің бойындағы қоспаның орташа тығыздығы.

 

Ұңғы құрал-жабдықтары

Газ ұңғысын және мұнай ұңғысын газлифттік, фонтандық әдістерімен пайдалану кезінде, жер үстінде және ұңғы ұғысына тұсірілетін құрал-жабдықтар қолданылады. Бұл жабдықтардың мақсаты: бекітілген режимде, керекті шығынды өндіру; ұңғыда өткізілетін технологиялық үрдістерді, қоршаған аймақтың ластануын және ашық фонтандауын болдырмауын қамтамасыз етуі қажет. Болаттан жасалған әртүрлі беріктіктер тобына бөлінген тігіссіз (бесшовный) құбырлар СКҚ ретінде қолданылады (беріктік шектігі 373-930 МПа). Олардың меншікті диаметрлері 28-114 мм дейін, қалыңдығы – 3-8 мм. Меншікті диаметр ретінде, құбырдың сыртқы диаметрінің мәнін алады. Жиі қолданылатын құбырлардың диаметрі 60 және   73 мм (ішкі диаметрі 50,3 және 62,0 мм). Ұңғы сағасын саңлаусыз мықтап бекіту және керекті технологиялық үрдісін жүргізу үшін оның пайдалану режимін бақылау үшін фонтандық арматура арналған. Олар келесідей жұмыс істеу қысыммен жасалады: 7, 14, 21, 35, 70 және 105 МПа.

Егерде қысым 21 МПа кем болған кезде жабатын  тиек ретінде тығынды кран колданылады, жоғары қысымдарда – арнайы қолмен, автоматпен немесе гидравлика күшімен  қозғалып, жабылатын ысырмалар (задвижка) орнатылады. 5 суретте крест пішінді арматура көрсетілген. Оның құрылымы фонтаншыршасынан және құбыр басынан тұрады (тройниктер, крестовиналар, ысырмалар, аудармалар т. с. с.).

Муфта немесе аударма  арқылы бекітілген бір немесе екі  қатар СКҚ ұстап және олардың арасын сыңалаусыздандыру үшін фонтан арматурасының құбыр басы арналған. Ол ұңғыда игеру, пайдалану және жөндеу, зерттеу жұмыстарының технологиялық үрдістерін жургізген кезде ыңғайлы болуы қажет. Фонтандық шырша-ұңғының өнімін керекті жүйеге бағыттайды, пайдалану режимін өзгертіп қысым және қызуды өлшейді және оның үстіне лубрикатор орнатылады. Егерде, ұңғы екі қатарлы лифтпен жабдықталған болса, фонтандық 2-құбырлар (1 сурет) тройник-3 арқылы ілініп бегітіледі, ал кіші диаметрлі 4-құбыр – аударма-5 арқылы ілініп бекітіледі. Көтергіште бір қатарлы конструкция болса, тройник-3 болмайды, 4-құбыр тізбегі, аударма-5 арқылы, крестовинаға-8 желісіне келіп құйылады. Бұл желістің бойында тез салынып алынатын немесе диаметрі өзгертіліп, реттелетін дроссел-9 орналастырылады, ұңғының пайдалану режимін өзгертіп, реттеу үшін 5 суретте өзгертіп реттейтін аспап ретінде втулкалы штуцер көрсетілген.

Штуцерлерді өзгерту  жұмыстарын ұңғыны тоқтатпай істеу үшін екі лақтырма желісі бар фонтан шыршасын қолданады. Сағадағы және құбырлар сақинасындағы қысымды 11-манометрімен өлшейді. Ұңғыға тереңге түсірілетін манометр және басқада аспаптар түсіру үшін шыршаның үстіне лубрикатор-10 қойылады.

Құмы бар  ұңғыларда тройник пішінді фонтандық арматура қолданылады. Шыршаның орталық 6 ысырмасының үстіне крестовина 7-нің орнына, қосымша ылақтырма желісі бар тройник қойылады (суретте көрсетілмеген), сосын арасына, тағыда ысырма қойылып, жұмыс істейтін ылақтырма желісі пайдалынады. Газлифтілі ұңғыларда, қосымша ылақтырма желісі (болмайды) қарастырылмаған.

 

 

1 сурет. Крест пішінді фонтандық арматура схемасы.

 

Құбырлар сақинасы арқылы газ берілген жағдайда, біртізбекті  конструкцияда – көтергішке газ 12 бұйірлес желістен айдалады, ал екітізбекті  лифтерде – тройник 3 арқылы айдалып ұңғыға беріледі. Арматураның тік өтетін оқпанының диаметрі 50-150 мм аралығында. Жоғары өнімді ұңғылар үлкен диаметрлі оқпаны бар арматурамен жабдықталады. Газ ұңғыларының сағасында термометр, қысым мен өнімді (дебит) реттетігіштер, автоматты клапындар қосылады. Автоматты клапындар ылақтырма желісінде, авария болған жағдайда ұңғыны тез жауып тастау үшін арналған.