Мұнай және газ кен орындары

 

Қабаттан келетін  немесе жер үстінен нығыздалып айдалынатын  газ, ұңғы газлифтілі әдіспен пайдалану мерзімінде ұңғы өнімінің ағынына қосылып беріледі. Бұл кезде газсұйық қоспасының тығыздығы кішірейіп ұңғы түбіндегі қысым берілген өнім шығының алуды және жинақ пункітіне тасмалдауға, жететіндей болады.

Компрессорлы  және компрессорсыз, газлифтілі пайдалану  әдістерді ажыратамыз. Бірінші жағдайда, агент компрессорлық стансияларда сығылып (нығыздалып) дайындалады, ал екінші жағдайда, агент ретінде кен орының газы, табиғи қ ысыммен беріледі. Компрессорсыз газлифтілі әдіске – ұңғы ішіндегі газлифт әдісі жатады. Бұл әдісте, мұнайды көтеру үшін, өсы ұңғының тесіп ашқан газды қабатың газ энергиясы қолданылады.

Үздіксыз немесе мезгіл-мезгіл пайдалану режимдерін айырамыз. Мезгіл-мезгіл пайдалану  режимінде ұңғы бір мезгіл тоқтатылады бұл ауқыттың арасында сұйық көтергіште жиналғаннан кейін ұңғыға қысыммен агент беріліп, жер бетіне, мезгіл-мезгіл үрленіп шығарылады.

Газлифтілі  пайдалану әдісінің, басқа механизацияланған  әдістерден, ерекшілігі келесіде: құрал-жабдықтарының  және оларды қолданудың қарапайымдығы; жөндеу аралық мерзімінің быраздылығы; пайдалану коэффициентінің және сұйықты шығару (өнімінің) шығымының молдығы (бірнеше ондық өлшемінен 1800 м/таул-дейін); көлбеу ұңғыларда пайдалану мүмкінділігі; ұңғы өнімінде, газдың болғанында немесе құмның болғанына, қарамайтын әдісті қолдану мүмкіндігі. Әдістің жетіссіздіктеріне, келесілержатады – алғашқыда газ бөлетін жүйелерді немесе компрессорлық, стансия салу үшін, күрделі қаржыландырудың көп мол болғандығы; түптегі қысым аз болған жағдайда, пайдалы әсер коэффициентін (ПӘК) аз болғандығы; меншікті энергия шығынынын үлкендігі. Сондықтан, газлифтілі әдісті, қабат қысымы және көлемі үлкен кен орындарда, өнімділік коэффициенті біршама үлкен ұңғыларда, пайдалынған жөн.

Практикада  келесі көтергіштер түрлерін қолданады:

1) Бірқатарлы  – құбырсақиналары арқылы жұмыс  агенті айдалатын;

2) Егер ұңғы өнімі үлкен шығымды және оның ішінде тоттану әрекетіне немесе құбірлар сақинасында жиналып қалатын түздар мен асфалтты-шайырлы заттар болмаған жағдайда-бірқатарлы, СКҚ байымен агент айдалатын;

3) Екіқатарлы  – ұңғыдағы бегітілген құбырда саңылақ болғанда немесе құм болғанда.

Ұңғылардың  өнімділіктерін арттыру әдістері.

Көп жағдайларда ұңғыға келетін сұйық пен газ ағыны жеткіліксіз. Мұндай ұңғыларда ағынды немесе газ не сұйық жұтылуын арттыру үшін түп маңы аймағының жыныстарына олардың өткізгіштігін көтеру мақсатында жасанды әсер ету қолданылады. Түп маңы аймағының өткізгіштігін өнімді қабатта карбонаттар мен глинозем еритін жасанды арналарды тұзқышқылды, жылуық қышқылды және саз қышқылды өндеумен жасау, кеуекті кеністіктерді тұнба және шайырлы материалдардан тазарту жолымен; жыныстарда жасанды жарықтар жасау немесе табиғи жарықтарды қабатты гидравликалық жарғанда немесе түпте торпедо жарғанда ұлғайту; кеуек арналары қабырғаларында немесе ұңғы оқпанында тұрған парафиндер, тұздар мен шайырларды жою, сондай-ақ мұнай тұтқырлығын ұңғыларды жылулық химиялық өңдеу және түп маңы аймағына жылулық әсер ету жолымен төмендету арқылы көтеруге болады.

Ұңғы шығымын көтеру үшін түпке әртүрлі әсер ету әдістері мен олардың қосындыларын қолданады.

Ұңғы төңірегін қышқылымен өңдеу

Қабатқа тұзқышқылымен  әсер ету қышқылдық жыныстар өткігіштігінің өсуіне ықпал туғызатындай және ұңғы түбін газ немесе мұнайды аз беретін қабат бөліктерімен байланыстыратындай арналар қалыптастыратын карбонатты жыныстарды еріту қабілетіне негізделген. Алынатын өнімдер суда жақсы еритіндіктен оларды қабаттан шығару жеңіл.

Қышқылдың әрекетті күйде қабатқа өту тереңдігі  бұл агент пен жыныстың реациясы жылдамдығына байланысты. Реакция жылдамдығының  жыныстың химиялық құрамына, жыныс бетінің бірлігіне келетін қышқыл мөлшеріне, қызу мен қабат қысымына тәуелділігі тәжірибеде анықталған. Айталық, мысалы, диаметрі әдеттегі мұнай коллекторындағыдай (миллиметрдің жүздік үлесі) таза карбонат арнада қышқылдық бейтарапталу уақыты қас-қағым сәт.

Қызу өскен  сайын қышқылдың әрекеттілігі артады. Қызу 20-дан 60⁰С-ге артқанда жыныс құрамына байланысты реакция жылдамдығы 1,5-8 есеге артады. Салқын суда да, 60⁰С-ге қыздырылған суда да қышқылдың жыныспен әсерлесу жылдамдығы қышқылдың бастапқы концентрациясына тәуелді емес (5-15% HCL). Қысым өссе, қышқылдың карбонатпен әсерлесу жылдамдығы төмендейді.

Қабат жағдайларына байланысты кәсіпшілікте HCL 12-25% концентрациясы қышқылды пайдаланады.

HCL концентрациясы  10-12%-н төмен қышқыл қолдану  қабатқа көп мөлшерде су айдау қажеттілігін туғызады, ал оның нәтижесінде қабатты өңдегеннен кейін ұңғыны меңгеру қиындайды. Концентрациясы жоғары қышқылды пайдаланғанда да зиянсыз емес, өйткені бұл кеуекті ортада хлорлы кальций мен хлорлы магнийдің тұтқырлығы жоғары ерітінділерінің түзілуіне соқтырады, ал оларды қабаттан шығару өте қиын. Бұдан басқа құбырлар мен жабдықтар коррозиясымен күрес ауырлайды.

HCL концентрациясы 15-25%-н жоғары қышқыл тек әктас  пен дололитті ғана емес, сондай-ақ  гипсті де жақсы ерітеді, ол  тұнбаға жеңіл түседі және қабат қабат кеуектерін тығындайды. Қышқыл концентрациясы жоғары болғанда қабат қуыстарында реакция үрдісінде қалыптасатын хлорлы кальций айдалған сұйықпен толық ерімейді, және оның қалдығы тұнбаға түседі де, өңдеудің тиімділігін төмендетеді.

Зерттеулер  көрсеткендей, тұзқышқылмен өңдеуде  түп маңы аймағын қызуы төмен  агенттермен (мысалы, сұйық азот) салқындатумен  бір уақытта қышқыл концентрациясын  көтеруге болады. Салқын қышқылдың  әрекеттік қабілеті жылы қышқылға қарағанда  төмен, сондықтан оны қабатта үлкен қашықтыққа айдауға болады.

Әрбір ұңғыны қышқылмен өңдеу технологиясын қабат жағдайларын ескере отырып таңдау керек. Еруі қиын жыныстарда реакция жылдамдығын арттыру керек (мысалы, қышқылды қыздыру жолымен), ал, жақсы еритін карбонатты жыныстарда қабат қысымының реакциясын төмендететін фактор екендігіне қарамастан кейбір жағдайларда қышқыл әрекетті күйде қабатқа терең бойлауы үшін оның әсерін төмендеткен дұрыс. Реакцияны арнайы реагенттер-баяулатқыштар көмегімен баяулатуға болады. Бұл кезде қышқылды айдау жылдамдығы барынша жоғары болуы керек.

Қышқылмен өңдеу  ұңғыны пайдаланудың бастапқы кезеңінде тиімді, өйткені бұл кезеңде реакцияны баяулататын қабат қысымы жоғары және реакция өнімдерін айдан шығару үшін қабат пен түп арасындағы қысым айырмасын үлкен етіп жасауға жағдай бар.

 

Ұңғыларды тұзқышқылды өңдеуге қолданылатын реагенттер.

Тұзқышқылының жабдықтар металына әсерін төмендету  мақсатында оларға ингибиторлар деп  аталатын арнайы заттар қосады. Ингибиторлардың  қорғау қасиеттері олардың молекулалары мен иондарының немесе коллоидтық бөлшектерінің адсорбциясы нәтижесінде металдың катодты бөліктерінде сутек молекулаларының металмен жанасуына және электролит сутегінің ионының разрядталуына кедергі келтіретін оң зарядталған қабат қалыптасады, бұл қышқылдың темірді ерітуін тоқтатады.

Ингибиторлар  ретінде катапин-А, марвелан-К(0), уротропинді И-1-А ингибиторы, В-2 ингибиторы қолданылады. Мысалы, катапин-А қышқыл ерітіндісінің 0,1%-н құрағанда соңғысының коррозиялық әрекеттілігі 55-65 есе төмендейді.

Коррозия ингибиторы ретінде қолданылатын реагентті  қышқылдың қабатпен реакциясы жылдамдығын өзгерту қажетінен қабат темературасына байланысты таңдап алады. Мысалы, құрамында И-1-А бар ингибаторды 13⁰С-ге дейінгі қабат қызуында қолдануға болады.

Сондай-ақ жұмыс  ерітісіне қышқылдың жалпы көлемінің 4-5% сірке қышқылын қосуға болады. Ол бейтараптану реакциясын баяулатады және қуысты кеңістікте темір тотығының гидратты тұнбасының түсуінің алдын алады.

Қышқылдар мен  жыныстардың өзара әсерінің өнімдері ұңғыны меңгеру үрдісінде қабаттан шығарылуы керек. Бұл үрдісті жеңілдету үшін қышқылды дайындау кезінде оған жеделдеткіш деп аталатын зат қосылады. Бұл реакция өнімдерінің беттік керілуін төмендететін беттік әрекеттік заттар (БӘЗ). Кеуекті арналар қабырғаларында адсорбцияланып, жеделдеткіштер жыныс бөлшектерінен судың бөлінуіне жәрдемдеседі және олардың мұнаймен шайылуы мен реакция өнімдерінің қабаттан шығарылу жағдайын жақсартады.

Мұнай ұңғыларын өңдегенде жеделдеткіштер ретінде қабат гидрофобтағыштары және реакция өнімдерімен шекарадағы беттік керілуді төмендеткіштер болып табылатын катионактивті беттік әрекеттік заттар (БӘЗ) – каталин-А, марвелан-К (0) қолданылады. Айдау ұңғыларында гидрофильдгіш ОП-10, ОП-7 БӘЗ-ын қолданған дұрыс.

 

Қабатты сұйықпен жару

Қабатты гидравликалық  жару-ұңғылардың түп маңы аймағына әсер етудің тиімді құралы. Ұңғыларды меңгергенде бұл әдісті мұнай және газ кен орындарының өнімділігін арттыру үшін, айдау ұнғыларының жұту қабілетін көбейтуге, қабат суларын бөлектеуге және т. с. с. қолданады.

Қабатты гидрожару  үрдісінің мәні түп маңы, аймағының жыныстарында ұңғыға айдалатын сұйық қысымы әсерімен жасанды жарықтар жасау мен бұрынғы жарықтарды кеңейтуде. Қабат жыныстарында қысым көтерілгенде жаңа жарықтар қалыптасады және бұрыннан барлары ашылады немесе кеңейеді. Бұл жарықтар жүйесі ұңғыны түптен қашықтықта жатқан қабаттың өнімді аймақтарымен байланыстырады. Қысым төмендегенде жарықтар бітеліп қалмауы үшін оларға ұнғыға айдалатын сұйыққа қосып құм айдайды, жарықтар радиусы ондаған метрлерге жетеді.

Гидрожарудан  кейін ұңғы шығымдарын бірнеше ондаған есеге арттыратынын кәсіпшілік тәжерибесі көрсетті. Бұл қалыптасқан жарықтардың бұрынғыларымен жалғасатынын және ұңғыға сұйық жаруға дейін ұңғыдан бөлектенген жоғары өнімді аймақтардан келіп құылатынының куәсі.

Қабатты сүзілетін  сұйықпен жарғанда, жарықтардың қалыптасу механизмі былай болады. Ұңғыда сорап агрегаттарымен тудырылатын қысымдағы жару сұйығы алдымен жоғары өткізгішті аймақтарда сүзіледі. Бұл кезде тік бағыттығы қабатшаларда қысым айырмасы пайда болады, өйткені өткізгіштігі жоғары қабатшалардағы қысым өткізгіштігі аз немесе тіптен өткізбейтін қабатшалардағы қысымға қарағанда жоғары. Нәтижесінде өткігіш қабаттың жабыны мен табанына жарушы күштер әсері басталады да, жоғары тұрған жыныстар деформацияға ұшырайды және қабатшалар шектерінде көлбеу жарықтар пайда болады.

Сүзілмейтін сұйықпен жарғанда, қабатты жару механизмі  қалың қабырғалы ыдыстарды жару механизміне ұқсас болады және бұл  үшін жоғары қысым керек. Бұл кезде қалыптасатын жарықтардың бағыты әдетте тік немесе қиғаш болады. Сүзілетін сұйықпен жарғанда жару қысымы әдетте сүзілмейтін сұйыққа қарағанда біршама төмен, өйткені соңғы жағдайдажару механизмі қалың қабырғалы ыдысты жару механизміне ұқсас келеді. Қабатқа өткен сүзілетін сұйық сұйықпен жанасу ауданының үлкендігі арқасында сүзілмейтін сұйықпен қабатты жаруда қажетті қысымнан біршама төмен қысымда да жаруға жеткілікті күш түсіре алады. Бірақ бұл кезде жару сұйығының көп шығыны және сорап агрегаттарының үлкен саны талап етіледі.

Қабат жағдайларында  жару сұйығының тұтқырлығы өткізгіштікке  байланысты 0,05-0,5 Па*с деп есептеледі. Іс жүзінде жару қысымы тау қысымынан көбіне төмен екені анықталды.

Тау қысымынан  аз қысымда көлбеу жарықтардың қалыптасуына академик С. А. Христианович ұңғыны бұрғылау үрдісінде қимада кездескен саздар мен сазды жыныстардың майысу деформациясы нәтижесінде болады деп түсіндіреді. Саздар ашылғаннан кейін үстіне басқан жыныстар салмағы әсерінен ұңғыға ағады деп болжалады. Бұл майысу деформациясы аймағындағы қабаттарда «жеңілдету күмбездерінің» пайда болуына соқтырады, нәтижесінде ұңғыға жақын жердегі тау қысымы қабаттың ұңғыдан қашық жатқан бөліктеріне қарағанда төмен болады. Кәсіпшілік практикасында көбіне ұңғылар түбіндегі жару қысымы былай екендігі анықталған:

 

Рр = (1,5-2,5)Н/100 ,  МПа

(мұндағы: Н – ұнғы тереңдігі, м.)

Газды қабаттарды жарғанда, қабатқа тұтқыр мұнайды  енгізген қолайсыз, себебі оларды газ  қабатының қуыстарынан шығару қиын. Мұндай қабаттарды сумен жаруға болады, бірақ бұл кезде оны ұңғыға айдау қарқыны жоғары болуы керек (100-120 дм³/с және жоғары).

Құмтасығыш-сұйық құмды аспалы күде ұстап тұру керек. Бұған оның тұтқырлығын көтеру арқылы қол жеткізіледі. Кейде құмтасығышсұйық тұтқырлығы 1 Па*с дейін жетеді.

Соңғы кезде  қабаттарды гидрожаруға ең тиімдісі тұтқырлығы аз сүзілетінсұйық деп саналады, өйткені қабат бұл кезде бөтен заттармен ластанбайды, ал оларды құбырлармен айдау қысымы жоғары емес. Бұл жағдайда түптегі қысым тез өседі және жарық пайда болғаннан кейін де жоғары деңгейде сақталады, нәтижесінде жарықтар жақсы ашылады және құммен толтырылады.

Қабаттарды жару кезінде, тұтқырлықтың көтерілуі де, сұйықтардың сүзгіштігінің азаюы сияқты оларға сәйкес қосындылар еңгізу арқылы болады. Қабаттарды жару кезінде, қолданылатын көмірсутекті сұйықтар үшін қоюлатқыштар болып органикалық қышқылдардың тұздары, мұнайлардың жоғары-молекулалық және коллоидтық ерітінділері (мысалы, мұнай гудроны және мұнай өңдеудің басқа да қалдықтары) табылады.

Карбонаттық коллекторларды жарғанда қолданылатын кейбір мұнайлардың, керосин-қышқылды және мұнайқышқылды  эмулсияларының тұтқырлығы едәуір және құмтасығыштық қабілеті жоғары. Оны, сұйықтар мұнай ұңғыларында қабаттарды жарғанда, жару сұйығы және құмтасығыш-сұйық ретінде қолданылуда.

Су айдау  ұңғыларында қабаттарды жаруға көмірсутек негізді жару сұйықтары мен құмтасығыш-сұйықтарды қолдану судың көмірсутектермен қоспасы түзілуі нәтижесінде жыныстар өткізгіштігінің су үшін айдау ұңғыларын қоюлатылған сумен жарады. Қоюлату үшін сульфит-спирт бардасы (ССБ) және т. б. суда жақсы еритін туынды целлюлюзалар қолданылады.

Жарықтарды  толтыруға арналған құм келесі талаптарды қанағаттандыру керек:

1) берік құм  жастықтарын қалыптастыруы және  қысымға шыдамалы болуы керек;

2) сыртқы қысым  әсерінде жоғары өткізгіштікті  сақтау керек.

Ірі түйіршікті, жақсы жұмырланған және механикалық  беріктігі жоғары, гранулометриялық құрамы біртекті құм бұл талаптарды қанағаттандыра алады. Түйіршіктер өлшемдері 0,5-1,0 мм. таза кварц құмы, ең көп қолданым тапты. Терең ұңғыларда құм орнына арнайы түйіршікті материал (корунд) қолданылады.

Мұнай мен газды  кәсіпшілікте жинау және дайындау

Мұнай ұңғыларының өнімі – мұнай, газ және жерасты қабатының суынан тұрады. Мұнай мен судың қуатты араласуынан көбінесе, қоспа – эмульсия түзіледі. Судың өте ұсақ тамшылары мұнай ішінде араласып жүретіндіктен, олар бір-бірімен қосылып, тұнбаға түспейді.