2.1. Мұнай және газ ұңғымаларын бұрғылаудағы энергоқорүнемділік технологиясы.

2.1.1. Қор үнемділік технологиясын енгізудегі ұңғымаларды бұрғылауда материалдардың шығынын азайту жолдары және мұнай бергіштікті көбейту.

Терең бұрғылау кезіндегі материалдарды үнемді пайдалану және химиялық реагенттердің бұрғы ерітінділерін дайындаудағы және өңдеудегі ұңғыларды орналастыру проблемасы тым өзекті, әсіресе қиын алынатын Қзақстан Республикасының аудандарында кейінгі жылдары ТМД мамандары мұнай және газ өнеркәсібінде бұрғы ерітінділерінің материалсыиымдылықтарын төмендетуге бағыттандырылған кепілдеме тапты, технологиялық материал шығындарын 1м – ге өткізу және тасылатын материал мен химиялық реагент номенклатурасын қысқарту.

Дәстүрлі, кең танымал саз ұнтақтарын активизациялау әдістерімен қатар бұрғы ерітіндісін дайындау процесімен (Сілті электоридтерімен өңдеу) және саз полимерлі ерітінді алу әдістерімен (гидролизді полиакриламидпен өңдеу) қатар кәсіп бірге структуралық және саз балшықты ең қолайлы қатты фазасы аз полимерлі реагентке негізделген ерітіндіні алу кепілденген әдістері өтті.

Сонымен қатар құрамында полимерлі өзге структура туындаушы тұздар мен сілтілік электролидтері бар қосылған реагенттер структуралау әдісін таңдау реагент санымен сияқтф ерітіндіні қолдану шартымен анықталады.

Мысалы, бұрғылау кезінде және терригенді қалыңдықта тұз бен полиминералды агрессияның жетіспеуі кезінде ең тиімдісі сазды азшликатты бұрғылау ерітіндісін (А ССЕ) пайдалану, желі фолкуляциясы поэ бар сазды ерітінді, сонымен қатар, бұрғылау ерітіндіні алюминий гипай – полимерлі алюмоакрилді ерітіндіге (ПААЕ) негізделген.

«Қатты» карбонатты кесу шартында тасты тұздың қатысуымен және полимерлі пластты судың агрессиялы кезінде қатты конденсрленген фазаға негізделген бұрғылау ерітінділерін пайдалану тиімді, мысалы алюминий гидротұздыгель, асболельді ерітінді және саналған әдістерден алынған ерітінді бұрғылау тәжірибесі кезінде, бұрғылау ерітіндісін дайындаупайдалану және өңдеуге кететін материал шығыны 3-5 есе төмендейді. (250....400 – ден 50-80 кг/м – ге дейін).

Аз силикатты, сазды ерітінділерді пайдалану саз ұнтақтарының шығынын 1,5 – 3 есе төмендетеді.ПААЕ пайдалану ең тиімді болады. Ерітіндіні дайындауға және өңдеуге кететін материалдың жалпы шығыны 2-3 есе төмендейді.

Кәсіптік тәжірибенің ұнамды нәтижелері мұнай өнеркәсібінде ұңғыны бұрғылауға әмбебап реагенттерді, сұйық әйнек, күкірт қышқылды алюминий, асбест, ПАА-ГС және ПОЭ кеңінен пайдалнуға мүмкіндік тудырады.

ҚР жерінде мұнай қайтарым әдісінің артуын қор үнемділік әдісін енгізу тиімді баға және мұнайдың қорын өңдеу жағдайының анализі келесі шараларды ұңғыларды бұрғылау кезіндегі мұнай – қайтарымды енгізудің әдісін көрсетті:

• бір мезгілде асфалть – смоло – парафинді қалдықтарды (АСПҚ) және сульфатты және карбонатты тұз ерітінділерді қамтамасыз ететін кешенді эмульция әрекетінің көмегімен мұнай алу қарқынды технологияның жалғасуы;

• Реперфарация + ЭКӘ перфорация кезінде структурасын ұсақ бөлшектерге бұзып, бөліп тастайды, ал ЭКӘ эмульсияға кешенді әсер етіп оны ерітеді және біртекті сұйыққа айналдырады, ал ол өз кезегінде ЖАК(жөндеу аралық кезең) тұз бен механикалық қалдықтарды жуу арқылы арттырады;

• ГБП пласты гидравликалық бұзу әдісін қолдануынан, таудың қысымының минималды кернеуінен жыныс бөлшектерге бөлінеді, содан кейін сұйықты айдау кезінде пайда болған жер бөлінуі мөлшері үлкейеді. Содан кейін артық қысымды алудан кейін жер бөлінуін ашық күйде ұстап тұратын пропант, бөлетін агент осы сұйықтықпен айдалады. Сонымен осы жер бөлінісінің әсерінен пласт ауданы кеңейеді де, ұңғымен мүлкінетін, бұрын өндіруге қатыспаған аудан бөлшектері қосылып ұңғыға флюида түсу үшін жоғары өтетін канал пайда болады. Бұл ұңғының жағдайын жақсартуға және мұнай бөліну коэффициентін арттыруға мүмкіндік туғызады;

• Химреагенттерді қабылдау кешенінің профилін теңестіру үшін қолдану және бір мезгілде өңделетін ұңғыларда сарқыраманы газ тәрізді термотұрақты химерагенттерді пайдалану пласт температурасы ХП горизонттағы 100 ⁰С болса, гидродинамикалық зерттеулер нәтижесі бойынша жоғары пласт температурасы кезінде бұрын қолданылған ҚСС (қою серіппелі жүйе) тиімді емес – олар мұнайды алған кезде 28 – 30 күн аралығында жер үстіне шығарылады;

• Қабылдау профилін теңестіру әдісін және жоғары ауланған ұңғыны келесі ЖОЖ (жөндеу – оңашалау жұмысы) қолдану арқылы тоқтату әдісімен айдауды реттеу;

• Тиімді тәсілмен әдісті қалған тұзбен АСПҚ үшін қолдану;

• Бүгілу бөлшектерінде қосылуды жоғарылату есебінен жоғары қысым градиенттерін жасау;

• Бір мезгілде терең реперфарация және ГБТ – ны жасау;

• Қоршау ошақ әкелу әрекеті толығымен бұзылғандықтан, сайланған енгізе кетуді өткізуді жалғастыру;

Кәсіптегі энергошығындарды қысқартуға бағытталған екі әдістен мынаны белгілеп алуға болады: ерекше (қысқы) шартқа байланысты мұнайды тұзды суда эмульсия түрінде айдау, айдалатын сұйықтың қоюлығын судың қоюлығына дейін төмендетеді.

Қорүнемділік технологияны физико – химиялық әдіспен енгізу арқылы мұнай қайтарымды және интенсификациялық мұнай табысты арттыруы және ұңғыны бұрғылауда материал шығынын төмендету әдістері ҚР жерінде ең экономикалық пайдалы болып табылады.

Қосымша әдебиет: 19(32-33б); 9(108-113б).

Бақылау сұрақтары:

1. Мұнай және газ ұңғымаларын бұрғылауда материал шығынын төмендету жолдарын айтып бер?

2. Қорүнемділік технологияны енгізу арқылы мұнай қайтарымды арттыру әдістерін айтыңдар?

3. Мұнай қайтарымдағы қорүнемділік шараларын атап бер?

4. Мұнай – газ саласында қорүнемділік шараларының пайдалану тиімділігін қалай арттыруға болады?

№4 Дәріс тақырыбы.

Ұңғының тазалығы және бұрғылаудың технологиялық қажеттілктері үшін іштен жану қозғалтқыштарынан (ІЖҚ) шыққан газ энергиясын және жылуын кадеге жарату.

ІЖҚ - дан шыққан газбен құмды тығындарды бұрғылаудағы технологиялық жабдықтың технологиялық схемасы.

Мұнай және газ өнеркәсібінде газ-мото-компрессор және ІЖҚ үлкен кешенді пайдаланылады, олар белгілі мөлшерде отынды тұтынады. ІЖҚ бар қондырғыларды пайдалануда ПӘК 35-42 % болса, жоғалтқан жылу энергия 58-65 % - ті құрайды. Осы шығындарды қысқарту бағыттарының бірі ЕЭҚ пайдалану тиімділігін арттыру, яғни шығарылған газдардың жылуын екінші рет пайдалану.

Дәрісте прогрессивті ЕЭҚ-ды пайдаланудың бірі болып саналатын ІЖҚ – ты жылу күштік қондырғылардағы техникалық шешімдері қарастырылады.

Ауаны инертті газбен ауыстыру мұнай өндіруде проблемасы ақырғы кезге дейін сұйық немесе газтәрізді азотты пайдалану жолымен шешіліп келген. ІЖҚ – гі пайдаланған газдарды инертті газ ретінде пайдалану жаңа жоғары экономикалық баламалық әдіс болып табылады, ол басқа кездегі газды пайдалануға негізделген. Соңғы кездерде принципті жаңа қондырғы ұңғыны пайдаланған газбен ІЖҚ олар суытылған және тазартылған кезде алу үшін пайдаланған газға зерттеу жүргізілген.

ІЖҚ бар қондырғыларды жасауға негізінен мыналар жатады:

• бұрғылау қондырғысының дизель өткізгішіндегі пайдаланған газды тазалауға екі қабатты жүйе;

• дизель – мотор газдарды пайдалану арқылы ұңғыларды меңгеру;

• ұңғыны ІЖҚ құйынды газымен меңгеру нәтижесінде 3 модификация пайда болады;

• СД-9/101 компрессорлы станцияның 2ВМИ-9/101 компрессорын іске қосатын Д12 дизель – моторының шығарылған газын қайта пайдалану қондырғысы;

• СД-9/101 компрессорлы станцияның 2ВМИ-9/101 компрессорын іске қосатын ЯМЗ-238 дизель – моторынан шыққан газды пайдаланатын қондырғы;

• ІЖҚ-да шыққан газды қаайта пайдалану үшін автомобиль қозғалтқыш қондырғылары (бұрғылау қондырғы, дизель – генераторлы электростанция ж .т б), бұл қондырғылар құрлықта, теңіздің стационарлы платформасында кез – келген климаттық аудандарда қолданыла берілуі мүмкін.

Бірінші екі модификацияның негізгі ерекшеліктері пайдаланылған газды таңдау әдісінен тұрады. Д12 дизель – мотордан пайдаланылған газды таңдағанда таңдалатын газ температурасы 250 ⁰С ..... 450 ⁰С қа дейін жетеді. ЯМЗ-238 дизель – моторынан пайдаланылған газды таңдағанда, шығатын газ температурасы 70-80 ⁰С тан аспайды.

Өткізілген технологиялар және сәйкестелетін технологиялық жабдықтар құмды шығындарды бұрғылау мен байланысты жұмсартады, газ ұңғымаларын перфорациялауды өткізуге, ІЖҚ пайдаланған газын пайдалану арқылы шешуге мүмкіндік береді.

Ұңғыны игеруде ауамен өңдеу, мұнай – газ өнеркәсібінде қауіпсіздік ережесімен тиым салынған. Зерттеулердің көрсеткіші бойынша, дизель – моторының пайдаланылған газы 80 ⁰С – ке дейін азот және оның қышқылдарынан тұрады, 17% көміртегі, оксиді және басқа да 3% - тен аспайтын қалдық көмірқышқылы бар жанатын отын өнімі.

ІЖҚ пайдаланған газымен құмды тығынды бұрғылаудағы технологиялық жабдықтың технологиялық сұлбасы 4.1 – суретте көрсетілген.

Технологиялық жабдықтың монтажды сұлбасы (4.1 сурет) жербеткейлі жабдықпен қашаулы құрылғының төменге түсірілуінің шандылуын алдын ала болжайды. Оқпанды калона бас 9, крестовина 7, плашкалы превентор 6, айналмалы превентор 5, желі 1, манометр 2, түпкі жапқыштар 8. Вертлюгке 3, аспап ілінген және ол қашаумен аяқталады. Ұңғы жаншылып қауіпті жағдай туғызбау үшін ұңғы оқпаны цементтеліп оралған. Екі компрессорлы СД-9/101 типті станциялар 15 салқындату және ЯМЗ-238 дизель- моторының зиянды газдарынан тазарту жүйесімен жабдықталған. Әр компрессорлы станцияның дизель – моторының зиянды газын компромирлеу бойынша өндірісі 10,1 МПа қысымда іс өнімділігі 9 м/ мин құрайды. Компромирлеуден кейін зиянды газдар құбыр 13 арқылы ұңғы сағасына өтеді. Жапқыш 14 ұңғыны 10 компрессорлы станция блогынан және құмды тығынды бұрғылау мен тазарту блогынан ажырату үшін қолданылады. Дизель - моторының зиянды газдармен ұңғыны үрлеу келесі тәртіппен өтеді. Компромирлеуден кейін зиянды газдар шүмектің ашық кезінде айдамалау құбырымен 13 айдамалу шлангі мен вертлюг арқылы НКТ колоннасына, одан коронкадағы шығыс арқылы ұңғы түбіне түседі. Құм агентінің айналымдық ағынымен құбыраралық кеңістікпен ұңғы сағасына көтеріледі де желіі 1 арқылы жер бетіне шығарылады. Ұңғыдағы зиянды газдардың қысымы жылдам ауысатын штуцермен реттеліп манометрмен бақыланып отырады. Құм бөлшектерін көтеру үшін қажетті зиянды газдармен ұңғыны үрлеу арқылы құмды тығындарды тазарту кезіндегі зиянды газдардың шығыны құбыраралық кеңістіктегі үдемелі ағын жылдамдығымен анықталады. Ұңғыдағы газ тәрііздес агенттің үдемелі ағынның толық жылдамдығы (м/с) мына теңдеумен анықталады:

(4.1)

мұндағы: ω_кр - шектік жылдамдық, үдемелі ағындағы майда шламдардың көтерілуін қамтамасыз етеді;

ω_изб - ағының артық жылдамдығы, жер бетіне майда шламдардың көтерілуін қамтамасыз етеді.

Шыламдардың шектік жылдамдығын мына формула арқылы есептеуге болады:

(4.2)

мұндағы: С – пішін коэффициенті;

dr – шылам бөлшектерінің есептеу диаметрі, м;

ρ_v – шылам бөлшектерінің тығыздығы, кг/м.

Ұңғы оқпанын бұрғыланған қалдықтардан толық тазарту жағдайын қамьамасыз ету үшін, ұңғыдан шыламдарды шығару үшін жұмсалатын газдың шығынын анықтау жеткілікті. Бұл жағдайдағы газ тығыздығы:

= , (4.3)

мұндағы: , – ұңғылау және қалыпты жағдайлардағы газ тәріздес агенттің тығыздығы, кг/м;

– сәйкесінше, ұңғылау және қалыпты жағдайлардағы газ тәріздес агенттің қысымы, МПа;

- сәйкесінше, ұңғылау және қалыпты жағдайлардағы газтәріздес агенттің температурасы, К;

z - газ тәріздес агенттің сығылғыштық коэффициенті.

(4.3) теңдеуін ескере отырып, ұңғылау жағдайдағы шектік жылдамдықты анықтаймыз (м/с):

(4.4)

Артық жылдамдықты 3 м/с деп алып, шектік жылдамдық мағынасын есептеп және (4.1) теңдеуін қолдану арқылы бұрғылау құбырының төмендегі газ тәріздес толық ағындық жылдамдығын анықтауға болады.

Газдың технологиялық қажетті шығыны (м³/с) мына формула арқылы есептеледі:

, (4.5)

мұндағы:

D – ұңғы диаметрі, м;

d - бұрғылау құбырларының сыртқы диаметрі, м.

Компрессорлы машиналардың санын анықтау үшін (4.5) формуласы бойынша есептелген шығын мағынасын қалыпты жағдайға келтіру қажет. Бұл үшін мына теңдеуді қолданамыз:

(4.6)

мұндағы: – сәйкесінше және қалыпты жағдайлардағы газ тәрізді агенттің шығыны, м/с.

4.1 – сурет. ІЖҚ – дан шығатын газ бен құмды тығындықты бұрғылаудағы технологиялық жабдықтың жинақтау сұлбасы:

1 – үрлеуші агенттің шығарушы торабы; 2 – монометр; 3 – вертлюг(ұршық); 4 – ұңғыға түсірілген құрал; 5 – айналатын перевентор; 6 – бұрандакескіштік перевентор; 7 – фонтандық құрылғының айқастырмасы; 8 - түйкілі ысырмалар; 9 – тізбек ұшы; 10 – ұңғы; 11 – қаша; 12 – көміртектендіруші агрегат; 13 – КҚ – дан ұңғыға дейінгі құбырөтпе; 14 – ысырғыш; 15 - копрессорлы станция СД – 9/101.

Іштен жану қозғалтқыштарынан (ІЖҚ) шығатын газдардың жылуын іске асырудың принципиялдық сұлбасы.

Жай сұлба бойынша суды, ауаны, отынды қыздыру үшін зиянды газдардың жылуын пайдалануда қозғалтқыштың ПӘК –ін 32...35% - тен 40...52% - ке жоғарлатуға әсерін тигізеді. Ең ыңғайлы пайдалану зиянды газдардың кинетикалық энергиясын және жылу энергиясын қолдану кезінде болады. Бұл жағдайда қондырғының термиялық ПӘК –ін 55...60% - ке дейін жоғарлатуға болады. Газды қозғалтқыштарда утилизатор қондырғыларын қолданған кезінде зиянды газдармен шығып кететін жылудың орташа 50 % -ті қолданылуы мүмкін.

Зиянды газдардың жылуын қолдану қозғалтқыштың жоғары температуралы буландырғышты суытқыш қолданғанда толық болады. Бұл жағдайда қозғалтқыштың суытқыш жолдары сужылытқыш немесе бу қазанының орнына қолданылады. Дизельдің салқындату жолына жоғары температуралы суытқышқа дизельдің суыту жолына үнемділікті және су шығынын азайту және салқындатуды арттыру, температуралық айырмашылықты алу мақсатында, дизельдің салқындату жолына бусепараторы қондырылады, алынған бугазды қоспа турбинаны қоректендіру үшін коллетор жібереді.

Іштен жану қозғалтқыштарынан (ІЖҚ) шығатын жылуды іске асыру үшін шығарылатын газдардың жолына бу мен эжектор аралығында буайырғышы бар қондырғы қолданылады. Ол газдардың жылулық энергиясын қысым эенргиясына өзгертеді. Бұл эжектордан кейін қысудың суммарлық дәрежесін жоғарлату және іштен жану қозғалтқышынан (ІЖҚ) шығару құбырындағы әлсіретуді жоғарлату үшін қолданылады. Нәтижесінде қлзғалтқыштың қуаты көбейіп, ұнемділігі артады.

Қондырғының жәрдемінде кинетикалық және жылклық энергияларды комплексті қолдану және оның принципияалды сұлбасы 4.2 – суретте көрсетілген.

4.2 – сурет. ІЖҚ – дан шығатын газдардың энергиясын пайдаланудағы құрылғының принципалдық сұлбасы:

1 – ІЖҚ; 2 – газ турбинасы; 3 – айдағыш(сықағыш); 4 – утилизациялық турбина; 5 – жалпы білік; 6 – жылуалмастырғаш; 7 – жалпы жиынтық; 8 – турбинаның (2) газ кіргізуші магистралы; 9 – шығарушы келтеқұбыр; 10 - сорушы құбырөтпе; 11 – магистраль(желі); 12 – ауа құбырөтпесі; 13 – құбырөтпе; 14 – шығару құбыры.

Қозғалтқышқа 1, ортақ білік 5, айдағыш 3 және шығарылатын газбен жұмыс істейтін жалпақ турбина 2 қосылған. Екі турбина, айдамалағыш және жылуалмастырғыш 6 бір желісіне 8 коллектор арқылы жалғанған, ал швғарушы келтеқұбыр 9 жылуалмастырғышқа 6 жалғанған. Сору құбыры 10 және жұмыстық жылу айдағыш арқылы келіп, кейін ол бас желіге 11, жылуалмастырғышқа 6 және ауа құбыры 12 арқылы – утилизация турбинасына 4 және ары қарай құбыр арқылы 13 шығарушы құбырға түседі.

Жұмыстық агент есебінде су, ауа, фреон және т.б. (4.3 сурет) қолданылуы мүмкін. Турбина қалақшалары 2 қуыс және жылуалмастырғыштың қыздыру беті түрінде жасалған, оның қуыстары жұмыстық жылуды айдағыштан турбинаға 4 берілетінмагнетралға қосылған.

4.3 – сурет. Фреонды пайдаланудағы ІЖҚ – дан шығатын газдарды утилизациялдаудың пиринципалжық сұлбасы.

1 – ІЖҚ; 2 – газтурбиналы айдағыш(сықағыш); 3 – фреондық қазан; 4 – турбина; 5 – генератор; 6 – фреондық конденсаторы; 7 – айналдырғыш сорап; 8 – апаттық ауа сорабы.

Орта және аз қуатты ІЖҚ – мен жабдықталған жылукүштік қондырғылардың көрсеткіштерін жоғарлату үшін, қайнау температурасы төмен сұйықтықтарды қолданғаімді. Мысалы , фреон булары 100 С температурада 3 МПа –дық қысымға ие, ал судың буы сол температурада - тек 0,1 МПа тең. Мұндай жоғары болғанда фреон және оның аз көлемдерінің қысымдары ІЖҚ – бар ЕЭҚ қондырғылы жылулық энергияны ыңғайлы пайдаланумен қатар екі контурдан тұратын ықшамды қондырғымен қамтамасыздандырылады. Фреон – 12- ні жұмыс агенті ретінде қолданғанда екі тактілі іштен жану қозғалтқыштарынан шығарылатын газдарының жылулық энергиясын пайдалану мәселесі шешіледі. Мұндай қондырғының принципиалды сұлбасы 4.3 суретінде көрсетілген. Технико – экономикалық жақтан бұл өте ыңғайлы. Осымен қатар қозғалтқыш ПӘК –і 35...40% болғандағы термиялық ПӘК –ті 65% -ке дейін көтеруге болады.

Негізгі әдебиет: 5[3-13,84-100бет]

Қосымша әддебиет: 13 [22-23 бет].

Бақылау сұрақтары:

1. Іштен жану қозғалтқыштарынан (ІЖҚ) шығарылатын газдарының жылуын қайта пайдалану қалай түсінуге болады?

2. Ұңғыны бұрғылау және тазарту технологиялық қажеттіліктеріне жұмсалатын зиянды газдарды пайдалану кезінде қандай қондырғылар қолданылады?

3. Құмды тығындарды тазалау мен ұңғыны игеруге ІЖҚ –ның зиянды газдарын пайдаланудың артықшылығы?

4. ІЖҚ –ның зиянды газдарының энергиясын пайдалануға арналған қондырғының принципиалды сұлбасы.

5. Мұнай және газ саласында шығып кету газдарының жылуын тиімді пайдалану жолдары.

6. Құмды тығындарды ІЖҚ – ның зиянды газдарымен тазарту кезіндегі технологиялық қондырғының монтажды сұлбасы жайлы айтып беріңіз.

№5 Дәріс тақырыбы