8.1 Коллектор қасиеттерінің және оған қаныққан сұйықтардың температураға тәуелділігі.

Еліміздің барлық кен орындарының 25%-ға жуығын құрамы жоғары парафинмен және шайырлы заттармен сипатталтын мұнайы аномальды қасиеттерге ие мұнай кен орындарынан жатқызуға болады. Бұл кен орындарда мұнайдың 20%-ға жуық қоры жинақталған. Осындай кен орындарын игеру барысында қабат қысымын ұстаумен қатар қабат температурасына да назар аудару қажет. Бұл үшін қабатқа ыстық сұйық айдау ұсынылған.

Ыстық су айдау кезінде мынаны байқауымызға болады, яғни су басқа сұйықтарға қарағанда масса бірлігіне келетін жылу мөлшерін анағұрлым көп тасымалдай алады.

Қабатқа айдалатын су жалпы жыныстармен және ондағы қабат суларымен байланысқа түскен кезде суыйды.

Қалыптасқан процесс барысында негізгі жұмыс аймағын екіге бөледі.

1-аймақтың әрібір нүктесінде температура үздіксіз өседі, бұл қалдық мұнайға қанығушылықтың төмендеуіне әкеледі.

2-аймақта мұнай сумен ығыстырылады, оның температурасы қабат темперасымен бірдей. Берілген нүктедегі мұнайға қанығушылық уақыт өте төмендейді және беліглі бір жағдайда 2-ші аймақ температурасына тәуелді қалдық қанығушылыққа жетуі мүмкін.

Айдау ұңғыларының түбіндегі су температурасын А.Ю. Намиот формуласы бойынша анықталады.

8.2 Мұнайды бумен ығыстыру

МБЫ- қабат мұнайбергіштігін арттырудың едәуір кең таралған әдісі болып саналады, яғни тұтқырлығы жоғары мұнайларды ығыстыру кезінде ол басқа әдістермен салыстырғанда белгілі бір артықшылықтарға ие.

Бұл процесте бу тұтқырлығы жоғары және температурасы төмен мұнайлы жер бетінде орналасқан бу айдау ұңғылары арқылы айдалады. Бұл сұңғылар мұнайлылықтың ішкі нұсқасына орналастырылады. Үлкен жылусыйымдылыққа ие (5000 кДж/кг астам) бу, 230⁰С –де ыстық судан 3-3.5 есе жылуы көп болады. Сондықтан бу қабатқа едәуір мөлшерде жылу энергиясын қабатты жылытуға және салыстырмалы тұтқырлықты азайту және судың, мұнайдың және газдың ұлғаюына жұмсалады. Бұл процесс кезінде қабатта үш аймақ пайда болады.

1. Айдау ұңғылары төңірегіндегі бу аймағы оның температурасы бу температурасынан кондесациялардың басталу температурасына дейін өзгереді(400-250⁰C). Бұл кезде мұнайдан жеңіл фракциялардың бөлінуі байқалады(дистиляциясы) және оларды бумен қабат бойымен тасымалдау, яғни бу мен мұнайдың жеңіл фракцияларын біріккен фильтрациясы жүреді.

2. Ыстық кондесат аймағы оынң температураcы конденсация температурасынан(200⁰C) қабат температурасына дейін өзгереді, изотермиялық емес мағындағы конденсат жеңіл фракциямен мұнайды ығыстарды.

3. Жылу әсері қамтылмаса бастапқы қабат температурасы аймағында, бұл аймақта мұнай қабат суымен ығыстырады.

Мұнай бумен ығыстыру негізгі біртекті үлгі ұзындығы температурасының(T) және қанығушының(S)таралуы.

№9 Дәріс. Қабатты іштен жандыру.

Қабатта жылжымалы жану фронтын жасау жылу шығындарын азайтып, жылулық әсердің тиімділігін жоғарылатады.

Мұнайдың кокс тәрізді қалдықтарымен қаныққан кезекті ортада қабатқа қажетті мөлшерде ауа берілетін кезде үздіксіз жану мүмкін болады.

Жану нәтижесінде қабатта мұнайдың термиялық айдауы және бөліну өнімдерінің жану фронтының алдындағы аймаққа кетуі жүреді. Мұнайдың термиялық айдаудың кокс тәрізді қалдықтары кезекті ортада жану ошағын ұстап тұратын отын болып табылады. Жану аймағы айдау ұңғылардың қабырғасынан радиалды бағытталады. Түзілетін ыстық газдар мұнай мен суды өндіру ұңғыларына қарай ығыстырады. Жылулық фронт жасау нәтижелерінде келесілер жүреді.

Температурасы 450-500º С – ге жететін.

1. жынысты жану фронтының алдында қанықтыратын мұнайдың кейбір компоненттерінің (жеңіл) газ фазасына өтуі.

2. мұнай құрамындағы көмірсутектердің ыдырауы (крекинг)

3. крекинг – үрдісі нәтижесінде түзілген кокс тәрізді қалдықтың жануы.

4. жыныс кеуектерінде парафиндердің және асфальтендердің жануы.

5. фронт алдындағы қабат суының бу фазасына өтуі.

6. мұнайдың қызуы және жану фронтынан газ ағынымен келетін мұнайдың жеңіл фракцияларымен араласу нәтижесінде фронт алдындағы мұнайдың тұтқырлығының азаюы.

7. температура төмендеу шамасы бойынша фронт алдында жоғары мұнайға қаныққан жылжымалы аймақтың түзілуі және мұнайды айдаудың өнімдерінің конденсациясы.

Қабат ішінде жандыру кезінде қабатта бірнеше аймақ құралады.

11-сурет қабат ішінде жанудың схемасы:

1 – айдау ұңғысы (ауа);

2 - өндіру ұңғысы;

3– мұнай қанығушылықтың таралуы;

4–су қанығушылықтың таралуы;

5–температураның таралуы

1. осы аймақта жану фронты өткеннен кейін қалған жылумен қыздырылатын ауа айдалған жанбаған мұнай немесе кокс іздері бар жану аймағы.

2. Максимальді температурасы 300-500ºС-ге жететін жандыру аймағы. Бұл аймақтағы жылу негізінен конвекция есебінен беріледі.

3. Жану аймағынан келетін ыстық газбен мұнайдың қыздыру нәтижесінде мұнайды фракцияға айдай жүретін булану аймағы. Бұл аймақта қабат және байланыс сулары қабаттың температурасына және қысымына тәуелді құрғақ немесе ылғалды буға айналады.

4. Температура төмендеу әсерінен көмірсутектердің және су буларының конденсациясы жүретін конвенсация аймағы. Мұнай мен су конденсацияланбаған газдармен және жану нәтижесінде түзілген СО₂, СО және N₂ газдарымен өндіру ұңғыларына қарай ығыстырады.

5. Құрамында үш компонент – мұнай, су және газ болатын ұлғайған су қанығушылық аймағы.

6. Мұнайдың алдындағы аймақтардан қозғалу нәтижесінде түзілетін және мұнайдың көмірсутектердің жеңіл фракциясымен байытылу нәтижесінде тұтқырлығы төмен мұнайдан тұратын ұлғайған мұнай қанығушылық аймағы.

7. Қабат температурасы бастапқы күйінде қалатын, сондықтан да ығыстырылатын мұнайдың тұтқырлығы төмен болатын ауытқымаған аймақ.

Қабат ішінде жану үрдісінің термодинамикалық және гидродинамикалық есептері күрделі есеп түрінде келеді, бірақ арнайы әдебиетте үрдіс параметрлерін есептеудің жақындатылған әдістері, қабатта жану кокс тәрізді қалдықтың жануы және крекинг мұнайды айдау оған қабат мұнайының 5-15% дейін қоры шығындалуы, нәтижелерінде жүреді.

Бұл мөлшер мұнайдың химиялық құрамына қабат параметрлеріне, және де басқа факторларға тәуелді. Тәжірибе жүзінде кокс қолдығының мөлшері қабат көлемінің бірлігімен анықталады. Содан кейін есептік жолмен немесе сол сияқты тәжірибе жүзінде кокс қалдығының массасының берілген жағуға қажетті қышқылдандырғыштың (ауаның) мөлшері анықталады. Үрдіске ауа оттегінің барлығы емес, ал оның бөлігі ғана қалдырады деп есептелінеді.

Оны ауа пайдаланудың 0,8-0,9-ға тең коэфициентін енгізумен есептейді. Қабатта жану фронтының кеңеюі шамасымен айдалатын ауа мөлшері сәйкесінше өсуі керек.

Мұнайдың кокс тәрізді қалдығының жануы шамамен 375°С температурада жүреді. Мұндай температураны ұстау үшін, сәйкесінше үздіксіз жануды қолдау үшін жыныстың 1м³ 20-40 кг кокс табу қажет. Кокстың мұндай мөлшерін салыстырмалы тығыздығы 0,870 тен жоғары ауыр мұнайлар ғана береді. Жеңіл мұнайлар үрдісіне қажетті кокс тәрізді қалдықтың мөлшерін бермейді. Бір жағынан, салыстырмалы тығыздығын 1-ден жоғары өте ауыр мұнайлар үрдісінің тиімсізділігіне әкеледі өйткені бұл жағдайда мұнай құрамындағы кокс мөлшері көп және ығыстыратын мұнай көлемі аз болуы мүмкін.

1кг коксты жағу үшін шамамен ауаның ауа өтетін 100% пайдалану кезінде 11,3 м³ қажет. Бірақ есептеуге пайдалану коэфицентін 70-90%деп алады. Осылайша құрамында 20-40кг кокс бір жыныстың 1м³ – ның жану үрдісін қамтамасыз ету үшін ауаның шамамен 325тен – 500 м³ дейінгі мөлшері қажет болады.

Қабатта кокстың жануы жасанды немесе өзіндік жүреді. Мысалы, Павлова Гора мұнай кенішінде жану фронты 66 тәулік бойы шамамен 600м³ ауа айдағаннан кейін өздігінен жүрді. Басқа учаскеде үрдісті үдету үшін қабатта жандыру 54 сағат бойы түптік газды жандырғыш көлемімен жүзеге асырылды. Осы уақыт ішінде түпке шамамен 25 мин. жылу енгізілді. Қабатты жандару үшін сонымен қатар түптік электр қыздырғыштар және жандырғыш химиялық қоспалар қолданылады. Жандыруды әрі қарай қолдау қажетті мөлшерді қышқылқандарғышты ауаны айдаумен жүзеге асырылады.

Қабат ішінен жандырудың тікелей ағынды және қарама қарсы ағындық түрлерін бөледі. Тікелей ағынды үрдісі кезінде жану ошағы қабат бойынша айдалатын ауа бағытында қозғалады, яғни айдау ұңғысынан қоршаған игеру ұңғыларына қарай. Бұл жағдайда қабат айдау ұңғысының жағынан жандырылады. Жанудың тікелей ағынды үрдісі салыстырмалы жеңіл мұнайларда түйінді деп саналады. Мұнай барлық қабат бойынша жану фронтының алдында қабатқа жақын температурада ығыстырылады. Бұл келушілік болып табылады. Қарама қарсы ағынды үрдісі кезінде жану ошағы қабат бойынша ауаға қарама қарсы бағытта қозғалады, яғни игеру ұңғыларынан айдау ұңғыларына қарай, бұл жағдайда мұнай игеру ұңғыларының түбінде орталық айдау ұңғысы арқылы қышқылдандырғыш беру кезінде жандырылады.

Бұл кезде қыздырылған аймақ тікелей ағынды үрдістен сияқты жану фронтының артында емес, алдында қалады. Бұл мұнайдың ығыстыруына тиімді ықпал жасайды.

Сонымен қатар құрғақ ылғал және өте ылғал қабат ішінде жандыру түрлерін бөледі, құрғақ жандару құрамында су булары жоқ атмосфералық ауаны қышқылдандырғышты айдау кезінде жүзеге асырылады. Ылғалды жандыру кезінде ауаның 1м³ – не шамамен 1литр су қосылады.

Өте ылғалды жандыру кезінде, су мөлшері 5м – ге дейін жеткізіледі.

Қабат ішінде жану ошағының аймағында бу генерациясы кезінде байланыс сулары буланғанда су өткізгіштігі нашар аймақтан мұнайдың толық ықпал жасайтынын ескере отырып, айдалатын ауаға будың жану аймақта генерациясы үшін рас ылғалдың мөлшерін қосу ұсынылды.

Кокс мөлшерінің артықшылығында және байланысудың аз мөлшері кезінде мұндай шара айдау аймағындағы температураның төмендеуіне және жану фронтының алдында орналасқан жылдық өтуіне әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, кейбір көлемдегі суды қосу ағымын меншікті шығынын төмендетеді, сонан кейін сәйкесінше бұл компрессорлы станциялардың қуаттылығын азайтады. Ылғалды жану кезінде ауаның меншікті шығынын 1,5-3 есе төмендетуге болатынын көрсететін мәліметтер бар.

Қабатта жану үрдісін бақылау, өндіру және арнайы бақылау ұңғыларының түп температурасын өлшеу көмегімен, сол сияқты шығарылатын газдардың негізінен ондағы СО₂ құрамын талдау арқылы жүзеге асырылады

Әдебиеттер: негізгі -1[208-237]; қосымша - 5[263-290].

Бақылау сұрақтары:

1. Қабаттың мұнай бергіштігін артыру су айдау арқылы қолданылатын физико-химиялық әдістер.

2. Суланған қабаттың мұнай бергіштігін артыру үшін қолданылатын физико-химичялық әдістер.

3. Полимерлі, Бәз қолданып су айдау критерясы.

4. СО₂ көлемін жасау.

Әдебиеттер тізімінің мазмұны

Негізгі әдебиеттер:

1. Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти. Учебное пособие для вузов. –М.:ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2003.– 816с.

2. Гиматудинов Ш.К. Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатаций нефтяных месторождений. М: Недра, 1983г.

3. Желтов Ю.П. Разработка нефтяных месторождений. Учебник для вузов. – М.: ОАО Издательство «Недра». 1986г.

4. Андреев В.В., Уразаков К.Р. Справочник по добыче нефти. М: ООО «Недра Бизнесцентр», 2000 г.

5. Газизов А.Ш., Газизов А.А. Повышение эфективности разработки нефтяных месторождений на основе ограничения движения вод в пластах. М: ООО «Недра Бизнесцентр», 1999г.

Қосымша әдебиеттер:

6. А.П. Крылов и др. Научные основы разработки нефтяных месторождений.-Москва-Ижевск, 2004г.

7. Технология и техника методов повышения нефтеотдачи.- г.Томск, Томский политехнический университет, 2003г.

8. Ш.К. Гиматудинов, А.И. Ширковский. Физика нефтяного и газового пласта. –М.: Недра, 1971г.

9. И.Т. Мищенко, В.А. Сахаров и другие. Сборник задач по технологии и технике нефтедобычи. –М.: Недра. 1984.

10. Юрчук А.М., Истомин. Расчеты в добыче нефти. М.Недра,1979г.

11. Муслимов Р.Х. Планирование дополнительной добычи и оценка эффективности методов увеличения нефтеотдачи пластов. – Казань: Издательство Казанского университета, 1999. 280 с.

12. Курмангалиев P.M. Основы теплового воздействия на нефтяной пласт. – Уральск, 2005.95 с.

13. Мирзаджанзаде А.Х., Ахметов И.М. и др. Технология и техника добычи нефти. Учебник для вузов. – М.: Недра, 1986.

14. Бурже Ж. Термические основы повышения нефтеотдачи пластов. М.: Недра, 1988г

34