Мұнайды көмірқышқыл газымен ығыстыру әдісінің қолданылу критериі.
Мұнаймен араласатын еріткіштер ретінде, мұнай беруді арттыру үшін көмірқышқылын, CO2 газды, азотты, не болмаса көміроттегі қосындыларын пайдаланады. Осындай суландырудың кейбір түрлері ΧΧ ғасырдың 50-жылдарынан қолданып келеді.
Мұнайды оттегінің қос тотығы және карбонаттырылған сумен қысып шығару. Қабатқа CO2 айдау – мұнайбергіштікті арттырудың ең нәтижелі тәсілдерінің бірі саналады. Оттегінің қос тотығы көмір-оттегі еріткіштеріндей арзан және мұнай шығаруда өте жоғары пайызды қамтамасыз етеді.
Бастапқы CO2 мұнаймен араласпайды. Демек, шикі мұнаймен коллекторда кездескенде ол мұнайдан кейбір көмір-оттық қосынды компонеттерін бөліп алып, сонымен өзі мұнайда еритін болып шығады. Мұнайды CO2-мен араластырғанда дәл газлифтідегідей құбылысқа жолығамыз. Бұл құбылыста мұнайдың сұйықталуы, оңайырақ жылжуы байқалады.
Демек, CO2-ні қолдану принципі сұйықтықтардың тұтқырлығы қабаттағы жағдайларда еріп таралған көмір-қышқыл газдың мөлшеріне тәуелдігімен негізделген. Мысалы, CO2 еріп тарауы мұның тұтқырлығын 10÷500% шектерде төмендетсе, қысым мен температураны да төмендетеді. Бұл жағдайда 50%-ға дейін еріп таралған газы бар мұнайдың көлемдік коэффициенті өседі.
Мұнай көлемінің көбеюі мұнаймен толған кеуектер көлемінің ұлғайуына әсер етеді, мұнайдың жылжуына ыңғайлы жағдай жасайды. Тұтқырлықты төмендету мұнайдың жылжымалығын асырады. Осымен байланысты мұнай беру коэффициентін белгіленген деңгейіне жету үшін айдалатын фазаның шығын көлемін азайтады. Жүйеде CO2 мұнай мен су шекарасының беттік керілу күшін төмендетеді.
8.9-сурет. Қабатқа CO2 айдау сұлбасы: 1- қалдық мұнайы бар аймақ; 2- мұнайдың жылжымалы шебі; 3- CO2 және судың аймағы ; 4 - судың қысып шығарушы ағысы
Келтірілген факторлардың бірлескен әсері әдістің жоғары нәтижелігін қамтамасыз етеді. Сонымен қатар CO2-ні айдау әдісінің елеулі бір кемшілігі бар. Газдың су ерітіндісі тұрақтылығы аз қышқыл болып саналады, жылжымалығы қабаттағы жағдайлардағы мұнайдікінен шамамен, 10 есе көп, сондықтан айдағыш зат (агент) ертерек мезгілсіз бұзып-жарып өтеді. Бұл көбінесе,айдау шебіндегі тұтқырлықтың тұрақсыздығымен байланысты.
CO2 газбен мұнайды айдаудың нәтижелігі, қамту әсері, коэффициентінің арттыруы мен айдау арқылы алдын ала анықталады. Аудан мен көлемді қамту әсері коэффициентінің жоғарылауы кеуектік-капиллярлық сіңуін түзеп жақсартумен және мұнаймен судың жылжымалығын біркелкілеу әсерлерімен байланысты. CO2 мұнай мен суда жақсы еритін қабілетті, мұнай қабықшаларының (пленкаларының) тау жынысы бетінен жұлынуына, жуылуына әсерін тигізеді. Кеуекті ортаның суды жұқтырғыштығы ұлғаяды, ал бұл кеуектер-капиллярлар орталықтарының суды сіңіріп, мұнайға шылыққандарына себеп болып, ақырында айдалып шығарылған мұнай көлемі артады.
Мұнай құрамына, қысымына, температурасына байланысты CO2-нің мұнайда еруі шектеулі немесе шексіздікке жақындайды.
Кездесетін табиғи мұнайларда CO2 газдың еру көлемдерімен өлшегенде мұнайдың бір аумағында газдың жүздеген аумағы еріп тарауы мүмкін. Демек, басқа жағдайларда айырмашылықтар болмаған кезінде, CO2 газы көміроттегілері артығырақ С3-С7 қатарының мұнайларында жақсырақ ериді. Мұнайлардағы шайырлер мен асфальтендердің жоғары мөлшері, керісінше,газдың еріп таралуын едәуір қиындатады. Осы себептен CO2-нің мұнайда шексіз еруіне жетуі іс жүзінде мүмкін емес. Кейбір коллекторларда диоксидті мұнаймен араластырмаған жөн болғанымен, сонда да CO2 -ні бұл жерде де қосымша мұнай шығару үшін қолдануға болады. Коллекторда газ керіле береді де, сонымен мұнайдың тұтқырлығын төмендетіп, оның жылжымалдығын жақсартады.
БӘЗ-дың ерітіндісімен мұнайды ығыстыру механизмі
Бетті белсенді заттектердің (ББЗ) ерітінділерін қабатқа айдау.
Беттік әрекеттік заттар фаза аралық бөлім деп аталатын екі түйісіп тұрған дененің беттерінде жиналып тұра алатын зат. Фаза аралық бөлімде ББЗ жоғары концентрациялы бет құрып, адсорбциялы шекті құрайды.
Кез–келген сұйық газ немесе реагент қажетті жағдайда өзінің беттік белсенді қасиетін көрсете алады, яғни беттерде бос энергиясын азайта отыра молекулярлық күштер әсерінен адсорбцияға кіре алады. Алайда, беттік әрекетті заттар деп, адсорбциясы күшті тез арада беттердің қажауын тежейтін заттар.
Жалпы жағдайдағы ББЗ–ол дефильді құрылымды органикалық қосылыстар, яғни қоршаған ортамен тығыз байланыста болуымен ерекшеленетін молекуласында атомдар топтарын сақтайтын қосылыстар. Ал ББЗ молекулаларында олео немесе липофильді бөлімін құайтын бір немесе бірнеше көмірқышқыл радикалдары бар.Сумен нашар әсерлесетін олеофилді группа, молекуланың су бөлімінен көмірсутег бөліміне талпнуын анықтайды. ББЗ дің беттік әрекеттігі ерітілген полярлы емес сұйықтарда гидрофильді топтармен бекітілген, ал суда ерітілгендер гидрофобты радиалдармен бекітілген.
Сурет- 8.1 ББЗ ерітінділерін дайындау мен жіберу схемасы.
1-реагенттің жұмыстық көлемі; 2-жүктеме люк; 3-электроқыздырғыштар;4- дозировкалау насосы;5- арматура; 6-су беруші; 7-шаналы блокты дозировкалау қондырғылары негізі;8- басқару станциясы; 9-қосымша көлемі;10- реагент ағу эстакадасы.
ББЗ айдау технологиясы
Белсенді белсенді заттектердің (ББЗ) сулы ерітіндісін айдау технологиясын іске асыру үшін өңдеу объектісіне ешқандай негізгі талаптар мен өңдеу жүйесін көрсетпеу. Жабдықтау объектілері төмендегідей:
- ББЗ-ды сақтау және қабылдау базалары;
- айдау үрдісінің пунктісіне дейін ББЗ-ды тасымалдау үшін көлікті коммуникациялар;
- еру пункті, су сулануда реагенттерді беру және дозалау;
- ББЗ-дың мөлшерін орнату;
- айдау ұңғылары.
Беттік белсенді заттектердің (ББЗ) ерітіндісін айдау және дайындау технологиясы келесілерден құралады:
Беттік белсенді заттектердің (ББЗ) шоғырланған сорап станциясына (ШСС) жіберіледі, ол жерде монтаждау мөлшерін орнатылады, жоғары қысымды ШСС-да сораптарды қабылдау қажет.
Су сулануды беру және беттік белсенді заттектердің (ББЗ) ерітіндісін дайындау үшін өнімділігі 5 т/тәу УДХ-5М блокты қондырғысы қолданылады.
100 % қамсыздандырылған беттік белсенді заттар (ББЗ) керекті температураға дейін қыздырылады, содан кейін НД-100/250 мөлшерлейтін сораптармен берілген концентрациясына сәйкес шоғырланған сорап станциясын (ШСС) қабылдауға жіберіледі
Әдетте, суландыру әдістемесі суға беттік белсенді заттектерді (ББЗ) немесе детергенттерді қосу жолымен жақсартуына мүмкіндік береді. ББЗ-і қосылған суды мұнай қабатына айдауда мұнай - су шебінде бетті керуі төмендейді, мұнайдың ширақтығы жоғарылайды және сумен оны қысып шығару жақсарады. Жыныстардың сумен дымқылдануының жақсару есебінде мұнай алған кеуектерге сіңеді, қабатпен біркелкі жылжиды және мұнайды одан жақсырақ қысып шығарады. Аз мөлшердегі беттік белсенді заттектер түйіскен денелердің және олардың әсер ету жағдайларының табиғатың өзгертеді. Беттік белсенді заттектер сулы ерітінділерде иондарға ыдырау және ыдырамау қабілеті бойынша ионогенді және ионогенсіз деп бөлінеді. Біріншілері, өз кезегінде анионбелсенді және катионбелсендіге бөлінеді. Сулы ерітінділерде анион беттік белсенді заттектердің ыдырауында көмірсутегінің молекулалар және катиондар бөлігінен тұратын бетті белсенді аниондар пайда болады. Соңғылары, негізінде натрий, органикалық емес иондар болады. Қабаттарды суландыру үшін көбінесе, ионогенсіз беттік белсенді заттектер қолданады. Жыныстардың беттерінде жоғары беттік белсенділігі және төмен адсорбциялануы оларды ионогенді беттік белсенді заттектерден ерекшелендіреді. Анион белсенді ББЗ кальций және магний тұздарымен үйлеседі және ерітіндіден шөгіп ерімейдін тұнбаларды құрастырады. Катион белсенді ББЗ көпшілігі минералданған қабат суларында ерітілмейді. Бетті белсенді заттектердінің сулы ерітінділері мұнай және судың физика химиялық қасиеттеріне, сонымен бірге қабатқа күшті әсерін тигізеді. Қоюлығы аз қоспалар қатты ББЗ пайдаланғанда айдау ұңғымасының түп жағындағы аймақта бөліну шебінде беттік керілуі қомақты төмендеуімен ескеріледі. Сол кезде сумен қамтылған мұнай түйіршіктерінің бытырауы орын алады, қабатта олардың жылжу жылдамдығы жоғарылайды, кеуекті ортада сұйықтықтарды сүзу үшін қысымның керекті деңгейге төмендетіледі, судың шығысы қысқартылады және оның шаю қасиеттері жақсарады. Бетті белсенді заттектері сумен жынысты дымқылдатуын, мұнайландырылған жыныстарға судың капилярлы сіңу тереңдігін және жылдамдығын өсіреді және мұнай мен су үшін кеуекті ортаның салыстырмалы фазалық өтімділігін жоғарылатады. Бетті белсенді заттектердің көп функционалдылығы және әртүрлі ББЗ аталған қасиеттерінің байқалу қарқынының біркелкі еместігі оларды сілемнің ерекшеліктерін, қабат сұйықтықтарының жағдайын және үрдістің мәнін еске алып таңдау қажеттілігін талап етеді. Суланған участкелерден мұнайды қысып шығару үшін мұнаймен бөліну шебінде ерітінділердің бетті керілуі 1 мДж / м2 асуы қажет болады. ББЗ адсорбциялық қабілеті зертхана жағдайларында анықталады. Рұқсат етілетін адсорбция 0,3-0,4 мг/г аспауға тиіс. ББЗ тиімділігінің маңызды көрсеткіші болып оның қысып шығару қабілетті табылады. Бұл көрсеткіш ББЗ 0,05% ерітіндісімен мұнайды қысып шығару коэффициентін су мен мұнайды қысып шығару коэффициентімен салыстыру арқылы бағаланады. Зерттеу нәтижелері көрсеткендей, егер ББЗ 0,05% ерітіндісімен мұнайды қысып шығару коэффициентті сумен салыстырғанда 10% және одан артық жоғарыласа, онда зерттеу нәтижелері қанағаттанарлық болып есептелінеді. Мұнай кен орындарын игеру мәселелерін шешуіне қатынасты ББЗ кешенді зерттеу лайлану температурасы сияқты көрсеткішті қамтиды. Ол үшін зертхана жағдайында ББЗ 1% тазартылған немесе қабат суында ерітінді дайындайды. Сосын ББЗ белгіленген мөлшерде ерітіндісі (әдетте, 30 мл) глицерині бар шыны сауытқа орналасқан түтікке құйылады. Шыны сауытты температураның белгіленген жылдамдығына жеткізіп, 2-3 мин жылытады. Лайлану температурасы деп ББЗ ерітіндісінің күрт лайлануы байқалғандағы температурасын қабылдайды. Лайлану температурасының алынған мәні өнімнің техникалық жағдайларында келтірілген мәніне сәйкес болуға тиіс.
ББЗ су ерітінділерін пайдаланудың техникалық негіздері. ББЗ өнеркәсіптік пайдалануды қабаттардың мұнайбергіштігін арттыру осы әдісінің тиімділігін және техника - экономикалық көрсеткіштерін анықтау үшін алдын ала тәжірибиелік өнеркәсіптік сынақтарды өткізу қажет болады. Сілемнің жеке аймағын игерудің технологиялық көрсеткіштері екі нұсқада - әдетті суландыруда (негізгі нұсқа) және ББЗ пайдаланып суландыруда есептеу қажет болады. Есептеу әдістемелерінің бір-бірінен айырмашылығы көп емес. Жалғыз айырмашылығы қабаттардан мұнайды қысып шығару коэффициентін жақсартуды және белсенді капиллярды сіңіруді еске алатын тиісті тәуелділіктерді енгізуден тұрады. Аталған коэффициенттердің мәні кенорнының коллекторларына сәйкес және қолдануға жоспарланған ББЗ мен зертханада анықталады. Қабаттарды суландырудың тиімділігі көп жағдайларда бір қатар геологиялық және технологиялық параметрлерге, ең алдымен, обьектінің өзін дұрыс таңдауына тәуелді екенін атап айту керек. Қабаттарды қалыңдығы бойынша біркелкі еместігін анықтаудан басқа дұрыс әдістерді және оларды әсермен қамтуды жоғарылату құралдарын таңдау үшін және үрдісті реттеуде қалдық мұнайландыруды, айдау ұңғымалардың санын және орналастыруын, айдау қысымын, ұңғымалардың жабдығын және басқа технологиялық сауалдарды белгілеу зерттеулеріне маңызды орын бөлінеді.