4 Сур. Қатпарлы қабаттың сулану схемасы

Қабаттағы мұнайдың жалпы геологиялық қорлары:

(6)

Сумен қамтылған қорлар келесі қорлар қосындысына тең:

(7)

Анықтама бойынша:

(8)

Кейбір жағдайларда мұнайбергіштік коэффициенті тек екі коэффициенттің ғана емес, үш немесе одан да көп коэффициенттің көбейтіндісіне тең. Егер 4 сур. сәйкес белгілі бір уақыт моментінде 2 кабаттың қашықтығына, 3 қабаттың қашықтығына, 4 қабаттың қашықтығына айдалған су өтсе, онда 2 қабаттың суланған бөлігінде мұнайдың бастапқы қорын , 3 және 4 қабаттарда сәйкесінше қорларды - деп белгілеуге болады. Қабаттың суланған облысында жиынтық бастапқы қорларды мына формуламен анықтауға болады:

(9)

Онда ағымдағы мұнайбергіштік коэффициенті үшін:

(10)

мұндағы - қабаттың суланған бөлігінен мұнайды сумен ығыстыру коэффициенті: – сулану коэффициенті.

Мұнайбергіштік коэффициенті ығыстыру коэффициентінің қамту коэффициентіне көбейтіндісіне тең болғанда қабатты тұрақталған жүйе мен технологиялармен игерген кездегі олардың тәуелділігі 5 сур. көрсетілгендей ұлғаюымен артады, ал тұрақты болып қалады, себебі, әсермен қамтылған қорлар көлемі бұл жағдайларда уақытқа байланысты өзгермейді.

5 сур. – ның – ға тәуелділігі

– ды (10) формулаға сәйкес үш коэффициенттің көбейтіндісі ретінде анықтасақ, онда олардың – ға тәуелділігі қабаттарды тұрақталған жүйеде және технологияда игеру кезінде 6 сур. көрсетілгендей болады. Бір қабатшада суланған облыстан мұнайды сумен ығыстыру коэффициенті (1 қисық) ол арқылы судың өндіруші галереяға жетуіне дейін тұрақтыға жуық болады. Басқа қабатшаларда бұл коэффициент мұнайды сусыз өндіру кезінде өзгеріссіз қалады және тек сулы кезеңде ол мұнайдың қосымша «жуылуы» әсерінен артады. Сондықтан бұл коэффициент мұнайды сумен ығыстырудың бастапқы кезеңінде тұрақты болады, тек игерудің соңында артады. Сулану коэффициенті (6 сур. 2 қисық) анықтамаға сәйкес үздіксіз артады, себебі, қабатқа су айдау шамасы бойынша суланған облыс көлемі үздіксіз артады. Қамту коэффициенті (3 қисық) кен орынды игерудің тұрақты жүйесі мен технологиясында тұрақты болады. Жалпы жағдайда, яғни, су айдауды қолданып кенорынды игеру кезінде ғана емес коэффициенттерін шағын учаскелерде қабаттың физикалық – геологиялық қасиеттері мен құрылымы бойынша, яғни, қабаттың микроқұрылымы бойынша, сондай – ақ, одан мұнайды алу механизмі бойынша анықтайды. Ығыстыру коэффициентін көбінесе мұнайды керн – тау жыныстарының табиғи үлгілерінен ығыстырудың зерттеу эксперименттерінің мәліметтері, сондай-ақ кәсіпшілік зерттеулер негізінде анықтайды. Теориялық және эксперименталды мәліметтер көрсеткендей, кен орнын су айдау арқылы игергенде, яғни мұнайды қабаттардан мұнаймен араласпайтын сұйықтық – сумен ығыстыру кезінде ығыстыру коэффициенті келесі негізгі факторларға тәуелді:

1) мұнайдың коллектор – жыныстарының минералогиялық құрамы мен литологиялық микроқұрылымына, яғни, өлшемдері бойынша қуысты кеңістіктердің таралуына, абсолютті өткізгіштік деңгейіне, салыстырмалы өткізгіштікке, тау жыныстарының микрожарықшақтық параметрлеріне, яғни, блоктар мен жарықшақтар өлшемдеріне, олардың өткізгіштіктерінің ара – қатынасына және т.б.;

2) мұнайдың тұтқырлығының оны ығыстыратын судың тұтқырлығына қатынасына;

3) мұнайдың құрылымдық – механикалық (ньютондық емес) қасиеттеріне және олардың қабаттардың температуралық режимдеріне тәуелділігіне;

4) тау жыныстарының сулануына және микроқұрылымдары әртүрлі коллектор – тау жыныстарында капиллярлы күштердің пайда болу сипатына;

5) мұнайды сумен ығыстыру жылдамдығына.

6 сур. – ң – ға тәуелділігі .

Су айдау кезінде қабаттарды әсермен қамту коэффициенті негізінде мына факторларға тәуелді. η₁₁ η₂ η₁₂

1. Игеріліліп жатқан мұнай қабатының физикалық қасиеттері мен геологиялық әртектілігіне (қабаттың макроәртектілігіне). Бұл жерде мұнайға қаныққан зоналардың астына су төселетін газ телпектерінің болуы, яғни, суда жүретін зоналардың, қабаттың тік (өткізбейтін қабатшалардың болуы) және көлденең (қабатшалардың литологиялық жапсарлануының) бағытты үзілімдерінің болуы, дизъюнктивті қабаттардың болуы және т.б.

2. Кен орынды игеру жүйесінің параметрлеріне, яғни, қабатта ұңғымалардың орналасуына, өндіруші ұңғымалардың және өндіруші және айдаушы ұңғымалардың арасындағы ара қашықтыққа, айдау ұңғымаларының санының өндіру ұңғымаларының санына қатынасына тәуелді.

3. Айдау және өндіру ұңғымаларының түптеріндегі қысым, түптік аймаққа әсер ету әдістерін қолдану және қабаттарды ашу.

4. Ұңғымаларды пайдаланудың әдістері мен техникалық құралдарын пайдалану (өндірудің ұңғымадан сұйықты алудың қажетті жиынтығын қамтамасыз ететін механикалық әдістерді, бір уақытта – бөлек пайдалану әдістерін).

5. Кен орынды игеру процесін иегру жүйесін бөлшектеп өзгерте отырып (ошақтап және таңдап су айдау) немесе мүлдем өзгертпей (ұңғымалардың жұмыс режимін өзгерту, ұңғымаларды пайдалануды, циклдық су айдауды тоқтатудың оңтайлы жағдайларын орнату және т.б.) басқару әдісін қолдану.

Толығымен айта кету керек, ығыстыру коэффициенті қабаттың физикалық қасиеттеріне, оның микроәртектілігіне және кеуекті ортадан мұнайды ығыстыру процесінің сипаттарына тәуелді, ал қабатты әсермен қамту коэффициенті игерудің басқа әдістеріндегідей кенорынның макроәртектілік дәрежесімен, игеру жүйесімен және ұңғымаларды пайдалану жағдайларымен анықталады.

Мұнай кенорнын игеру көрсеткіштерін болжау үшін оған су айдауда мұнайды жер қойнауынан алғанда барлық әдістерде бірдей болатын қабаттың моделінен басқа қабатқа су айдау процесінің моделін және игерудің нақты бір жүйесіне қолданылатын – тұтас кенорнына және оның элементіне арналған есептік схеманы қолдану керек.

Коллектор – тау жыныстарының үлгілерінен мұнайды сумен ығыстыру зерттеулері көрсеткендей, су үлгінің соңына жеткеннен кейін одан сумен бірге мұнай шығады, яғни, игерудің сулы кезеңі жүреді. Кейбір жағдайларда бұл кезең басталғаннан кейін үлгіден аз мұнай (7 сур., 1 қисық) алынады, ал басқа жағдайда бұл кезеңде үлгілерден мұнайдың сусыз кезеңде алынатын мұнай көлемімен салыстыруға келетін айтарлықтай мөлшері (2 қисық) алынады.

7 сур. Ағымдағы мұнайбергіштіктің – ға тәуелділігі:

1 және 2 – қисықтар, мұнайды сәйкесінше поршенді және поршенсіз ығыстыру мәліметтері бойынша салынған.

Сулы кезеңде үлгі жыныстардан мұнайды сумен ығыстырудың қисықтары арасындағы мұндай алшақтық кеуекті орталардың микроқұрылымдарының әртүрлілігімен, оларды капиллярлы күштердің пайда болу сипаттарымен, сығылатын және сығатын сұйықтардың тұтқырлықтарының әртүрлілігімен және т.б. түсіндіріледі. Кеуекті орталардан мұнайды сумен ығыстыру кезіндегі олардың фазалық және салыстырмалы өткізгіштіктерін зерттеулер көптеген қабаттар үшін кеуектерде бірдей қысымда олар арқылы шексіз мөлшерде су айдалса да, яғни, үздіксіз шаюда да мұнайдың ұсақталған, дисперсирленген ұсақ глобулары тән екендігін көрсетті. Сонымен, бұл қабаттарда қалдық мұнай тығырыққа тірелген зоналардағы, кеуекті ұстағыштардағы, яғни, мұнайдың қозғалысы тығыз тау жыныстармен шектелген орындардағы қозғалыссыз глобулалар түрінде болады. Мұнайдың кеуекті ортадан сумен ығыстырылуы кезінде ұсақталуына, қозғалыссыз глобулалардың пайда болуына мұнай мен судың тұтқырлықтарының әртүрлілігі және мұнайда ньютондық емес қасиеттердің болуы әсер етеді. Кеуекті орталарда мұнайдың дисперстелуі ығысу фронтына жақын жерде, мұнай мен су бар жерде жүреді, сондықтан қарастырылып отырған кеуекті орталар үлгілерінен мұнайдың аз мөлшерін өндіреді. Осы орталардан мұнайдың сумен ығыстырылу процесі 1 қисықпен сипатталады (7 сур. қараңыз). Егер кеуекті ортада бірлік көлемде тығырықты зоналар саны аз болса, тіпті сумен ығыстырылу фронтындағы мұнай бұл ортада қозғалуын жалғастырады және үлгіге айдалатын су мөлшері бойынша алына береді. Мұндай жағдайда кеуекті орта үлгісінен мұнайдың ығыстырылуы 2 қисықпен сипатталады (7 сур. қараңыз).

Кеуекті ортаның екі үлгісін алайық. 1 үлгіде мұнайдың сумен ығыстырылу процесіне 1 қисық, ал 2 үлгіде – 2 қисық сәйкес келеді (7 сур. қараңыз). Мұнайды алудың сулы кезеңі басталғанға дейін бірдей мөлшерде су айдалған делік. 7 сур. көріп отырғанымыздай 1 үлгіден кезінде мұнай алынбайды деуге болады, 2 үлгіден мұнайдың айтарлықтай мөлшері алынады. Айта кету керек, 2 үлгі үшін өндірудің сулы кезеңі маңызды, ол аралықта кеуекті ортада мұнай мен судың біріккен (екіфазалы) фильтрациясы жүреді.

1 қисықты екі түзумен көрсетуге болады, көлбеу - шартына сәйкес келеді және кезінде орындалатын абциссалар осіне параллель. Екі түзу де 7 сур. үзік сызықтармен көрсетілген. Бұл жуықтауға кеуекті ортадан мұнайды сумен ығыстырудың белгілі бір моделі – мұнайды сумен поршенді ығыстыру моделі сәйкес келеді.

2 типті қисықпен (7 сур. қараңыз) сипатталатын кеуекті ортадан мұнайды сумен ығыстыру процестерін сипаттау үшін мұнай мен судың біріккен (екіфазалы) фильтрациясының моделін пайдаланады.

Екі модель де кеуекті ортадан мұнайды сумен ығыстыру процесінің экспериментальді сипаттарына негізделген. Поршенді ығыстыруда экспериментальді түрде ығыстыру коэффициентін және кеуекті ортадан алынған мұнай көлеміне тең айдалған су көлемін анықтайды.