32. Газ арынды режим кезіндегі мкои әдістері.

Кен орынды игеру үшін кен орынның мұнайлылығының шартты нұсқасындағы қысымның уақыт бойынша өзгеруін p_кон=p_кон(t) немесе қабаттық қысымы Р мұнай кенішінің ауданы бойынша орташа қысымның өзгеруін білу маңызды. Ол ұңғымалардың жекелеген топтарының фонтанды пайдалану тәсілінен механикаландырылған пайдалану тәсіліне көшуін болжауға, сондай-ақ, қабаттық қысымның қанығу қысымына дейін төмендеп, қабатта мұнайдың газсыздалуы басталып, еріген газ режимі орнайтын, содан соң - газарынды режим орнайтын уақытты анықтауға мүмкіндік береді.

Кен орынның серпімді режимнен еріген газ және газарынды режимдерге ауысу уақытын білу әсіресе мұндай ауысулар жағымсыз әсер ететін кен орындарды игеру кезінде қажет. Мысалы, мұнайда парафиннің мөлшері көп кен орындарда (парафин 15-20 % жоғары) қабаттық мұнайдың газсыздануы оның фазалық жағдайының айтарлықтай өзгеруіне және қатты фаза түрінде парафиннің бөлінуіне (ол өз кезегінде мұнайдың тұтқырлығын жоғарылатады және онда ньютондық емес қасиеттер тудырады), қабаттың кеуекті ортасында қатты парафиннің шөгуіне және мұнай бергіштіктің азаюына әкеледі.

Сонымен, игерілетін қабаттарға су айдау арқылы немесе басқа да әдістермен әсер етуді көптеген себептерге байланысты әдетте кен орынды игеруді бастағанда емес, біраз уақыт өткеннен кейін ("кешігіп") бастайды.

Мұнай кен орнын қандай уақыт ішінде серпімді режимде қабатқа әсер етпей еріген газ және газарынды режимге дейін жеткізбей игеруге болатынын білу маңызды.

33. Еріген газ режимі кезіндегі мұнай шығымы. Еріген газ режимі кезіндегі ұңғылардың орналасуы

Кен орынды еріген газ және газарынды режимдерде игеру

Қысым қанығу қысымынан төмен болғанда игерілетін қабатта еріген газ режимі орнайды. Кеуекті ортаның мұнайдан бөлінген еркін газға қанығуы төмен болғанда газ мұнайда көпіршік түрінде болады. Қабаттық қысымның төмендеуіне байланысты газға қанығудың артуымен газ көпіршіктері гравитация күштерінің әсерінен қабаттың жоғары бөлігінде газды жиналым - газ телпегін құра отырып қалқиды, әрине егер оның құрылуына қатпарлы немесе басқа әртектілік кедергі болмаса.

МжГКО - ның игеру басталғанға дейінгі алғашқы газ шапкаларымен салыстырғанда игеру процесінде пайда болған газ шапкасы екіншілік деп аталады.

Мұнайдан бөлінген газ қысым төмендеген сайын ұлғая отырып мұнайдың қабаттан ығысуына әсер етеді. Мұнайдың қабаттан ығысуы осылай жүретін қабат режимін еріген газ режимі деп атайды. Егер қабатта мұнайдан газ толық ажырап, газ шапкасы пайда болса, еріген газ режимі газарынды режимге ауысады.

Мұнай кен орындарын игеру тәжірибесі мен газ мұнай қоспасының фильтрациясы теориясын гравитациялық күштерді ескере отырып қарастырғанда мынаны байқаймыз, әрдайым дерлік еріген газ режимі газарынды режимге тез ауысады. Еріген газ режимі көбінесе мұнай қабатында оның нұсқа сырты облысында серпімді режиммен бірге немесе егер қабат қысымы қанығу қысымына жуық болса суарынды режиммен бірге жүреді. Сонда, өндіру ұңғымаларының маңайында еріген газ режимі, айдау ұңғымаларының маңайында - суарынды режим пайда болады. Қабаттың мұндай режимдерін аралас режимдер деп атайды.

Қабатты оның нұсқа сырты облысында серпімді және қабаттың мұнайға қаныққан бөлігінде - еріген газ режимі болатын аралас режимде игеруді қарастырайық. Игерілетін қабат формасы - шеңберге жақын делік (1 сур.). Оның нұсқа сыртындағы сулы облысының өткізгіштігі жақсы және өте алысқа жайылады ("шексіздікке дейін"). Ол серпімді режимде игеріледі. Мұнайға қаныққан бөлік нұсқасындағы қысымды алдыңғы дәрістегі әдіс бойынша анықтауға болады.

Мұнай қабаты өндіру ұңғымаларының біркелкі торын қолданумен игерілсін. Әрбір өндіру ұңғымасының қоректену нұсқасы радиусын r_к ұңғымалар арасындағы қашықтықтың жартысына тең деп алуға болады. Егер r = r_к болса, қабаттық қысым р=р_к<р_нас (р_нас — қанығу қысымы).

Өндіруші ұңғымалардың дебиттерін жуықтап есептеуде р_к =a p_кон(τ) деп алуға болады, мұндағы а - біршама тұрақты коэффициент.

1 - сур. Аралас режимде игерілетін шеңбер пішінді мұнай кен орнының схемасы: 1 - мұнайлылықтың шартты нұсқасы; 2 - мұнайлылықтың R радиусты шеңберлі шартты контурының аппроксимациясы; 3 - өндіру ұңғымалары.

Аралас режимде өндіру ұңғымаларының нұсқаларындағы қысымды мұнай кенішіндегі нұсқалылықты ескере отырып анықтайды, оны өз кезегінде егер қабаттың мұнайға қаныққан бөлігіне q_зв= q_зв(t) нұсқа сырты облысынан судың ағымдағы келуінің уақыт бойынша өзгерісі берілсе, серпімді режим теориясының негізінде есептейді.

Егер р_к қанығу қысымына жуық, бірақ одан төмен болса, қабаттың еркін газға қанығуы төмен болады, онда қабаттың мұнайға қаныққан бөлігіне нұсқа сырты облысынан келетін судың ағымдағы көлемін жуықтап қабаттық мұнайдың ағымдық өндірісіне тең деп алуға болады, яғни q_зв=q_н .

Егер мұнай кенішінен қабаттық мұнайдың ағымдық өндірісі белгілі болса, онда кеніште мұнайдың көрсетілген ағымдық өндірісін қамтамасыз ету үшін қанша ұңғыма бұрғылау керек екенін анықтау үшін ұңғымалардың дебитін ғана анықтау жеткілікті.

Еріген газ режиміндегі ұңғымалар дебитін анықтайық. Мұнай кенішіндегі нұсқалық p_кон(τ) және сәйкесінше ұңғымалардың қоректену нұсқасындағы р_к = р_к (t) қысымдарға қарағандаұңғымаларға жақын қысымның қайта таралуы тезірек жүреді. Сондықтан r_c ≤ r≤ r_k кезінде қысымның таралуын уақыттың әрбір моментінде тұрақталған яғни, квазистационарлы деп санауға болады.

Кеуекті ортада газдалған мұнай ағысының сипатына оның құрамындағы газдың ерігіштігі әсер етеді. Мұнайда газдың ерігіштігін мөлшерлік анықтауда мұнай кен орындарын игеру теориясында әдетте Генри заңын қолданады. Алайда, мұнай мен газдың қасиеттеріне байланысты бұл заң әртүрлі жазылады. Қабаттарды еріген газ режимінде игеруді есептеу үшін Генри заңының формуласы былай жазылады:

V_гp=α₀V_нP, (1)

мұндағы V_гp - мұнайда еріген газдың стандартты жағдайларға келтірілген көлемі; α₀ - ерігіштік коэффициенті; V_н - қабаттық жағдайдағы мұнайдың онда еріген газбен бірге көлемі; Р - абсолютті қысым.

Реал газ үшін оның сығылғыштық коэффициентін ескеру қажет z=z(p, T).

Изотермиялық процесте реал газдың күй теңдеуі мынадай:

₍₂₎

мұндағы ρ_г, z, р_гат , z_aт - сәйкесінше газ тығыздығы және р қабаттық қысым мен Р_ат қысымдардағы газдың сығылғыштық коэффициенті.

Газ фильтрациясының массалық жылдамдығы ν_г үшін Дарсидың жалпы заңы негізінде мына өрнекті аламыз:

(3)

Мұнайда еріген газдың фильтрациясының массалық жылдамдығы үшін:

(4)

Сонымен, фильтрация жылдамдығы былай анықталады:

(5)

Қабатта фильтрацияланатын газдың жалпы шығынының (атмосфералық жағдайға келтірілген) мұнай фильтрациясының көлемдік жылдамдығына қатынасын табамыз, ол қабаттық газ факторы Г деп аталады. Қалыптасқан фильтрацияда Г мәні қабаттың кез келген цилиндрлі қимасында r_c ≤ r≤ r_k (r_c — ұңғыма радиусы) тұрақты болып қалады.

(3) (4) және (5) - ден

(6)

(6) дан көретініміз, қысым Р мен қабаттың мұнайға қанығуы (сұйық көмірсутекті фазасымен) s_ж арасында байланыс бар. Осылайша, газдалған сұйықтың қалыптасқан қозғалысы кезінде:

p=p (s_ж) (7)

Дарсидың жалпы заңына сәйкес мұнай үшін қатыстық өткізгіштік:

k_н = k_н (s_ж) (8)

(7) және (8) негізінде мұнай үшін қатыстық өткізгіштіктің қысымға тәуелділігі болуы керек деп түйіндейміз

k_н=k_н*(p) (9)

Енді Дюпюидің дебиті q_н ұңғымаға газдалған мұнайдың ағысы үшін формуласына ұқсас формуланы алуға болады:

(10)

(10) интегралдау үшін Христианович функциясын Н енгізу қажет, ол былай анықталады:

dH= k_н *(p) dp (11)

(10) - ды (11) формуланы ескеріп интегралдасақ, мұнай дебитін анықтау формуласын аламыз:

ΔH =H_k - H_c, (12)

мұндағы Н_к , Н_с - қорек нұсқасы (r=r_к) мен ұңғымадағы (r=r_с) Христианович функцияларының мәндері. Нақты бір қабаттың мұнайы мен газы үшін қатыстық өткізгіштіктердің тәуелділігін ала отырып мұнайдың тұтқырлығы мен мұнайдағы газдың ерігіщтігі туралы мәліметтерді мына Н=Н(р) тәуелділігіне тұрғызуға болады, ал сосын (12) формула бойынша ұңғыма дебитін анықтауға болады. Қабаттың нұсқа сырты облысындағы серпімді режим есептерін шешудің негізінде мұнай кенішінен өндірілетін жалпы мұнай көлемі мен бір ұңғыма дебитін біле отырып, аралас режимде қабатты игеру үшін неше ұңғыма бұрғылау керектігін анықтаймыз.

Келтірілген есептерде қабаттың нұсқа сыртындағы облысы жоғары фильтрациялық қасиеттерге ие екендігі анықталды. алайда, шеңберлі нұсқада қысым қарқынды төмендейді. нұсқа сырты облысының өткізгішітігі қабаттың қабаттың өткізгіштігіне қарағанда бірнеше есе төмен болса немесе қабат мұнайлылық нұсқасымен жапсарласса, судың қабаттың мұнайға бөлігіне келуі елеусіз (аз) болады және мұнай кеніші тұйықталған, ал нұсқа сырты суы белсенді емес деп санауға болады.

Қарастырылып отырған жағдайда мұнайдан газ көпіршіктерінің бөлінуі қабаттың қатпарлануы есебінен қиындатылған деп санайық. Бұл жағдайда қабатта таза еріген газ режимі дамиды. Қабатты игеруді есептеуді оңайлату үшін бұл режимде нұсқа радиусымен r_к шектелген әрбір ұңғымаға газдың ағысы квазистационарлы - тоқтың әрбір сызығында тұрақталған, бірақ уақыт бойынша өзгереді деп санауға болады. Әрбір ұңғымаға мұнайдың массалық ағуын қарастыра отырып қатыстық өткізгіштіктер қисығында қабаттың әрбір нүктесіндегі сұйық көмірсутекті фазаға қанығуды s_ж ескереміз, ал қабат элементін толық игеруді қарастырғанда ( r_c ≤ r≤ r_k кезінде) қабаттың сұйық көмірсутекті фазаға біршама орташа қанығуын s_æ ескереміз. Бұл қанығу қысымы Р нұсқаға жақын қабат қимасының кейбіреулерінде ғана болсын. Сонда ұңғымаға келетін мұнайдың массалық дебиті үшін:

(13)

Газдың массалық дебиті:

(14)

Қабат элементінде газды фактор үшін:

, , (15)

радиусы r_k қабатта мұнай және газ массалары үшін келесі өрнекті аламыз:

M_н = ρ_н V_н , М_r=α₀p V_н ρ_н+ ρ_rV_r , V= V_н+V_r (16)

мұндағы V_н және V_r - мұнай мен газдың сәйкес көлемдері. (16) - дан аламыз:

М_r= α₀p V_н ρ_н+ α₀p V_н ρ_н+Δ(ρ_rV_r); ΔM_н= ρ_н Δ V_н (17)

Материалды баланс теңдеуі негізінде газ факторы үшін келесі өрнекті аламыз:

(18)

= V_н/V ; =ΔV_н/V ; 1- = V_r/V (19)

(20)

Қабатты игеру процесі изотермиялық деп аталады. Себебі газдың сығылғыштығын ескермейміз, (2) ден

Ρ_r = (21)

Онда (20) және (21) - ден, Δр және Δ нөлге ұмтылады деп:

(22)

(22) дифференциалдық теңдеуі сұйықтың қанығуы мен еріген газ режимі жағдайында пайдаланылатын ұңғыма нұсқасы арасындағы байланысты көрсететін белгілі К.А. Царевич теңдеуімен сәйкес келеді.

(22) теңдеуді шеше отырып, сұйықтың орташа қанығуының s_ж орташа қысымға Р тәуелділігін аламыз, содан соң - игерудің қалған көрсеткіштерін аламыз. Сонымен қатар, еріген газ режимінде игеру процесінде қабаттық жағдайларда мұнайдың тығыздығы мұнайдан газдың бөлінуі әсерінен айтарлықтай өседі, мұнай бергіштікті есептеу кезінде мұнай тығыздығының өзгерісін ескеру қажет.

L₂ —дегазирленген мұнай массасы, aл L₁ — мұнайда еріген газ массасы. Қабаттық жағдайларда мұнай тығыздығы V_н - ге тең. Сонда

(23)

мұндағы — мұнайда еріген газдың көрінерлік тығыздығы; — дегазирленген мұнай тығыздығы.

Онда қабаттық жағдайлардағы мұнай тығыздығы

(24)