8. Мұнайдағы судың құрамын қалай анықтайды және қолданатын аспаптар? Мұнайдағы су мөлшерін анықтау

Мұнайдағы су мөлшерін анықтауда, мұнай мен судың диэлектрлік қасиеттерінен су-мұнай қоспасының диэлектрлік өткізгіштігінің тәуелділігіне негізделген мұнайдың сулануын өлшеудің жанама әдісі көбірек тараған. Бізге белгілі болғандай, сусыз мұнай диэлектрлі болып табылады, және оның диэлектрлік өткізгіштігі ε=2,1÷2,5 , ал бұл көрсеткіш (яғни, диэлектрлік өткізгіштік- ε) минералданған қабат суларында 80-ге дейін жетеді.

5.4. Сурет. Мұнайдағы су мөлшерін анықтауға арналған Дина-Старк аппараты 1- шыны колба; 2- біріктіретін түтікше; 3- тоңазытқыш; 4-градуирлі ұстағыш).

Қазіргі кезде қолданылатын ылғал өлшегіштер – талданатын сумұнайлы ортаға батырылған, екі электродтан құралған конденсатор сыйымдылығын өлшеу негізінде жұмыс жасайды. Мұндай конденсатордың сыйымдылығы келесі формуламен анықталады:

(5.9)

мұнда, F-конденсатор қоршауының ауданы; ε- ортаның диэлектрлік өткізгіштігі; l- қоршаулар арасындағы арақашықтық.

Осылайша, егер қоршама орамалар ауданы мен олардың арақашықтығы тұрақты болса, онда конденсатор сыйымдылығы тек мұнайдағы су мөлшерінен тәуелді болады.

Мұнайдағы су мөлшерін дәл анықтау үшін датчиктерді газ көпіршіктерінің түсуінен сақтау керек.

Мұнайдағы немесе мұнай эмульсияларындағы су мөлшерін анықтау үшін кен орындарында Дина-Старка аппараты кеңінен қолданылады, оның үлгісі 5.4. суретте көрсетілген.

Суланған мұнайдан 100г мөлшерінде алынған сынаманы 100см³ ертіндімен араластырып, аспаптың шыны колбасына құйып қыздырады. Ертінді, булана отырып, өзімен бірге мұнайдағы суды ала кетеді. Мұнайдың, ертіндінің және судың булары тоңазытқышта конденсацияланады (яғни, сұйық түрге ауысады). Айдалған су градуирленген тұтқыш (ловушка) түбінде тұнады. Тұтқыштағы судың мөлшері бойынша, оның мұнайдағы массалық құрамын келесі формуланың көмегімен анықтайды:

, (5.10)

мұнда, V- тұтқыштағы су көлемі; ρ_су- судың тығыздығы, г/см³ (әдетте, бірлікке тең қабылданады); G- мұнай сынамасының салмағы, г.

9. Қандай “Спутниктерде” сұйықты өлшеу көлемдік әдіспен және массалық әдіспен жүргізіледі?

5.2.1. А-Спутнигі

А-Спутнигі - бұл өлшеу қондырғысы, ұңғыларды өлшеуге автоматты түрде қосуға, сондай–ақ Спутникке қосылған ұңғылар шығымын автоматты өлшеу үшін, сұйықты беру шамасына қарай ұңғы жұмысын қадағалауға (бақылауға) және апаттық жағдай кезінде ұңғыны автоматты түрде ажыратуға арналған.

ЖАБ

5.1. Сурет. А-Спутнигінің жалпы сұлбасы 1- ұңғыдан өнімді лақтыру (шығару) желісі; 2- кері клапаны; 3- көпжүрісті ұңғыларды қосқыш; 4- ұңғының роторлық қосқышының (ауыстырғышының) жылжымалы кареткасы (қорабы); 5- бір ұңғыға арналған өлшегіш келте құбыр; 5а- жинау коллекторы (құбыры); 6– гидроциклонды айырғыш; 7- тосқауыл жапқыш (яғни, заслонка); 8- турби-налы есептегіш; 9- қалқымалы деңгей реттегіш; 10- электроқозғалтқыш; 11- гидрожетек; 12- күш цилиндрі; 13- ажыратқыштар (отсекателдер).

А-Спутнигі екі блоктан тұрады: өлшеу – қосқышынан және жергілікті автоматика блогынан (ЖАБ). Бұларда, ұңғының өлшенген шығымы автоматты түрде тіркеліп және ұңғылар өлшеуге қосылады. А-Спутнигі берілген қатаң уақыт аралығында, ұңғыларды өлшеуге кезек–кезегімен қосылуын қамтамасыз ететін берілген бағдарлама бойынша жұмыс жасайды. Ұңғыларды өлшеу ұзақтығын жергілікті автоматика блогында (ЖАБ) орнатылған уақыт релесінің көмегімен анықтайды.

Барлық ұңғылар өнімі шығару желісі-(1) арқылы көпжүрісті қосқышқа-(3) келіп түседі. Қосқыштың роторлы кареткасының-4 әрбір секторлы бұрылысы, қосылған ұңғылардың бірінің өнімін өлшеу құбыршасы-5 арқылы гидроциклонды айырғышқа-6 келіп түсуін қамтамасыз етеді. Бұл уақытта қалған ұңғылардың өнімдері жинау коллекторы -(5а) арқылы өтеді. Гидроциклонды айырғышта газ сұйықтан бөлінеді.

Өлшеуге қосылған ұңғылар сұйықтарының көлемі, гидроциклонды айырғыштың технологиялық сыйымдылығындағы сұйықтар деңгейінен жоғары орнатылған турбинді есептегіш-8 арқылы айырғышта жинақталған сұйықтарды қысқа уақытта өткізу жолымен өлшенеді.

Айырғыштың төменгі бөлігінде берілген жоғары деңгейге дейін сұйықтардың жиналуы және оны төменгі деңгейге дейін шығару шаралары қалқымалы деңгей реттегіші-9 мен газды желідегі тосқауыл жапқыш (яғни, заслонка) көмегі арқылы жүзеге асырылады. Жоғары деңгейге дейін қалқыманың жүзуі газды линияның жабылуына және артынша айырғыштағы қысымның ұлғаюына (өсуіне) әкеледі. Осының нәтижесінде айырғыштағы сұйық турбинді есептегіш-8 арқылы ығыстырылып шығарылады.

Қалқыма, төменгі берілген деңгейге жеткен кезде тосқауыл жапқыш-7 ашылып, айырғыштағы және коллектордағы қысым теңеседі және сұйықты бастыру тоқтайды. Сұйықтардың жиналу уақыты және олардың есептегіш арқылы өту саны ұңғылардың өлшенетін шығымына байланысты болады.

Ұңғы шығымын жергілікті автоматика блогындағы (ЖАБ) жеке есептегіштерде, турбинді есептегіштен өткен сұйықтардың жинақталған көлемін (м³) тіркеу жолымен анықтайды.

Келесі ұңғы қосқыш кареткасын-4 кезекті жағдайға бұратын электроқозғалтқыштың-19, гидрожетектің-11 және күш цилиндрінің-12 көмегі арқылы жергілікті автоматика блогының (ЖАБ) командасы бойынша өлшеуге қосылады.

Турбинді есептегіш-8 сонымен қатар ұңғының өнім бергіштігіне кезекті бақылауын жасап отырады. Егер бақылаудағы ұңғы сұйық бермей қалса, онда жергілікті автоматика блогы телемеханика жүйесіне апаттық дабыл береді. Коллектордағы қысым артып кеткен кезде немесе оның бір жері бұзылған жағдайда барлық ұңғыларды апаттық оқшаулау бөліп тастағыштардың (отсекателдердің)-13 көмегі арқылы жүзеге асады.

А-Спутнигінің кемшілігі – бұл гидроциклонды айырғышта мұнайдан газдың нашар бөлінуіне байланысты, есептегішке сұйықтармен бірге газ көбіктеріде түседі, осының әсерінен турбинді есептегіштен өтетін мұнайдың шығынын өлшеу дәлдігі жоғары болмайды.

5.2.2. В-Спутнигі

В-Спутнигі бұл А-Спутнигі сияқты ұңғыларды берілген бағдарлама бойынша өлшеуге автоматты түрде қосуға және еркін газдың шығымын автоматты өлшеуге арналған.

Ұңғылар өнімі В-Спутнигінің көмегі арқылы келесі түрде өлшенеді:

Ұңғыдан шыққан мұнайгаз қоспасы таратқыш батареяға-1 келіп түседі, бұдан штуцер-3 арқылы үш жүрісті клапанға-4 барып, одан әрі мұнайгаз қоспасы айырғышта-10 мұнай мен газдың көлемін өлшеу үшін жеке ұңғылардың өнімін бағыттайтын құбырға бағытталады немесе барлық ұңғылардан келетін сусыз мұнайға арналған жалпы коллекторға-8 бағытталады.

ЖАБ

5.2. Сурет. В-Спутнигінің жалпы сұлбасы 1- тарату батареясы; 2- резиналы шарларға арналған сыйымдылық; 3- штуцерлер; 4- үш жүрісті клапандар; 5- жеке ұңғылардың өнімін өлшеу үшін бағыттайтын құбыр (линия); 6- үш жүрісті кран; 7– суланған мұнайдың коллекторы; 8- сусыз мұнайдың коллекторы; 9- деңгейді реттейтін гамма-датчик; 10- айырғыш; 11-диафрагма; 12- тосқауыл жапқыш (заслонка); 13-сифон; 14- тарирленген сыйымдылық; 15-тарирленген серіппе.

Суланған және суланбаған ұңғылар жергілікті автоматика блогының (ЖАБ) және үш жүрісті клапандардың-4 көмегі арқылы белгілі бір уақыт ішінде өлшеуге автоматты түрде қосылады. Айырғышқа -10 келіп түскен сұйықтар мөлшерін тарирленген сыйымдылықтың -14 (көлемі 300л), жергілікті автоматика блогына (ЖАБ) сұйық деңгейінен мәлімет беретін гамма-датчиктердің және жазық тарирлі серіппенің-15 көмегі арқылы өлшейді.

Сұйықтар шығымы жоғарғы және төменгі деңгейден -9 мәлімет беретін гамма-датчиктер арасындағы көлемге жинақталған сұйықтардың массасын өлшеу және сұйықтардың осы көлемді толтыру уақытын тіркеу жолымен анықталады. Таза мұнайдың шығымы берілген көлемдегі сұйықтар массасын таза судың массасымен салыстыру арқылы анықталады, және ол мына көлемге ие болуы мүмкін:

Қоспаның салмағын -G_қос, мұнайдың салмағын -G_м және судың салмағын -G_су, н (н=кг∙м/с²), деп белгілейміз,

сонда G_қос= G_м+ G_су, (5.3)

бұдан G_су= G_қос- G_м (5.4)

тарирлі сыйымдылықтағы сұйықтың көлемі V белгілі болған кезде

V=V_м+V_су=G_м/ ρ_м g+ G_су/ρ_су g, (5.5)

мұнда V_м және V_су- тарирлі сыйымдылықтың белгілі көлемінен -V мұнай мен судың сәйкесті алатын көлемдері, м³; ρ_м және ρ_су - мұнайдың және судың тығыздықтары, кг/м³; g- еркін түсу үдеуі, м²/с.

G_су орнына оның (5.4) теңдеуіндегі мәнін қоя отырып келесі теңдеуді аламыз:

V=G_м/ ρ_м g+ (G_қос- G_м)/ρ_су g , (5.6)

немесе

ρ_м gρ_суV=ρ_су g G_м+ ρ_м g (G_қос- G_м)=ρ_су g G_м+ ρ_м g G_қос- ρ_м g G_м. (5.7)

Егерде ρ_су gV-ны G_су арқылы белгілесек, онда (5.7) теңдеуін мына түрде жазуға болады:

G_м=( ρ_мG_су- ρ_мG_қос)/(ρ_су -ρ_м)=K (G_су-G_қос), (5.8)

мұнда K= ρ_м/(ρ_су -ρ_м).

В-Спутнигінің көмегімен сұйықтардың шығымын өлшеу барысында мұнай мен судың тығыздықтарын тұрақты деп есептейміз. Осылайша, G_су шамасының мәні және тарирлі серіппенің (пружинаның) көмегімен өлшенген G_қос шамасы белгілі болған кезде (5.8) формуласы бойынша мұнайдың салмағын табу оңай.

Өлшеу нәтижелері сыйымдылықтың т/тәуліктегі толу уақытын ескере отырып қайта есептеледі және жергілікті автоматика блогында (ЖАБ-БМА) тіркеледі. Тарирлі сыйымдылықты сұйықпен толтырып және оның салмағын өлшегеннен соң, жергілікті автоматика блогы (ЖАБ-БМА) электро-гидравликалық жетекті іске қосады және газ желісіндегі (линиясындағы) тосқауыл жапқыш (заслонка) жабылады, осының нәтижесінде айырғыштағы-10 қысым ұлғайып және сұйықтар сыйымдылықтан-14 сифон-13 арқылы суланған мұнайдың коллекторына-7 қарай ығыстырылады. Газдың мөлшері диафрагма-11 көмегі арқылы мезгіл-мезгіл өлшеніп отырады.

Ұңғылардың шығару желілерінде (выкидная линияда) парафин жиналған жағдайда, оларды тазалау үшін ұңғы сағасынан бастап резиналы шарларға арналған сыйымдылыққа-2 дейін мұнай ағынымен ығыстырылатын резиналы шарларды қолдану қарастырылған .

В-Спутнигінің кемшілігі мынада, яғни парафинді мұнайларды өлшеу кезінде тарирлі сыйымдылыққа жиналған парафиндер оның анықтау дәлдігін едәуір төмендетуі мүмкін.