2.3 Арнайы бөлім

2.3.1 Өзен кен орнында мұнай кен орнын жылулық әдістер арқылы игеру

Ұңғымалардың түбіне тиісті аймақ жалпы барлық үдерістер қарқынды жүретін аймақ болып табылады. Бұл жерде қабат сұйықтығын алған кезде ток жолақтары бір түйінге түйісіп, теңселту кезінде керісінше бөлінеді. Бұл аймақта сұйықтық жылдамдығы, қысым градиенті, энергия шығыны, тазалау кедергісі максимал мәнде болады. Қабаттың түпке тиісті аймағының жағдайына біршама мөлшерде кен орнының өңделу тиімділігі, өндіру ұңғымаларының өнімі, ал айдайтын ұңғыманың қабылдау қабілеті және ұңғыма ішінде сұйықтықтың көтерілуіне қолданылатын қабат энергиясының белгілі мөлшері де тәуелді [10].

Ұңғыманың түпке тиісті аймағының қалпын (ҰТА) сүзу кедергісін анықтауға жұмсалатын энергия сұйықтықты қабаттан алып, қайта қабатқа сығуға қажет мөлшерде аз болатындай қалыпта сақтау қажет. Ұңғыманы қазудың өзі ҰТА-та жыныс қаңқасында ішкі кернеудің таралуына өзгерістер әкеледі және жалпы қазу процесінің нәтижесінде температуралық өзгерістер орын алады, қабаттың кеуекті аймақтары бұрғыланған жыныс пен ауырлатушылардың ұсақ бөлшектері арқылы механикалық ластануға ұшырайды, ҰТА-қа тазалау сұйықтығының сүзгіші енеді де, қабат сұйықтығымен және жыныс минералдарымен әсерлесу нәтижесінде кеуектілік коэффициентінде және жыныс өтінділігінде біршама өзгерістер туғызады. Шегендеу құбырлар тізбегін түсіру, бекіту және тесу қабатқа түсірілетін репрессияның қысқа мерзімдік артуына әкеледі, осының нәтижесінде ҰТА-қа бұрғылау ерітіндісі мен цемент түсуі мүмкін, сонымен қатар әртүрлі тазалықты соққы толқындары пайда болуы мүмкін. Ол толқындар өз кезегінде жынысты құрайтын кристалдарға әсер етеді және осы кристалдардың шекараларында пьезоэлектрлік әсердің пайда болуына әкеледі. Пайда болатын электр өрісі полярлығына, қарқындылығына және әрекет ету ұзақтығына байланысты сүзуге кедергі жасауы немесе керісінше жәрдемдесуі мүмкін, яғни қабаттың беткі қабатымен шекарада қалыптан тыс сұйықтық қабатының құрылуына да әсер етуі мүмкін.

Осыған орай ұңғыманы алғаш рет игеру кезінде оның табиғи өнімділігін қалпына келтіру мақсатында ұңғыманың түбіне тиісті аймағын өңдеу жұмыстары мүндетті түрде орындалуы тиіс.

Мұнай өндіру кезінде барлық алынатын қабат сұйықтықтары мұнай, газ және су өндіруші ұңғымалардың түпке тиісті аймақ арқылы өтеді, ал суландыру арқылы қабат қысымын қалыпты ұстап тұру жүйесінде барлық қолданылатын су айдау ұңғымаларының ҰТА арқылы алынады.

Кәсіптік тәжірибеде ҰТА өңдеудің көптеген түрлері белгілі, олардың ішінде түпке тиісті аймақты органикалық немесе бейорганикалық қабат қаптаушыларынан тазалаудың химреагентті әдісі және өнімділіг жоғары өткізгіштің сүзу сипаттамаларын қалпына келтіру әдісі кең қолданысқа ие болды.

ҰТА әсер етудің барлық әдістерін үш негізгі топқа бөлуге болады: химиялық, механикалық және жылулық.

Әсер етудің химиялық әдістері қабат жынысын барлық элементтерге бөлуге мүмкіндік болған жағдайда қолданған дұрыс, олардың тұз немесе темір ерітінділері сияқты шөгінділері ҰТА өтімділігін төмендетеді.

Механикалық әдістер қатты жыныстарда тиімді болып табылады, себебі сүзу үдерісіне жаңа қабаттың бөлінген бөліктерін қосуға мүкіндік пайда болады. Бұл түрге қабатты гидравликалық бұзу жатады.

Жылулық әдістерді ҰТА-да шайыр, парафин, асфальтен сияқты қатты немесе өте тұтқыр күкіртсутек шөгінділері пайда болған жағдайда, сонымен қатар, тұтқыр мұнайды сүзу кезінде қолданған жөн. Бұл әдіске ҰТА-ты тереңдік электр қыздырғышымен, бумен немесе басқа жылумен әсер ету құралдарымен қыздыру арқылы жүргізілетін әдістер жатады.

Жоғарыда атап өткен үш әдістің де ерекшеліктерін бойына сіңірген ҰТА-на әсер ету әдістері бар.

Осылайша әсер ету әдісін таңдау ҰТА термодинамикалық жағдайларын және қалпын, жыныс пен сұйықтық құрамын толық зерттеуге, берілген кен орнындағы жиналған кәсіптік тәжірибені жүйелі түрде зерттеуге негізделеді.

. Сұйықтықтардың қабатта біртексіз орналасуы, парафин тұздарының шөгінділері, жемірілу, өнім сулануының артуы сияқты факторлар ұңғыманы пайдалануды және кен орындарында шоғыр алу үдерісін қиындатады және осының нәтижесінде мұнай өнімділігі азаяды. Осы шарттар бойынша түпке тиісті аймаққа әсер ету әдістерін ұңғңыма өнімділігін арттыру мақсатында пайдалану осы факторлардың кері әсерін төмендетіп, ұңғымалардың өнімділігін арттыруға мүмкіндік береді.

Түпке тиісті аймақтарға әсер ету әдістерінің негізгі мақсаты – гидравликалық кедергіні азайту арқылы айдау ұңғымаларының қабылдау қабілетін және өндіруші ұңғымалардың шығымын арттыру, ұңғыма мен өнімділігі жоғары қабат қатынасын жақсарту немесе түпке тиісті аймақта абсолют немесе фазалық өтімділікті арттыру.

Кен орнындағы түпке тиісті аймаққа әсер ету жұмыстарының жалпы көлемі 2006-2010 жылдары өсе түсті және 595, 1215 және 1052 (жалпы 2862) құрады.

Ұңғыма өнімділігін ұзақ уақытқа арттыруға мүмкіндік берген келесі әдістер кең қолданысқа ие болды:

1) Физикалық әдістер – қабатты гидро бұзу (ҚГБ), қабатты газ-динамикалық бұзу (ҚГДБ), акустикалық ықпал (АЫ), электр әсері (ЭӘ);

2) Жылулық әдістер – термогаз қышқылдық-тесу-имплозилық ықпал (ТГҚПИЫ), термобарахимиялық ықпал (ТБХЫ);

3) Химиялық әдістер – жөндеу-оқшаулау жұмыстары (ЖОЖ), қабатқа біріккен полимерлік жүйенің (БПЖ), «Термоскрин» полимерлік құрамының, тұтқыр-серпімді құрамның (ТСҚ) әсер етуі, тұзды қышқылды өңдеу (ТҚӨ), гидро қышқылдық соққы (ГҚС).

Өз дипломдық жобамда термомеханикалық өңдеу әдісін қарастырмақпын.

Қабаттың түпке тиіс аймағына термомеханикалық әсер ету әдісі түпке тиісті аймаққа металдық магнийді орналастырып, ары қарай ол арқылы тұз қышқылын айдауға немесе түпке тиісті аймақта металдық магний қоспасын орналастырып, ал тұз қышқылын алюминий мен тұз қышқылының стехиометриялық қатынасынан алынған аммияк селитрасымен қатар айдауға негізделген.

Бұл әдістердің кемшілігі – тұз қышқылының мұнай өндірісінің өнімдеріне байланысты жоғары жемірілуге бейімділігі.

Сонымен қатар, гидразин немесе гидроксиламин (хлоридтер, нитраттар, сульфаттар) минералды тұздарының натрий немесе калий тұздарымен экзотермиялық әсерлесуге негізделген термохимиялық әдістер де белгілі. Берілген реагенттерді күкірсутекті сұйықтықтағы суспензия ретінде ұңғымаға айдайды. Берілген реагенттер күкіртсутекті сұйықтықтарда ерімейтідіктен орын ауыстыру және айдау үдерістері кезінде өзара әсерлеспейді.

Ұңғыма түбінде немесе қабатта реагенттердің күкіртсутекті суспензиясы сумен әсерлескенде реагенттердің күкіртсутекті фазадан сулы фазаға өтуі орын алады, олар ол жерде өзара экзотермиялық әсерлесуге түседі.

Әдістің бір кемшілігі – гидразин немесе гидроксиламин минералды тұздарының калий немесе оның нитритімен термомеханикалық әсерлесу реакциясы реттелмейді, себебі осы қосынды кристалдық тұздарының күкіртсутекті фазадан сулы фазаға өту және еру үдерістері уақыт бойынша созылады және ұңғыма түбінде және қабатта судың болуына, күкіртсутекті дисперсия реагенттерінің сулы фазамен бірігу тиімділігіне тәуелді болады. Сонымен қатар, гидразин мен гидроксиламин минералды тұздарының жарылғыш қасиетті және жоғары дәрежеде улы болуы техникалық қызметкерелерден осы заттармен жұмыс жасағанда қауіпсіздік талаптарын ерекше ұстануды талап етеді.

Жылу әдісімен әсер ету жоғары тұтқырлықты, қасиеті ньютондық емес мұнайды өндіруде пайдаланған тиімді болып табылады. Бірақ кей кен орындарында мұнай құрылысы және оның жиналу жағдайына өндірістік пайдалануға тек қана жылу әдісімен әсер ету қажет болады.

Егер қабат температурасы парафиннің қабаттық жағдайындағы кристалдану температурасына тең немесе жақын болса, онда мұнайды салқын сумен ығыстыру, қабат температурасын төмендетеді. Айдалған салқын су өткізгіштігі жоғары қабатшалармен тез қозғалып, жоғары және төмен орналасқан өткізгіштігі аз қабатшаларды салқындатады. Мұнайдың салқындауы оны қоймалжыңдандырады немесе ондағы еріген парафиндерді қатты фазаға айналдырып, қабатшалардағы мұнай қорын консервациялайды. Мұнай құрамының бұндай қасиеті және қабаттың біртексіздігіне байланысты, қабатқа жылутасығыштарды айдау айтарлықтай тиімді нәтижелерге алып келеді. Бұл жағдайда ыстық су немесе бу айдалады, ол өткізгіштігі жақсы үстінгі және астынғы қабатшаларды жылытады, соның нәтижесінде мұнайдың тұтқырлығы төмендейді және мұнайды біршама толық өндіруге мүмкіндік береді.

Қабатқа жылулық әсер ету әдісі мұнай бергіштікті арттыру әдістерінің бірі және тұтқырлығы жоғары мұнайды өндірудің жалғыз әдісі болып табылады.

Жылулық әдістердің келесідей негізгі түрлері бар:

1. Қабатқа ыстық жылутасығыштарды айдау

2. Қабат ішімен жану ошағын қолдану

3. Ќабаттың түп аймағын периодты түрде жылумен өңдеу.

Алғашқы екі технологиялық процесс әдістері қабатқа әсер ету болып табылады, ал үшіншісі қабаттың түп аймағына әсер ету әдісі болып табылады.

Технологиялық қолайлы, ең жақсы жылутасығыш – су мен бу болып есептеледі. Ол оның жоғары энтальпиясымен түсіндіріледі. Будың жылулыққұрамы судікіне қарағанда жоғары, бірақ қысым жоғарылаған сайын олар бір біріне жақындай түседі. Айдау қысымы жоғарылаған сайын, егер бу мен судың тек қабатқа айдалатын жылудың мөлшері жағынан бағалағанда будың артықшылығы судікімен салыстырғанда төменірек болады. Буың тұтқырлығының аздығына байланысты буды айдағанда, айдау ұңғымаларының сыйымдылығы судікімен салыстырғанда төмен болады.

Су құбыр және қабат бойымен қозғалған кезде салқындайды. Жылулық әсер ету процесстері құбырларда, ұңғымада және қабатта жылудың жоғалуымен байланысты. Бугенераторларының ПӘК-і 80%-ға жуық. Жер бетіндегі бу құбырларының әр 100 м ұзындығында шамамен 0,35 тен 3,5 млн кДж/тәу дейін жылу жоғалады.

Қабаттағы жылу бергіштік конвективті жєне диффузионды түрде жүзеге асады. Конвекция- судың немесе будың аѓымынан пайда болады, алдиффузия кеуекті ортаның жылуөткізгіштігі есесінен пайда болады. Нәтижесінде жылутасығыштың фильтрациясының бағытына қарай қозғалатын температуралы фронт түзіледі.

Қабатқа ыстық суды айдағанда екі зона пайда болады: 1- температурасы төмендейтін зона және жылулық әсер етумен қамтылмаған, температурасы бастапқы қаьат температурасына тең.

Қабатқа ыстық бу айдағанда үш зона пайда болады: 1-буға қаныққан, температурасы осы аймақтағы қысымға тәуелді болатын зона. Екінші зона- ыстық конденсат (су) аймағы, бұнда температура қаныққан бу температурасынан бастапқы қабаттемпературасына дейін төмендейді. Үшінші зона - температурасы қабат температурасына тең, жылулық әсер етумен қамтылмаған зона.

Бірақ мұндай қабаттағы температураның біртексіз таралмауы коллекторлар құрамынан, қабат қасиетімен, олардың жылу физикалыќ қасиетінен де тәуелді болады, сонымен бірге мұнайды сумен ығыстыру тиімділігімен байланысты.

Қабатқа бу айдағанда фронт температурасы ығыстыру фронтынан қалып қояды. Бірақ будың концентрациясы кезінде жасырын жылудың есесінен қабаттың қыздырылған аймағы, суды айдағанда салыстырғанмен 2-3 есеге көп болады, ол айдалған будың құрғақтылығына және қысымына байланысты. Осыдан ыстыќ жылутасығыш ретінде сумен салыстырғанда буды айдаған салыстырмалы түрде тиімді болып саналады.

Қабатқа ыстық су айдағанда, қабаттың жылумен қамтылмай қалған қалған аймағында мұнайдың сумен ығысуы изотермиялық жағдайда жүреді, ал жылытылған зонада изотермиялық емес жағдайда жүреді. Осы жағдайда мұнай тұтқырлығы төмендейді, мұнай мен судың қозғалуы жаќсарады, мұнай температурасы жоғрылайды және беттік молекулярлық күштер азаяды. Осының барлығы мұнай бергіштіктің жоѓарлауына әкеледі.

Буды айдаған кезде конденсация аймағында ығыстыру механизмі, суды айдаған кездегі ығыстыру механизміне ұқсас. Бірінші зонада жоғары температураның есесінен мұнайдың жеңіл компоненттері айдалып, олар бу аймағынан конденсация аймағына ауысады, бұл мұнайбергіштіктің жоғарылауына алып келеді.

Жоғарыда айтылған факторлардың көбі қабаттағы температураға, сондай-ақ қабаттағы мұнайдың физика-химиялық қасиетіне, яғни тығыздық, тұтқырлық, құрамындағы жеңіл компоненттерге байланысты.