7.4 Қабатқа әсер етпей мұнай кен орындарын өндіру

Қабаттың табиғи жұмыс режимі кезінде мұнай кен орындарын игерудің негізгі көрсеткіштерінің өзгеру заңдылықтары мұнай алу механизмін және әртүрлі геологиялық-физикалық жағдайлардың өндіру процесінің тиімділігіне әсерін білу үшін үлкен қызығушылық тудырады.

Серпімді суарынды режимінде игеру.

Өнімді қабаттың тесікті көлемін қанықтыратын ішінде еріген газбен бірге мұнай және газ қыртыстық қысым әсерінен сығылған күйде болады. Сонымен қатар, жыныстың қатты қанқасы тау-кен қысымы әсерінен жоғары жатқан жыныс қалыңдығымен жүктелген. Сығылған сұйықтықтар қабаттың тесіктік көлемін кеңейтуге тырысып, бұл жыныстардың ауырлығына қарсы әсер етеді.

Өндіруші ұңғымаларды іске қосқан кезде қабаттың түптік бөлігінде қысым төмендейді, ал сұйықтық көлемі Гук заңына сәйкес ұлғаяды және тесіктік көлем қысқарады. Бұл екі механизмдердің бірге байқалуы өндіруші ұңғымаларға сұйықтық ағысын алып келеді. Осылайша, коллектордың серпімді қасиеттері және оны қанықтыратын сұйықтық мұнайдың ұңғымаларға ағызып алып келетін қозғалтушы күшті анықтайды.

Қабатта қысымның төмендеуі, бір немесе ұңғыма тобының пайдалануының шақырылуы, теңіз бойынша сұйықты таңдау ұңғыма бойынан алыс орналасқан барлық жақты басып алып, таралады.

В. Н. Шелкачев формуласы бойынша есептеледі, қабатта қысымның жылдамдығының таралуы пьезоөткізгіштік коэффициентімен х анықталады.

(7.15)

мұнда k - өткізгіштік коэффициенті,  - сұйықтың динамикалық тұтқырлығы, β - қабаттағы серпімділік сыйымдылығының коэффициенті; бірлігіне қысымның төмендеуі қабаттағы көлемінің бірлігін шығаруға мүмкін болады, сұйықтықтың санымен сипатталады,яғни

(7.16)

мұнда β_ж және β_c - сұйықтық және кеуекті ортаның, сәйкесінше, көлемдік кеңею коэффициенті, т – кеуектілік.

Төмендетілген қысымның таратуын аймақтық шекарасының жағдайы Э.В. Чекалюктің формуласы бойынша бағаланады:

(7.17)

мұнда R(t) - ұңғымалар әсер етуінің шартты радиусы; r_с - ұңғыма радиусы; t - ұңғымаларды жіберуден кейінгі уақыт.

Төмендетілген қысым аймағының шегінен тысқары, ол R>R(t) кезінде, қысым бастапқыға тең және сұйықтықтың қозғалысы байқалмайды. Төмендетілген қысым аймағы серпімді режим фазасының ұзақтығын анықтайтын уақыт ішінде қыртыстың шекарасына жетеді. Бұл уақытқа орай, егер, кенде қысым қанығу қысымынан төмен түспесе барлық сұйықтық серпімді күштер есебінен алынады. Тарала отырып, төмендетілген қысым аймағы өнімді қыртыстың мұнаймен қаныққан бөлігін ғана емес, сонымен қатар, су тасымалдағыш аймағын да қамтиды.

Ары қарай қозғалушы күштердің механизмі қыртыс шекарасындағы геологиялық жағдайларға тәуелді болады. Егер өнімді қабат қоректену аймағымен гидродинамикалық байланыста болмаса, онда ары қарай да өндіру серпімді күштердің айқындалуымен анықталады. Сонымен бірге, қысым өнімді қабаттың барлық көлемінде төмендейді. Кейбір жағдайларда өткізбейтін шекаралар бірдей болады немесе мұнайлылық шекарасына жақын орналасады. Мұнай кені «жапсырылған» деуге де болады. Мұндай жағдайларда серпімді энергияның қоры аз ғана және сұйықтықты өндіру қысымның тез төмендеуімен жүреді. Серпімді режимі еріген газ режиміне ауысады, ол кезде мұнай алу 30 %-дан аспайды.

Егер мұнай кені қабаттың аумақты сумен қаныққан аймағымен қоршалса, онда серпімді энергияның бүлінуі есебінен су мұнаймен қаныққан бөлік шегіне түседі және мұнайды ұңғыма түбіне итереді. Бұл мұнайды алудың жоғарылығын қамтамасыз етеді және кенді өндіру жеткілікті тиімді жүреді.

Егер өнімді қабат қоректену аймағымен гидродинамикалық байланыста болса, серпімдіден кейін су кернеуіш фаза келеді. Сонымен бірге, процесс екі түрде жүруі мүмкін. Бірінші жағдайда, қоректену аймағынан қыртысқа түсетін су шығыны толығымен сұйықтықты өндірудің орнын толтырса, қыртыс қысымы тұрақтанады, ал ол тұрақты қарқынмен сұйықтықты өндіруді ары қарай жалғастыру кендегі қысымды ары қарай төмендетпейді. Екінші жағдайда, қоректену аймағындағы су шығыны сұйықтық қабатындағы жиынтықты іріктеуінен кем болса, өндіру процесі қабаттың барлық көлемінде қысымның төмендеуі арқылы жүреді.

Келтірілген жағдайлардың дәлелдері үшін серпімді энергияның азаюы теңдеуімен пайдаланамыз:

(7.18)

мұнда q_ж - ұңғымалардың барлық шығындарының қосындысы; _в - қоректендіру аймағынан судың келу қарқыны; V_п - қабат көлемі; р - көлем бойынша орташа қабат қысымы.

теңдеудегі q_m >_в болғанда қысым төмендейтіні (азаю теңдеудің оң жағындағы азайту белгісі қыртыстан сұйықтықты іріктеу қабат қысымының төмендеуіне сәйкес болуындағы жағдайды көрсетеді) көрініп тұр. q_m <q_ж<_в болғанда кендегі қысым ұлғаядыда қабатқа суды айдайды.

Серпімді су арынды режимі кезінде өндірудің тиімді мысалы ретінде бір кен орынның А кені бола алады. Бұл жерде қабаттық бастапқы қысым қалыптан жоғары, мұнай өте жеңіл, өте қозғалмалы. Каверналы-жарықшақты әктас түріндегі өнімді шөгінділердің қалыңдығы 300—350 м шегінде өзгереді.

7.2-суретте кеннің өндіру процесінің негізгі көрсеткіштерінің уақыт аралығында өзгеру сызбанұсқасы келтірілген. Пайдаланудың 16 жыл ішіндегі алынатын қордың 98,5 % өндірілді, ағымдағы сулылық 76,3% құрады. 7 жыл бойы мұнайды өндіру максимальді деңгейде (9,7-11,7% / жылына) болды. 11 жыл бойы сулылық 5% аспады және тек 12-ші жылдан

бастап күрт ұлғая бастады.

7.2-сурет. Уақыт бойынша кенішті игеру, негізгі көрсеткіштердің өзгеру графигі А.

13 жыл өндіру ішінде қыртыстық қысым 14,1 МПа төмендеді және бұл периодтың соңына қарай 35,1 МПа құрады. Қыртыс қысымын төмендетуге жатқызылған сұйықтықтың жылдық өндірісі жыл бойы үздіксіз өсіп отырды. Көрсетілген уақыт аралығында ол 14 рет өсті. 14-ші жылдың аяғына қарай қыртыс қысымы тұрақтанып қана қойған жоқ, сонымен бірге өсе бастады. Соңғы 3 жылдың ішінде ол 36,0 МПа дейін өсті, ол дегеніміз 0,9 МПа өсті. Бұл уақыт аралығында сұйықтықты өндірудің күрт төмендеуі серпімді режимге тән қыртыс қысымының қайта үйлесу процесіне алып келді.

Кенді пайдалану 16 жыл ішінде өндірілген мұнай көлемінен барлығы 12 % ғана су өндірілді. Бұл, су мұнай бөлімі мұнай қорын өндіруге байланысты біртегіс өскенімен түсіндіріледі. Көптеген ұңғымалар бойынша перфория интервалы төменнен жоғарыға қарай ауыстырылды. Ұңғыманы толығымен су басса тоқтатылады. Қарастырылып отырған мерзімнің соңына қарай, пайдалануда өнімді қыртыстың үстіңгі интегралы перфорацияланған 18 ұңғыма болды.

Сұйықтықтың іріктелуін қоректену аймағынан қабатқа түсетін сумен толығымен орны толықтырылатын серпімді су арынды режимді өндірудің мысалы ретінде Б кені бола алады, оның қалыңдығы 4,2м тесікті коллекторының өткізгіштігі жоғары (1,2 мкм²). Салыстырмалы тұтқырлығы µ₀=1,7. Қабаттың бастапқы қысымы р_о=17,8 МПа, ал қанығу қысымы р_нас = 6,3 МПа.

Игерудің сызбанұсқасы 7.3-суретте берілген. Өндіре бастаған бес жыл ішінде жобамен қарастырылған 18 ұңғыма бұрғыланды. Бесінші жылы мұнайдың максимальді өндірісіне қол жеткізілді және ол келесі 7 жыл бойы сақталды.

7.3-сурет. Уақыт бойынша кенішті игерудегі Б қисық негізгі көрсеткіштерінің өзгеру графигі.

1 - ортаңғы қабаттың қысымы, 2 - игеру қарқыны, 3 - алынған қорларды пайдалану коэффициентті, 4 - өнімің сулануы

Қабат қысымы пайдаланау басталғаннан бергі 12 жыл ішінде 1,0 МПа төмендеді, ал кейіннен тұрақты болып қалды, оны сұйықтықты қабаттан іріктеу судың түсуімен орны толықтырылатын орнатылған режимнің байқалуы куәлайды.

Орнатылған серпімді су арынды режимі кезінде кен орынды тиімді игерудің көптеген мысалдарын келтіруге болады. Бұл жасанды сумен толтыруды енгізу туралы сұрақты шешуден бұрын, қабат энергиясының табиғи көздерін рационалды қолдану қажеттілігін талап етеді. Жиі геологиялық-физикалық жағдайлар игеру кезінде қабат энергиясының жоғалтуын толығымен орнын толтырмайды. Кеннің суарынды режимінде қабат аймағымен жақсы гидродинамикалық байланыстың болмауы қабат қысымының қарқынды төмендеуіне алып келеді. Оның қанығу қысымынан төмен түсуі серпімді режимінен еріген газ режиміне өтуін шарттайды.