Қойнаулардың жұмыс режимі

Қандай да бір қабатты энергияның болуы және мұнайлы немесе газды қойнауларды өңдеу процесінде энергияның болуы сипаты қойнауды құрғату (оны көбінесе қойнау тәртібі деп атайды) режимін анықтайды.

Бұл атауды беру қарастырылған уақыт ішінде басты қозғаушы күштің басымдығымен түсіндіріледі. Сондықтан, құрғатудың келесі түрлері ажыратылады: су айдаушы, серпімді, тегеурінді газ, газды, гравитациялық.

Су айдаушы режим

Мұнайлы қойнаулардың көпшілігі қабаттағы мұнай қозғалысы кенере су әсерімен сипатталатын су айдаушы режимге ие. Мінсіз жағдайда бұл режимде мұнай қойнауы қойнаудан алынатын мұнай мөлшеріне тең немесе одан аз болатын сумен толығып отырады. Мұндай су айдаушы жүйе атмосфералық қысымның төмендеуінен, түрлі суқоймалар және мұзды сулар әсерінен пайда болуы мүмкін.

Қойнаудан мұнайды алу шамасына қарай босаған кеңістік келесі су мөлшерімен толығып, су-мұнайлы байланыс (мұнай мен су шекарасы) үздіксіз ұңғымаға бағытты қозғалып отырады. Егер қабатқа түсетін су көлемі ұңғымадан алынатын мұнай шамасына тең болса, онда ұңғыма өнімділігі мен қабаттағы қысым эксплуатация процесінде тұрақты боп қалады. Егер қабатқа түсетін судан мұнай көп алынса, онда қабаттағы қысым мен ұңғыма өнімділігі біртіндеп төмендей береді. Мұндай жағдай мұнай қойнауына күндік бетпен байланыс болмауы себебінен қажетті энергия ала алмауы кезінде байқалады.

Су айдаушы режимде жиналатын контурлы су ұңғымаға жетіп, қабаттағы мұнай орнына тек су шыққан кезде қойнауды пайдалану тоқтатылады. Бірақ, мұнайды судан толық ажыратып алу мүмкін болмайды. Бұл мұнай мен оны ығыстырушы судың тесікті қабатта бір мезгілде қозғалуымен түсіндіріледі. Мұнайдың тұтқырлығы сумен орын ауысуы кезінде, ол үнемі мұнайдан озып отырады. Пайдалану шамасына қарай қабатты сұйықтан алынатын су мөлшері көбейеді. Мұнай тесіктерден ығыстырылмай,су ағысымен шыға бастайды.

Мұнай тұтқырлығы жоғары болған сайын ағыстағы су мөлшерінің бірқалыпты өсуі кезінде су мен мұнайды бастапқы қашықтығынан параллель қозғалыс процесі таралуы мүмкін. Егер ұңғымадан таза су аққан жағдайда да, жыныстар тесігінде мұнайдың белгілі бір мөлшері қалады.

Мұнай қойнауын өңдеу тиімділігінің көрсеткішін анықтайтын мұнай алу коэффициеті – қойнаудан алынған мұнай шамасының оның бастапқы қорына қатынасымен анықталады. Тәжірибе көрсеткендей, су айдаушы режим үшін мұнай қойнауынан мұнай алу коэффициенті 0,5 – 0,8 шамасында болады, яғни қойнаудан пайдалану алдындағы жалпы мұнай мөлшерінің 50-80%-н алуға болады.

Серпімді су тартқыш режим

Басты қозғаушы күші жыныстар мен сұйықтықтың серпімді кеңеюі болатын мұнай қабатының режимі серпімді су тартқыш режим деп аталады. Мұнай қойнауын сумен толтыратын жүйенің үлкен өлшемдерінде бұл жүйе жер бетімен байланыспаса да, пайдаланудың бастапқы уақытында қабатты энергия сұйықтық пен қабат қысымының төмендеуі кезінде орын ауысатын жыныстың серпімді кеңеюі түрінде көрінеді. Қысымның 1МПа-ға дейінгі төмендеуі кезінде су көлемі бастапқы көлемнен 1/200-1/2500 шамасында артады. Қысымның 1МПа-ға дейінгі төмендеуі кезінде газға қанығуға тәуелді мұнай көлемі бастапқы көлемнен 1/70-тен 1/1400-ге дейін артады, ал қысымның 1МПа-ға өзгеруіндегі жыныс көлемі өз мәнінен 1/10000-нан 1/50000-ға дейін артады.

Қойнаудағы қысым төмендеген сайын мұнай мен газ көлемі артып, жыныс каналдары құрғайды, жыныстағы ұңғымадан шығарылған мұнай орнын су басады. Қысым азаюы кезінде қабатты сутартқыш жүйеде серпімді кеңею өте аз болғанына қарамастан, бұл құбылыс мұнай кен орындарын пайдалануда үлкен рөлге ие. Себебі, бұл процесс барысында мұнай қойнауын қоршап тұратын үлкен су көлемі пайдаланылады. Кейбір жағдайларда қабаттағы серпімді энергия есебінен белгілі бір мұнай шамасын алуға болады. Мұнай кенішіндегі контурлы судың белсенді қозғалатын серпімді режимінде толық орын ауысу кезінде мұнайдан босаған тесіктер байқалмайды, қабатты қысым төмен түсіп, уақыт өтуімен қойнаудың жұмысы газды режимге көшеді.

Тегеурінді газ режимі

Газды қақпаққа бекітілген сығылмалы газ энергиясы басым энергия түрі болып табылатын қабаттың жұмыс режимі тегеурінді газ режимі деп аталады. Қабатты су тегеуріні мен қабатты сутартқыш жүйелердің серпімді күштерімен қатар барлық мұнай-газ қойнаулары газды қалпақ немесе мұнайда еріген газ күйінде қабатта орналасқан белгілі бір энергия қорына ие. Газды қақпақты мұнай қойнауларына ағынның және сығылмалы газ кеңеюінен болатын күштер әсер етеді.

Газды қақпақтағы қысым әсерінде болатын газ көлемі мұнай қойнауын қоршап тұрған су тартқыш жүйе көлемінен кіші, сондықтан мұндағы энергия қоры шектеулі болады. Бұдан басқа, газ тұтқырлығы төмен және мұнайды ығыстыру процесінде ол газ-мұнайлы байланысқа жақын орналасқан ұңғымаларға қарай ұмыталады. Ұңғымадағы газдың бұзылуы мұнай ағынының азаюы кезінде газды энергияның пайдасыз шығындалуына әкеп соғады.

Тегеурінді газ режимінде қойнаудағы мұнай алу коэффициентін көбейту үшін жоғары бөлікке газ ығыстыруы керек. Бұл қабатты энергияның ұстап тұруға, ал кейде қалпына келтіруге мүмкіндік береді.

Газды режим

Газды режим (еріген газ режимі) қойнаудағы еркін газ бен кенере су ағынының болмаған кездегі қабаттың жазық құлауымен сипатталады.

Қойнауда кенере су мен газды қақпақ болуына қарамастан сұйықтықтың жоғары жылдамдықта жиналуы газды режимнің пайда болуына ықпал етеді, бұл жағдайда су немесе газ мұнайдан босаған кеңістік орнын басып үлгермейді де, мұнайды ұңғымадан ығыстыратын басты күш болудан қалады.

Режимдегі басты қозғау күш – еріген мұнай немесе қабатта мұнаймен бірге ұсақ көпіршік түрінде таралатын газ. Қабаттағы қысымның төмендеуімен газ мұнайдан бөліне бастайды, жеке көпіршіктер көлемі жағынан үлкейіп, мұнайды тесікті кеңістіктен қысым төмен аймаққа, яғни ұңғыма кенжарына қарай ығыстыра бастайды.

Қабатта басқа күштер әсер етпеген кездегі осы мұнай ығыстыру процесінің тиімділігі өте аз, оны мына себептермен түсіндіруге болады: біріншіден, қабаттағы мұнайда еріген газ саны шектеулі;екіншіден, қойнаудағы қысым төмендегенде газдың үлкен көлемі мұнайды ығыстыру бойынша пайдалы жұмыс атқармай, ұңғымаға бос сырғанап келеді. Бұл газдың тұтқырлығы мұнай тұтқырлығына қарағанда әлдеқайда төмен екендігімен түсіндіріледі және газ көпіршіктері ұңғыма кенжарына қарай өз қозғалысы кезінде мұнай тамшыларын ығыстырады [9]. Газды режимдегі қабатты энергияның шығындалу тиімділігі газдық фактормен: алынатын 1т мұнайға қалыпты жағдайға келтірілген газ көлемімен (р – 101325 Па, Т=273К) сипатталады.

Еріген газ режиміндегі мұнай қойнауын пайдалану процесінде қабатты қысымның үздіксіз төмендеуі мен газдық фактордың артуы байқалады. Бұл қабатты энерияның бос шығындалуын көрсетеді. Осы режимдегі мұнай алу коэффициенті айтарлықтай төмен және тәжірибе көрсеткендей 0,15-0,30 шамасын құрайды.

Мұнай қойнауларында еріген газ режимінде алынған қабатты энергия орнын толтыру үшін қойнауға су немесе газды айдау жолымен қабат қысымын жасанды ұстап тұру әдісін қолдану қажет.

Гравитациялық режим

Қойнаудың гравитациялық режимін қарастырайық. Құрамында мұнайы бар барлық жыныстарды көкжиекке белгілі бір градуспен орналастырылады. Сондықтан, ондағы ауырлық күші әсеріндегі мұнай қабаттың төмен жағына орналасуға тырысады. Қабаттың көлбеу бұрышы артқан сайын, мұнайдың ауырлық күші энергиясы да көбейеді.

Кейде осы ауырлық күші әсеріне пайда болған энергия ағыны мұнайды ұңғыма кенжарына итеретін жалғыз энергия түрі болуы мүмкін [30]. Ауырлық күші энергиясы жабық типті мұнай кен орындарын өңдеудің соңғы сатыларында, газдың серпімді энергиясы шығындалып, контурлы сулардың қозғалысы тоқтағанда ғана практикалық мәнге ие болады.

Мұнай қойнауы оны пайдаланудың барлық кезеңінде тек бір режимде ғана жұмыс жасауы өте сирек кездеседі. Сонымен, кен орындарының сутартқыш режимінде қабаттың табиғи энергиясы есебінен орындалады, жоғары жинау кезінде ғана еріген газ режиміне көше алады.

Кейбір кен орындарында олардың әр аймағы бірнеше режимде пайдаланылуы мүмкін: мысалы, шеткі ұңғымалар контурлы су ағыны есебінен ығыстырылса, ал қабаттың ішкі облыстары газды қақпақтың немесе еріген мұнай газ энериясы есебінен құрғатылуы мүмкін.

Газды қойнауларда сутарқыш, газды және аралас режимдер пайдаланылады.