1 Сурет. Терең сорапты қондырғының схемасы.

Егерде газ бен сұйықтың шығып кетуі болмаса, онда плунжердің жүріс ұзындығы мен жылтыратылған штоктың тепе-тендік жағдайында сораптың теориялық тәуліктік сұйық бергіштігі Q_т, плунжердің жоғары қарай жүрісі кезіндегі жалпы көлемге тең.

Qт = FSn 1440, (1)

мұндағы: F – плунжердің ауданы; S – жылтыратылған штоктың жүріс ұзындығы; n – минуттағы тербеліс (жүріс) саны; 1440 – тәуліктегі минут саны. Сораптың нақты бергіштігі Q әрдайым төмен болады, өйткені жылтыратылған шток пен плунжердің жүріс ұзындықтары бірдей емес, сондықтан сорап цилиндрі мен плунжері арасындағы саңылау арқылы сұйықтың шығып кетуі туындайды, цилиндрге сұйық пен бірге газ сорылады және құбырлардың бұрандалы байланысқан жерлерінде мұнай мен газдың шығып кетуі мүмкін, яғни

Q = FSn  1440, (2)

мұндағы:  = Q/Q_т – сораптың бергіш коэффициенті (әдетте  0-ден 1-ге дейін өзгереді).

Сораптың бергіштігі бірнеше жүзден 5-6 м³/тәу дейінгі кең аралықта өзгеріп отырады. Плунжердің диаметрі 28-ден 120 мм дейін, ал жылтыратылған штоктың жүріс ұзындығы 0,3-тен 6 м дейін, жүріс саны минутына 1-ден 15-ке дейін өзгереді. Кәсіпшілік жағдайында сораптың қалыпты жұмысы кезінде, әдетте   0,7-0,8 болады ( - сораптың бергіш коэффициенті), егер сұйықтың шығып кетуі аз шамада болса да. Бұл негізінен сораптың сұйықпен бірге газды соруына байланысты және плунжердің жүріс ұзындығының жылтыратылған шток жүрісіне сәйкес келмеуімен түсіндіріледі. Плунжер астына нақтылы енген сұйық көлемінің V_ж, плунжердің жоғары қарай жүрісі кезіндегі үстіндегі сұйықтың көлеміне V, қатынасын сораптың сұйыққа толу коэффициенті деп аталады (_н = V_ж/V).

Егер сұйықтың құрамында газ мөлшері көп болса (сорапқа негізінен газ енеді), онда сораптың сұйыққа толу коэффициентінің аз мөлшері әсерінен сораптың бергіш коэффициенті-_н төмен болады. -ны (сораптың бергіш коэффициенті) ұлғайту үшін, сорапты динамикалық деңгейдің астына құрамында еркін газ мөлшері аз аймаққа батыра отырып оның қабылдау аузындағы қысымды көбейтеді немесе сораптың қабылдау аузында газ айырғыштары орнатылады, ол өз кезегінде сұйықтан газды айыра отырып және оны құбыр аралық (сақиналы) кеңістікке бағыттайды. Плунжердің жүріс ұзындығынарттыра отырып сораптың сұйыққа толу коэффициентін _н өсіруге болады. Бұл коэффициентке жылтыратылған шток пен плунжердің үріс ұзындықтарының сәйкессіздігі елеулі түрде әсер етеді. Бұл сораптың жұмыс үрдісі кезіндегі штангі мен құбырдың деформациясына (созылу мен қысқару) байланысты.

Нег.:1. [ 221-248], 2. [167-173], 3. [184-189]

Қос.: 7. [310-312]

Бақылау сұрақтары:

1. Тереңсорапты қондырғының айдау және сорғыш клапандары не үшін тағайындалған?

2. Тереңсорапты қондырғының плунжерін не ұстап тұр?

3. Тереңсорапты қондырғыны қандай кеніштерде пайдаланған жөн?

4. Тереңсорапты қондырғымен пайдаланудың қандай кемшіліктері бар?

5. Сораптың түрлері.

6. Сораптың бергіш коэффициенті неге тең?

7. Сораптың сұйыққа толу коэффиценті неге тең?

№12- дәріс. Ұңғы өнімділігін арттыру әдістері. Қабаттың түп маңы аймағына ықпал ету әдістері.

Көп жағдайларда ұңғыға келетін сұйық пен газ ағыны жеткіліксіз болады. Мұндай ұңғыларда ағынды немесе газ не сұйық жұтылуын арттыру үшін түп маңы аймағының жыныстарына олардың өткізгіштігін көтеру мақсатында жасанды әсер етеді. Түп маңы аймағының өткізгіштігін өнімді қабатта карбонаттар мен глинозем еритін жасанды арналарды тұзқышқылды, жылуық қышқылды және саз қышқылды өндеумен жасау, кеуекті кеністіктерді тұнба және шайырлы материалдардан тазарту жолымен; жыныстарда жасанды жарықтар жасау немесе табиғи жарықтарды қабатты гидравликалық жарғанда немесе түпте торпедо жарғанда ұлғайту; кеуек арналары қабырғаларында немесе ұңғы оқпанында тұрған парафиндер, тұздар мен шайырларды жою, сондай-ақ мұнай тұтқырлығын ұңғыларды жылулық химиялық өңдеу және түп маңы аймағына жылулық әсер ету жолымен төмендету арқылы көтеруге болады.

Ұңғы шығымын көтеру үшін түпке әртүрлі әсер ету әдістері мен олардың қосындыларын қолданады.

Ұңғы төңірегін қышқылымен өңдеу. Қабатқа тұзқышқылымен әсер ету қышқылдық жыныстар өткігіштігінің өсуіне ықпал туғызатындай және ұңғы түбін газ немесе мұнайды аз беретін қабат бөліктерімен байланыстыратындай арналар қалыптастыратын карбонатты жыныстарды еріту қабілетіне негізделген. Алынатын өнімдер суда жақсы еритіндіктен оларды қабаттан шығару жеңіл.

Қышқылдың әрекетті күйде қабатқа өту тереңдігі бұл агент пен жыныстың реакциясы жылдамдығына байланысты. Реакция жылдамдығының жыныстың химиялық құрамына, жыныс бетінің бірлігіне келетін қышқыл мөлшеріне, қызу мен қабат қысымына тәуелділігі тәжірибеде анықталған. Қызу өскен сайын қышқылдың әрекеттілігі артады. Қызу 20-дан 60⁰С-ге артқанда жыныс құрамына байланысты реакция жылдамдығы 1,5-8 есеге артады. Салқын суда да, 60⁰С-ге қыздырылған суда да қышқылдың жыныспен әсерлесу жылдамдығы қышқылдың бастапқы концентрациясына тәуелді емес (5-15% HCL). Қысым өссе, қышқылдың карбонатпен әсерлесу жылдамдығы төмендейді.

Қабат жағдайларына байланысты кәсіпшілікте HCL концентрациясы 12-25% қышқылды пайдаланады.

HCL концентрациясы 10-12%-н төмен қышқыл қолдану қабатқа көп мөлшерде су айдау қажеттілігін туғызады, ал оның нәтижесінде қабатты өңдегеннен кейін ұңғыны меңгеру қиындайды. Концентрациясы жоғары қышқылды пайдаланғанда да зиянсыз емес, өйткені бұл кеуекті ортада хлорлы кальций мен хлорлы магнийдің тұтқырлығы жоғары ерітінділерінің түзілуіне соқтырады, ал оларды қабаттан шығару өте қиын. Бұдан басқа құбырлар мен жабдықтар коррозиясымен күрес ауырлайды.

HCL концентрациясы 15-25%-н жоғары қышқыл тек әктас пен дололитті ғана емес, сондай-ақ гипсті де жақсы ерітеді, ол тұнбаға жеңіл түседі және қабат қабат кеуектерін тығындайды. Қышқыл концентрациясы жоғары болғанда қабат қуыстарында реакция үрдісінде қалыптасатын хлорлы кальций айдалған сұйықпен толық ерімейді, және оның қалдығы тұнбаға түседі де, өңдеудің тиімділігін төмендетеді.

Зерттеулер көрсеткендей, тұзқышқылмен өңдеуде түп маңы аймағын қызуы төмен агенттермен (мысалы, сұйық азот) салқындатумен бір уақытта қышқыл концентрациясын көтеруге болады. Салқын қышқылдың әрекеттік қабілеті жылы қышқылға қарағанда төмен, сондықтан оны қабатта үлкен қашықтыққа айдауға болады.

Әрбір ұңғыны қышқылмен өңдеу технологиясын қабат жағдайларын ескере отырып таңдау керек. Еруі қиын жыныстарда реакция жылдамдығын арттыру керек (мысалы, қышқылды қыздыру жолымен), ал, жақсы еритін карбонатты жыныстарда қабат қысымының реакциясын төмендететін фактор екендігіне қарамастан кейбір жағдайларда қышқыл әрекетті күйде қабатқа терең бойлауы үшін оның әсерін төмендеткен дұрыс. Реакцияны арнайы реагенттер-баяулатқыштар көмегімен баяулатуға болады. Бұл кезде қышқылды айдау жылдамдығы барынша жоғары болуы керек.

Қышқылмен өңдеу ұңғыны пайдаланудың бастапқы кезеңінде тиімді, өйткені бұл кезеңде реакцияны баяулататын қабат қысымы жоғары және реакция өнімдерін айдан шығару үшін қабат пен түп арасындағы қысым айырмасын үлкен етіп жасауға жағдай бар.

Ұңғыларды тұзқышқылды өңдеуге қолданылатын реагенттер. Тұзқышқылының жабдықтар металына әсерін төмендету мақсатында оларға ингибиторлар деп аталатын арнайы заттар қосады. Ингибиторлардың қорғау қасиеттері олардың молекулалары мен иондарының немесе коллоидтық бөлшектерінің адсорбциясы нәтижесінде металдың катодты бөліктерінде сутек молекулаларының металмен жанасуына және электролит сутегінің ионының разрядталуына кедергі келтіретін оң зарядталған қабат қалыптасады, бұл қышқылдың темірді ерітуін тоқтатады.

Ингибиторлар ретінде катапин-А, марвелан-К(0), уротропинді И-1-А ингибиторы, В-2 ингибиторы қолданылады. Мысалы, катапин-А қышқыл ерітіндісінің 0,1%-н құрағанда соңғысының коррозиялық әрекеттілігі 55-65 есе төмендейді.

Коррозия ингибиторы ретінде қолданылатын реагентті қышқылдың қабатпен реакциясы жылдамдығын өзгерту қажетінен қабат темературасына байланысты таңдап алады. Мысалы, құрамында И-1-А бар ингибаторды 13⁰С-ге дейінгі қабат қызуында қолдануға болады.

Сондай-ақ жұмыс ерітісіне қышқылдың жалпы көлемінің 4-5% сірке қышқылын қосуға болады. Ол бейтараптану реакциясын баяулатады және қуысты кеңістікте темір тотығының гидратты тұнбасының түсуінің алдын алады.

Қышқылдар мен жыныстардың өзара әсерінің өнімдері ұңғыны меңгеру үрдісінде қабаттан шығарылуы керек. Бұл үрдісті жеңілдету үшін қышқылды дайындау кезінде оған жеделдеткіш деп аталатын зат қосылады. Бұл реакция өнімдерінің беттік керілуін төмендететін беттік әрекеттік заттар (БӘЗ). Кеуекті арналар қабырғаларында адсорбцияланып, жеделдеткіштер жыныс бөлшектерінен судың бөлінуіне жәрдемдеседі және олардың мұнаймен шайылуы мен реакция өнімдерінің қабаттан шығарылу жағдайын жақсартады.

Мұнай ұңғыларын өңдегенде жеделдеткіштер ретінде қабат гидрофобтағыштары және реакция өнімдерімен шекарадағы беттік керілуді төмендеткіштер болып табылатын катионактивті беттік әрекеттік заттар (БӘЗ) – каталин-А, марвелан-К (0) қолданылады. Айдау ұңғыларында гидрофильдгіш ОП-10, ОП-7 БӘЗ-ын қолданған дұрыс.

Қабатты сұйықпен (гидро) жару. Қабатты гидравликалық жару ұңғылардың түп маңы (ҰТА) аймағына әсер етудің тиімді құралы. Ұңғыларды меңгергенде бұл әдісті мұнай және газ кен орындарының өнімділігін арттыру үшін, айдау ұнғыларының жұту қабілетін көбейтуге, қабат суларын бөлектеуге және т. с. с. қолданады.

Қабатты гидрожару үрдісінің мақсаты түп маңы аймағының жыныстарында ұңғыға айдалатын сұйық қысымы әсерімен жасанды жарықтар жасау мен бұрынғы жарықтарды кеңейту болып табылады. Қабат жыныстарында қысым көтерілгенде жаңа жарықтар қалыптасады және бұрынғылары ашылады немесе кеңейеді. Бұл жарықтар жүйесі ұңғыны түптен қашықтықта жатқан қабаттың өнімді аймақтарымен байланыстырады. Қысым төмендегенде жарықтар бітеліп қалмауы үшін оларға ұнғыға айдалатын сұйыққа қосып құм айдайды, жарықтар радиусы ондаған метрлерге жетеді.

Гидрожарудан кейін ұңғы шығымдарын бірнеше ондаған есеге артатынын кәсіпшілік тәжерибесі көрсетті. Қабатты сүзілетін сұйықпен жарғанда, жарықтардың қалыптасу механизмі былай болады. Ұңғыда сорап агрегаттарымен тудырылатын қысымдағы жару сұйығы алдымен жоғары өткізгішті аймақтарда сүзіледі. Бұл кезде тік бағыттығы қабатшаларда қысым айырмасы пайда болады, өйткені өткізгіштігі жоғары қабатшалардағы қысым өткізгіштігі аз немесе тіптен өткізбейтін қабатшалардағы қысымға қарағанда жоғары болады. Нәтижесінде өткізгіш қабаттың жабыны мен табанына жарушы күштер әсері басталады да, жоғары тұрған жыныстар деформацияға ұшырайды және қабатшалар шектерінде көлбеу жарықтар пайда болады.

Сүзілмейтін сұйықпен жарғанда, қабатты жару механизмі қалың қабырғалы ыдыстарды жару механизміне ұқсас болады және бұл үшін жоғары қысым керек. Бұл кезде қалыптасатын жарықтардың бағыты әдетте тік немесе қиғаш болады. Сүзілетін сұйықпен жарғанда жару қысымы әдетте сүзілмейтін сұйыққа қарағанда біршама төмен, өйткені соңғы жағдайдажару механизмі қалың қабырғалы ыдысты жару механизміне ұқсас келеді. Қабатқа өткен сүзілетін сұйық сұйықпен жанасу ауданының үлкендігі арқасында сүзілмейтін сұйықпен қабатты жаруда қажетті қысымнан біршама төмен қысымда да жаруға жеткілікті күш түсіре алады. Бірақ бұл кезде жару сұйығының көп шығыны және сорап агрегаттарының үлкен саны талап етіледі.

Қабат жағдайларында жару сұйығының тұтқырлығы өткізгіштікке байланысты 0,05-0,5 Па*с деп есептеледі. Іс жүзінде жару қысымы тау қысымынан көбіне төмен екені анықталды.

Тау қысымынан аз қысымда көлбеу жарықтардың қалыптасуын ғалымдар ұңғыны бұрғылау үрдісінде қимада кездескен саздар мен сазды жыныстардың майысу деформациясы нәтижесінде болады деп түсіндіреді. Саздар ашылғаннан кейін үстіне басқан жыныстар салмағы әсерінен ұңғыға ағады деп болжалады. Бұл майысу деформациясы аймағындағы қабаттарда «жеңілдету күмбездерінің» пайда болуына соқтырады, нәтижесінде ұңғыға жақын жердегі тау қысымы қабаттың ұңғыдан қашық жатқан бөліктеріне қарағанда төмен болады. Кәсіпшілік практикасында көбіне ұңғылар түбіндегі жару қысымы былай екендігі анықталған:

Р_ж = (1,5-2,5)Н/100 , МПа

(мұндағы: Н – ұнғы тереңдігі, м.)

Газды қабаттарды жарғанда, қабатқа тұтқыр мұнайды енгізген қолайсыз, себебі оларды газ қабатының қуыстарынан шығару қиын. Мұндай қабаттарды сумен жаруға болады, бірақ бұл кезде оны ұңғыға айдау қарқыны жоғары болуы керек (100-120 дм³/с және жоғары).

Құмтасығышсұйық құмды аспалы күйде ұстап тұру керек. Бұған оның тұтқырлығын көтеру арқылы қол жеткізіледі. Кейде құмтасығышсұйық тұтқырлығы 1 Па*с дейін жетеді.

Соңғы кезде қабаттарды гидрожаруға ең тиімдісі тұтқырлығы аз сүзілетінсұйық деп саналады, өйткені қабат бұл кезде бөтен заттармен ластанбайды, ал оларды құбырлармен айдау қысымы жоғары емес. Бұл жағдайда түптегі қысым тез өседі және жарық пайда болғаннан кейін де жоғары деңгейде сақталады, нәтижесінде жарықтар жақсы ашылады және құммен толтырылады.

Қабаттарды жару кезінде, тұтқырлықтың көтерілуі де, сұйықтардың сүзгіштігінің азаюы сияқты оларға сәйкес қосындылар еңгізу арқылы болады. Қабаттарды жару кезінде, қолданылатын көмірсутекті сұйықтар үшін қоюлатқыштар болып органикалық қышқылдардың тұздары, мұнайлардың жоғары молекулалық және коллоидтық ерітінділері (мысалы, мұнай гудроны және мұнай өңдеудің басқа да қалдықтары) табылады.

Карбонаттық коллекторларды жарғанда қолданылатын кейбір мұнайлардың, керосин-қышқылды және мұнайқышқылды эмулсияларының тұтқырлығы едәуір және құмтасығыштық қабілеті жоғары. Оны, сұйықтар мұнай ұңғыларында қабаттарды жарғанда, жару сұйығы және құмтасығыш-сұйық ретінде қолданылуда.

Су айдау ұңғыларында қабаттарды жаруға көмірсутек негізді жару сұйықтары мен құмтасығышсұйықтарды қолдану судың көмірсутектермен қоспасы түзілуі нәтижесінде жыныстар өткізгіштігінің су үшін айдау ұңғыларын қоюлатылған сумен жарады. Қоюлату үшін сульфит-спирт бардасы (ССБ) және т.б. суда жақсы еритін туынды целлюлюзалар қолданылады.

Жарықтарды толтыруға арналған құм келесі талаптарды қанағаттандыру керек:

• берік құм жастықтарын қалыптастыруы және қысымға шыдамалы болуы керек;

• сыртқы қысым әсерінде жоғары өткізгіштікті сақтау керек.

Ірі түйіршікті, жақсы жұмырланған және механикалық беріктігі жоғары, гранулометриялық құрамы біртекті құм бұл талаптарды қанағаттандыра алады. Түйіршіктер өлшемдері 0,5-1,0 мм. таза кварц құмы ең көп қолданысқа ие. Терең ұңғыларда құм орнына арнайы түйіршікті материал (корунд) қолданылады.

Нег.: 1. [302-316], 2. [188-200], 3. [234-240]

Қос.: 7. [406-425]

Бақылау сұрақтары:

1. Ұңғының түп маңы аймағына ықпал ету әдісін таңдау неге байланысты?

2. Қандай қабаттарда, ұңғы түп маңы аймағын химиялық әдіспен өңдеу қажет?

3. Қандай қабаттарда, ұңғы түп маңы аймағын механикалық әдіспен өңдеу қажет?

4. Қабатты гидрожару үрдісінің мәні не де?

5. Гидрожару ұрдісі қанша кезеңнен тұрады?

6. Қандай жару сұйық түрлерін қолданады?

7. Қандай ұңғыларда көмірсутек негізді жару сұйықтарды қолданады?

№13-дәріс. Мұнай мен газды кәсіпшілікте жинау және дайындау

Мұнай ұңғыларының өнімі – мұнай, газ және жерасты қабатының суынан тұрады. Мұнай мен судың қуатты араласуынан қоспа эмульсия түзіледі. Судың өте ұсақ тамшылары мұнай ішінде араласып жүретіндіктен, олар бір-бірімен қосылып, тұнбаға түспейді.

Газ ұңғыларының өнімінде газдан басқа су тамшылары мен буы, ал газконденсат ұнғыларында мұнымен қоса, сұйық көмірсутектері де кездеседі. Газ бен сұйықтан басқа механикалық қоспалар да болады, олар жер асты қабатынан бірге шыққан құм мен саз балшық түйіршіктері.

Мұнай мен газды жинау, тасымалдау, бір-бірінен ажырату үшін сол сияқты бөтен қоспалардан бөліп алу үшін, мұнай өндірісі территориясында құбыр жүйелері, аспаптар, ғимараттар салынады. Олар төмендегідей қызметтер атқарады:

• ұңғы өнімдерін жинау және өлшеу;

• мұнайдан газды айыру;

• мұнай мен газды судан және механикалық қоспалардан бөліп алу;

• мұнайды жинау және өлшеу қондырғыларынан резервуарлар паркіне, ал газды компрессорлық стансияларға немесе газ тарату тораптарына тасу;

• мұнайды сусыздандыру, кейде тұзсыздандыру мен тұндыру, оны тұрақтандыру, яғни одан көмірсутектерін шығару;

• газ құрамынан керексіз қоспаларды шығарып алу;

• мұнай мен газ өндіруді есепке алу және оларды көлік ұйымдарына табыс ету (өткізу).

Мұнай мен газ жинауда, тасымалдауда, өңдеуде белгілі бір үлгі жоқ. Жергілікті жағдайларға байланысты өзгеріп отырады, яғни кәсіпшіліктің географиялық орнына, ұңғылардың ара қашықтығына, өндірістің көлеміне, ұңғыларды пайдалану әдісіне, мұнайдың сапасына, оның сулылығына қарай үлгілер өзгеріп отырады.

Дегенмен, қазіргі жинау, тасымалдау, өңдеу үлгілері негізгі бір ортақ ережелерге – жеңіл фракциялардың ұшып кетпеуінен сақтандыру, мұнайдың атмосферамен жанасуын қадағалау, мұнайдан су мен газ және механикалық қоспалардың неғұрлым толық бөлінуін қамтамасыз етуіне сәйкес келу керек.

Бұл ережелерге белгілі бір аудандағы бір немесе бірнеше кен орындарға қызмет ететін мұнай жинаушы пункттерінде орталықтандырылған көпсатылы айырғышы бар арынды жүйелер сай келеді. Мұндай жүйесі бойынша ұңғы өнімдері мұнай сағасындағы қысым (0,6-дан 1,0 МПа және жоғары) әсерімен топтап өлшейтін айырғыш қондырғысы (ТӨАҚ) арқылы жинағыш коллекторға бағытталады, онан кейін мұнайды дайындау қондырғысымен (МДҚ), товар паркімен (ТП), кейде газ өңдеу зауытымен бір территорияда орналасқан орталықтандырылған айырғыш қондырғыға (ОАҚ) келіп түседі. ОАҚ-да үш немесе төрт сатыдан өтеді. Газ І сатыдағы айырғыштан өтіп, суытылғаннан кейін газ құбырына немесе тұтыну орындарына өз қысымымен жетеді, ал кейінгі сатыдан шыққан газ құбыр арқылы газ өңдеу зауытына (ГӨЗ) жеткізіледі.

1 суретте мұнай мен газды кәсіпшілік жолмен жинау үлгісінің бірі келтірілген, Бұл үлгіде болған жағдайда, мұнайды пайдалану мен кен орындарын игеру жағдайларына қарай өзгертуге немесе бейімдеуге болады. Мысалы, оны суланған және сусыз мұнайларды, сапасы әр түрлі мұнайдарды жинап, жеке каналдармен жіберуге болады немесе газды дайындайтын қондырғыларды қолданып, ұнғыларды газлифтілі тәсілінде пайдалануға болады және т.б. Үлгі бойынша, мұнай ұңғыдан 1, мұнай мен газ шығымын жеке өлшейтін топтама қондырғысына 2, құбыр арқылы бағытталады. Бір ұңғының шығымын өлшеу үшін, өзге ұңғылардың өнімдерін басқа айналып кететін құбырлар арқылы жинағыш коллекторға жіберіледі, одан әрі мұнай мен газдың қоспасы айырғыш қондырғыға 3 немесе сораппен сығу стансияларына (ССС-ға) бағытталады. Соңғы айырғыштарға мұнайды жеткізу үшін қысым жеткіліксіз болғанда ғана ССС қолданылады.