Мұнай кен орындарын игеру режимдері

Қабат бойынша сұйықты ұңғыманың түп аумағына (өте төмен қысым нүктесіне) жеткізу қабат энергиясының есебінен жүзеге асады. Қабат қысымының әсерінен сұйық сығылған күйде болады. Кен орнын пайдалану барысында, әдетте қабаттағы қысым төмендеп отырады. Сондықтан қабаттағы мұнай қорын, қабат қысымы төмендеп, қажетті қысымды ұстап тұруға мүмкін болмай қалғанға дейін алудың маңызы бар.

Қабаттағы қысымның өзгеруіне тұрақты тексеру жасалып отырады және оның тез өзгеруі кезінде кен орнына әсер етудің қолдан жасалған әдістерін, яғни оның ішінде қабаттық қысымды ұстап тұру әдістері қолданылады. Қабаттың энергетикалық қорын сипаттайтын, қабат қысымының төмендеу қарқындылығы, кен орнын игеру жобасымен себепші болатын мұнай, газ және су қабатындағы сұйықты алу қарқындылығына және кен орнын игеру барысында қабаттық қысымды ұстап тұру жүзеге асырыла ма, жоқпа соған байланысты. Бұл қолдан жасалған факторлар. Екінші жағынан, қабаттағы энергия қоры, бастапқы қабаттық қысым шамасы және оның төмендеу қарқындылығы кен орнының табиғи - жаратылыс факторларына да байланысты болады. Оларға :

§ кеңейту энергиясы кен орнын игеру кезінде пайдаланылатын газды шапканың бар болуы;

§ қабат жүйесінде серпімді энергияның бар болуы;

§ кеңейту энергиясы қабаттағы сұйық және газдардың ұңғыма түбіне жылжуын келтіретін мұнайда ерітілген газ құрамының бар болуы;

§ игеру кешенін қабаттағы нұсқа сыртынан сумен тұрақты қоректендіру көзінің бар болуы және оны сумен алынған мұнайдың орнын толтыру қарқындылығы;

§ құлау бұрышы үлкен қабаттағы мұнайды ығыстыруға тиімді ықпал жасайтын гравитациялық факторлар.

Табиғи жағдаймен айқындалатын, көрсетілген факторлар, кен орнын қалыптастыру процесімен байланысты.

Пайдалану және су айдау ұңғымалары жүйесімен су айдау кезінде кеуекті қабатта байқалатын процестерді анықтайтын барлық табиғи және қолдан жасалған факторлардың жиынтығын қабат режимі деп атау қабылданған және ол келесі бес режимге бөлінеді:

- су арынды режим (табиғи және қолдан жасалынған);

- серпімді режим;

- газ арынды режим (газ шапкалы режим);

- ерітілген газ режимі;

- гравитациялық режим.

Ұңғымадан сұйық алудың технологиялық нормалары - шектеулі рұқсат етілген динамикалық түптік қысымдар, өндірудің гидродинамикалық көрсеткіштерін болжауға, сұйық және газды өндіру көлемін анықтауға, ұңғымалардың сулану барысын есептеуге арналған математикалық амалдарды таңдау, сонымен бірге мұнай берудің мейлінше мүмкін ақырғы коэффициентіне қол жеткізу үшін игеру кезінде қажетті кен орнына әсер ету шараларын дұрыс бағалауға байланысты.

Алайда кен орнының тәртібін анықтау оңай емес, себебі кейбір жағдайларда режимді анықтайтын көптеген факторлар бір мезгілде байқалады.

Су арынды режимде мұнайдың сүзілуі жердің бетіндегі еріген қардың немесе жаңбыр суы есебінен немесе су айдау ұңғымалар жүйесі арқылы суды үздіксіз айдау есебінен тұрақты қоректенуі бар шектері немесе нұсқа сыртындағы судың арыны әсерінен өтеді (2.1-сурет).

Су арынды режимнің пайда болу шарты:

Мұндағы - орташа қабаттық қысым;

- қанығу қысымы.

2.1-сурет. Геологиялық жағдайдағы табиғи суарынды режимнің үлгісі.

1 - мұнай қабаты; 2 - гидродинамикалық өткізгіш қабат; 3 - қоректендіру аумағы; 4 - өндіру ұңғымалары.

Бұл шартта қабатта еркін газ болмайды, тек мұнай немесе мұнайлы су сүзіледі. Өткізгіш қабат мұнай алу аймағының табиғи су көзі ретінде өзен арнасы қызметін атқаратын қоректену аймағымен гидродинамикалық байланысты қамтамасыз етеді. Қатпарлар құрылу барысы нәтижесінде кеуекті және өткізгіш қабаттар арқылы мұнай алу кезінде қабатты сумен үздіксіз қоректендіру, өтетін өзен арнасы ауданында жоғарғы қабатқа шығуға жол ашуы мүмкін.

Мұнайдың су арынды режимі кезінде оның нұсқа сыртындағы немесе ұңғымамен айдалатын сумен орын ауысуы қатар жүреді, бұл уақыт ішіндегі ұңғыма өнімінің, қабат қысымы мен газ факторының тұрақтылығын түсіндіреді (2.2-сурет).

2.2-сурет. Суарынды режим кезіндегі кеніштің игеру көрсеткіштерінің қисықтары.

1 - қабат қысымы; 2 - мұнай өндіру; 3 - газ факторы; 4 - суды өндіру.

Газ факторының тұрақтылығы кезінде қабатта газ бөліну болмайтындығына байланысты, әрбір тонна мұнаймен бірге онда қабаттық жағдай кезінде еріген газ мөлшері ғана өндіріледі. Ұңғымалардың сумен толтырылуы салыстырмалы түрде тез өтеді. Алайда қабаттың қатты қатпарлы, біркелкі болмауы кезінде ұңғымалардың сумен толтырылуы белгілі уақытқа созылуы мүмкін, себебі өткізгіштігі жақсы қатпарлар бойымен қабаттағы су ұңғыма түбіне тез өтеді де, ал нашар өткізетін қатпарлар бойымен жәй өтеді. Су арынды режим кезінде мұнайды ығыстыру тез өтеді, әрі мұнай беру коэффициенті өте жоғары болады. Бұл режим теориялық жағынан толық зерттелген. Қазіргі уақытта барлық мұнай өндіретін кен орындары мұнайдың 80% мөлшерін су арынды режим жағдайында өндіреді.

Серпімді режим кезінде мұнайдың ығыстырылуы, мұнай кенішін қоршап тұрған су мен қабат қаңқасы әсерінен мұнайдың өзінің серпімділік кеңеюі әсерімен жүзеге асады. Бұл режимнің қолданылуының міндетті шарты қанығу қысымынан қабаттағы қысымның жоғары болуы болып табылады. Қабат жабық, бірақ оның серпімді энергиясы мұнайдың негізгі қорларын алу үшін жеткілікті түрде өте үлкен болуы тиіс.

Ортаның серпімділігінің көлемді коэффициенті бірлік қысымның өзгеруі кезінде осы көлем өзгеретін осы ортаның бастапқы көлемінің үлесі ретінде анықталады, яғни

Мұндағы - көлемнің ұлғаюы (серпімді кеңеюі есебінен),

- қысымның ұлғаюы,

- ортаның бастапқы көлемі.

Қысымның төмендеуіне көлемнің ұлғаюы сәйкес келетіндіктен, алдына теріс таңба қойылады. Кеуекті қабаттың қатты қаңқасы ішкі қысымның өзгеріп кеуекті ортадағы қысымның азаюы кезінде қабат жабындысының өз бөлшектерінің шөгу көлемінің өзгеруі салдарынан түрі өзгереді, бұл кеуектіліктің азаюына және сұйықтың қосымша ығыстырылуына әкеліп соғады.

Тәжірибелік мәліметтерден белгілісі:

Су үшін

Мұнай үшін

Тау жынысы үшін

Серпімді режимнің қолданылуына қолайлы жағдай тудыратын геологиялық шарттар:

- тұрақты қоректенуі жоқ, жабық кен орны;

- мұнайлылық нұсқасы шетте тұрған, мол суға қаныққан аймақ;

- газды шапкасының жоқтығы;

- қабаттың мұнайға қаныққан бөлігінің нұсқа сыртындағы аймақпен тиімді гидродинамикалық байланысының бар болуы;

- қабаттық қысымның қанығу қысымынан жоғары болуы.

Газ шапкалы режимде қабаттағы энергия көзі болып геологиялық жағдайда газ шапкасында шоғырланған газдың серпімділігі табылады. Бұл үшін кен орны жағалай өткізбейтін жыныстармен немесе тектоникалық бұзылулармен оқшауланған болуы қажет. Егер нұсқа сыртында су болса, онда ол белсенді болмауы керек. Мұнай кеніші газды шапкасымен байланыста болуы тиіс. Мұндай шарттарда бастапқы қабаттық қысым қанығу қысымына тең болады, себебі кен орнын дренаждау газды шапканың үздіксіз кеңеюі кезінде өтеді және мұнай әрдайым газбен байланыста болады. Мұндай кен орнын игеру кезінде орташа қабаттық қысымның өзгеру қарқындылығы игеру қарқындылығына және газ шапкасының көлемдік қатынасына және кеніштің мұнайға қанығу бөлігіне байланысты әр түрлі болуы мүмкін.

Еріген газ режиміндемұнай кенішін үздіксіз мұнайдан газды айырумен және оның еркін күйге көшуімен, осының есебінен мұнай-газ қоспасының ұлғаюымен және осы қоспаның төмендетілген қысым нүктелерінде (ұңғыма түбінде) сүзілуі болады. Бұл режим кезінде қабаттық энергия көзі мұнай-газ қоспасының серпімділігі болып табылады.

Еріген газ режимінің пайда болу шарттары:

- (қабат қысымы қанығу қысымынан кіші);

- нұсқа сыртындағы судың жоқ болуы немесе белсенді емес судың

нұсқа сыртында болуы;

- газ шапкасының жоқ болуы;

- геологиялық кеніш жабық болуы керек.

Осындай жағдайларда қабаттағы энергия қабаттың мұнайға қаныққан бөлігінің барлық көлемінде біркелкі бөлінген болады. Мұндай режимде кен орнының алаңы бойынша ұңғымалардың біркелкі орналасу тәртібі заңды.

Еріген режим жағдайында кен орнындағы орташа қабаттық қысымның өзгеру заңдарын қарастырамыз және келесі шартты қабылдаймыз [1]:

(бастапқы қабаттық қысым қанығу қысымына тең);

Р_нач -дан Р-ға дейін қысымның өзгеруі кезінде Генридің еріген газдың сызықтық заңы орындалады деп есептеп қысым төмендеген кезде V_н - мұнай көлемінен бөлініп шыққан газ көлемін анықтауға болады.

мұндағы: - стандартты жағдайға келтірілген еру коэффициенті;

V - стандартты жағдайға келтірілген бөлінген газ көлемі.

Еріген газ режимі қабаттағы қысымның тез төмендеуімен және өндірудің белгілі сатысында шарықтау шегіне жететін, ал одан кейін жалпы түгесілуі мен кен орнының толық газсыздануы нәтижесінде төмендей бастайтын газ факторының ұлғаюымен сипатталады. Режим мұнай беру коэффициентінің өте төмендігімен ерекшеленеді, кей жағдайларда оның мәні 0,25-ке тең болады. Кен орнына қолдан әсер етпесе онда бұл режим тиімсіз. Алайда игерудің алғашқы кезеңдерінде ұңғымалар аз уақыт болса да фонтанды әдіспен игеріледі. Еріген газ режимі жағдайында кен орнын игерген кезде (қолдан әсер етпеген жағдайда) ұңғыма өнімінде су болмайды.

Гравитациялық режимі – деп, ұңғыма түбіне сұйықтың сүзілуі «еркін жоғарғы беттің» бар кезінде өтетін режимді атайды.

Еркін жоғарғы бет – деп, қысым барлық нүктелерде тұрақты болып қалатын сүзілудің қозғалмалы жағдайында пайда болатын сүзілуші сұйықтың бетін немесе мұнай-газ түйіскен шекараны атайды. Бұл режимді кейде қысымсыз деп атайды, дегенмен бұл дәл айтылған пікір емес. Гравитациялық режим кез-келген кен орнында оны игерудің соңғы сатысында еріген газ режимінің табиғи жалғасы ретінде пайда болуы мүмкін.

Анықтамадан байқағанымыздай, егер ұңғыманың құбыр сыртындағы кеңістігінде атмосфералық қысым болса, онда бұл қысым қабаттың мұнайға қаныққан немесе газға қаныққан бөліктерін бөліп тұратын бос орынның барлық бос кеңістігінде қалыптасады және ұңғымаға сұйықтың сүзіліп келуі қабаттың алыстатылған бөлігіндегі сұйық деңгейінің айырмашылығы ықпалымен немесе тікелей ұңғыманың қабырғасында өтеді. Ұңғыманың құбыр аралық кеңістігіндегі шамадан тыс қысым кезінде сұйықтың сүзілуі бұрынғысынша сұйық деңгейінің айырмашылығы әсерімен жүзеге асады, яғни бұл қысым барлық бос кеңістікте қалыптасады.

Көлденең қабаттарда бұл режимнің тиімділігі өте аз. Ұңғымалардың өнімі өте төмен, бірақ тұрақты өніммен сипатталады.