Ыманы меңгерудің түрлері

Тартание – бұл лебетканың көмегімен 16 мм-лік арқанмен түсірілетін ұңғымадан сұйықты қауға (желонка) арқылы алатын әдіс. Қауға, төменгі жағында штоктың көмегімен ашылатын клапаны бар ұзындығы 8 метр болатын құбырдан дайындалады. Қауғаның жоғарғы бөлігінде арқанға бекітуге арналған ілгіш орнатылған. Қауғаның диаметрі шегендеу құбыры диаметрінің 0,7 бөлігінен аспауы керек. Қауға бір рет түсіп-көтерілгенде 0,06 м³ көлемдегі сұйықты алып шығады. Тартание өнімділігі аз, фонтандау бола қалған жағдайда ұңғымадан қауғаны алмай сағадағы бекіткішті (задвижканы) жабу мүмкін болмайтын қорғану мүмкіндігі өте шектелген әдіс. Бірақ та ұңғыма түбінен саз-балшықты ерітінділерді немесе шөгінділерді алуда және ұңғымадағы сұйық деңгейінің өзгеруін бақылауда бұл әдіс тиімді болып табылады.

Поршендік әдісте - поршень немесе сваб арқанмен сорапты компрессорлық құбырға (СКҚ) түсіріледі. Поршень кіші диаметрлі (25÷37,5мм) төменнен жоғары ашылатын клапаны бар құбыр. Құбырдың сыртқы жақ бетінде сым тормен қапталған (3-4 дана) жұмсақ резиналы манжет бекітілген. Поршенді сұйық деңгейіне дейін түсіргенде сұйық клапан арқылы поршеннің жоғарғы бөлігіндегі кеңістігіне енеді. Жоғары көтергенде клапан жабылады, ал манжеттер жоғары бөлігіндегі сұйық бағанының қысымы есебінен СКҚ қабырғаларына сығылып, нығыздалады. Поршень бір рет көтерілгенде, сұйық деңгейінің батырылу тереңдігіне тең болатын сұйық бағанын алып шығады. Батырылу тереңдігі арқанның мықтылығына байланысты шектеледі және ол 75÷150 м тереңдіктен аспайды. Поршендік әдіс тартаниеге қарағанда 10÷15 есе өнімділігі жоғары болады.

Ұңғымадағы сұйықты жеңіл сұйыққа ауыстыру әдісі - ұңғымаға сорапты компрессорлық құбырды (СКҚ) түсіріп, ұңғыма сағасы саңылаусыздандырылған, фонтандауды болдырмайтын әдіс болып табылады. Ұңғыманы бұрғылап болғаннан кейін ішін саз балшықты ерітіндімен толтырып тастайды. Ұңғыманы сумен немесе газбен араласқанмұнаймен жуып тазалағаннан кейін, түп қысымының төмендегенін келесі шама бойынша анықтауға болады:

(4.1)

мұндағы: саз балшықты ерітіндінің тығыздығы; жуу сызығының тығыздығы; ұңғымаға түсірілген сорапты компрессорлы құбырдың ұзындығы; ұңғыманың орташа ауытқу бұрышы.

Үлкен қысымда тұрған ұңғымалар және санына байланысты меңгеруге оңай коллекторлар осындай әдіспен меңгеріледі.

(4.1) теңдеуден көрініп тұрғандай саз балшықты ерітіндіні (кг/м³) мұнайға (кг/м³) ауыстырғанда ең жоғарғы қабат қысымының төмендеуі саз балшықты ерітіндінің бағаныны тудыратын қысымның 25% мөлшерін құрайды. Осыған байланысты бұл әдістің қолдану мүмкіндігі шектеледі.

Ұңғымада сұйықты ауыстыру сорапты агрегаттардың көмегімен немесе бұрғылау сораптарының көмегімен жүргізіледі. Кейбір жағдайда, берілген кен орнының ұңғымаларын меңгеру тәжірибелері бойынша түптік қысымды әрі қарай төмендету мақсатында сұйықты алу үшін, қосымша поршенді әдісті қолданған қауіпсіз болып саналады.

Меңгерудің компрессорлық әдісі - фонтанды, жартылай фонтанды және механикаландырылған ұңғымаларды меңгеруде кеңінен қолданыс тапты. Ұңғымаға сорапты компрессорлы құбыр тізбегі түсіріледі, ал ұңғыманың сағасы фонтанды арматурамен жабдықталады. Құбыр аралық кеңістікке компрессорға жалғанған су айдау құбыры жалғанады. Газ айдау кезінде сұйық құбыраралық кеңістікте СКҚ-дың башмагына дейін және алдын-ала сәйкес келетін тереңдікке дейін дайындалған СКҚ-дағы жүргізу тесігіне дейін ығыстырылады. Газ СКҚ-ға келгеннен кейін ондаға сұйықты газдандырады. Соның нәтижесінде түптегі қысым төмендейді. Газ шығынын реттеу арқылы құбырдағы газсұйық қоспасының тығыздығын және түптегі қысымды өзгертуге болады. Түптегі қысым қабат қысымынан төмен болғанда сұйықтың ағыны басталады, және ұңғыма фонтанды немесе газлифтілі режимге ауысады. Қалыпты сұйық ағынын алғаннан кейін ұңғыма тұрақты жұмыс режиміне ауысады.

Бұл әдісті борпылдақ және тұрақты емес тау жыныстарында бұрғыланған ұңғымаларға қолдану тиімсіз. Сонымен қатар кейбір аудандарда тереңдігі 4500÷5500 м тереңдіктегі ұңғымаларды меңгеруде бұл әдісті қолдану тиімсіз болып табылады. Ұңғыманың түбінен сұйықты шығару мақсатында, қабат энергиясын мүмкіндігінше толық пайдаланып, ұңғыманы жуу мүмкіндігін жақсарту үшін СКҚ-дың башмагын жоғарғы перфорацияланған тесікке дейін түсіру керек. Терең ұңғымаларда СКҚ-дың башмагына дейін сұйықтың деңгейін жеткізу үшін, бірнеше ондаған МПа қысым керек болады. Бұл меңгеруді қиындатады. Сол себептен құбыр тізбегіне алдын-ала анықталған жүргізу тесігін жасайды. Құбыр аралық кеңістікке түсірілген сұйық деңгейі бұл тесіктерді ашады, ал айдалатын газ тесік арқылы СКҚ-ға келіп түседі де тесіктен жоғары тұрған сұйық бағанын газдандырады. Тесіктің деңгейіндегі СКҚ-дың ішіндегі қысымды Р₁ деп, белгілесек онда Р_с келесіге тең болады:

(4.2)

мұндағы: Н-түптің тереңдігі (жоғарғы перфорация тесігіне дейін); L- өткізу тесігіне дейінгі тереңдік; - ұңғыма сұйығының тығыздығы; -ұңғыманың орташа қисаю бұрышы.

Газ айдағанға дейінгі түптік қысым:

(4.3)

(4.3) теңдеуден (4.2) теңдеуін есептеу арқылы қабаттағы депрессияны табамыз:

(4.4)

Газдалған сұйықты айдау арқылы ұңғыманы меңгеру әдісінде - құбыр аралық кеңістікке сұйықпен (су мен мұнай) бірге газ қоспасын айдау арқылы жүзеге асады. Мұндай газсұйық қоспасының тығыздығы айдалатын газ бен сұйықтың салыстырмалы қатынасына тең болады. Бұл меңгеру процесінің параметрлерін реттеуді жеңілдетеді. Дегенмен газсұйық қоспасының тығыздығы таза газдың тығыздығынан үлкен болады, сол себептен бұл әдіс терең ұңғымаларды аз қысым беретін компрессорлардың көмегімен меңгеруге арналған [1].

Меңгерудің бұл әдісі үшін ұңғыма қасына жылжымалы компрессор аппаратын, сорап агрегатын, сұйыққа арналған ыдыс және айдалатын сұйыққа газды араластыруға арналған араластырғыш қондырғы орнатылады. Газсұйық қоспасын айдау кезінде үздіксіз өзгеріп отыратын қысым мен температура да жоғарыдан төмен қарай жылжиды. Бұл процесс күрделі. Бірақ та қысымның баланс теңдеуін қоспа мен шығынның орташа параметрлерімен жазуға болады.

Газсұйық қоспасын айдау кезінде сұйық ағынының құрамындағы қалқып шығатын ауа көпіршіктеріне архимед күші әсер етеді. Қалқып шығу жылдамдығы газ көпіршіктерінің көлеміне, сұйықтың тұтқырлығына және тығыздық айырмашылықтарына байланысты болады: көпіршік көлемі кіші болған сайын оның қалқып шығу жылдамдығы да аз болады. Қарапайым жағдайда бұл жылдамдық сұйықпен салыстырғанда 0,3-0,5 м/с болады. Сол себептен сұйықтың төмен жылжу жылдамдығы газдың қалқып шығу жылдамдығынан жоғары болуы керек. Олай болмаған жағдайда газ сорапты–компрессорлық құбырдың башмагына жетпей қалады да, түптегі қысым төмендемейді. Үлкен жылдамдықты алу үшін көп шығын жұмсау қажет болады. Сол себепте сұйықты сақиналы кеңістікпен емес, сорапты-компрессорлық құбырдың ішімен айдаған тиімді болады.

Ұңғыма түбіндегі ауыр шөгінділерді (саз батпақты ерітінділер, ауырлатқыштар және жыныс үгінділері) жоғары шығару үшін кері жуу қолданылады. Сол себептен жуудан кейін жүргізілетін газсұйық қоспасын айдау, ешқандай өзгеріссіз кері жуу жүйесі бойынша жүргізіледі.

Сораптағы қысым ең жоғарғы мәнге жеткенде, газсұйық қоспасын сақиналы кеңістікпен айдаған кездегі қысым теңесуін жазайық. Сорапты-компрессорлық құбыр башмакқа дейін сұйықпен, ал құбыр аралық кеңістік газсұйық қоспасымен толтырылған кездегі жағдайды қарастыралық. Дегенмен екі жүйеде газсұйық қоспасын айдау қарқыны жылдамдығымен қозғалып келеді.

Келесі мәндерді белгілейміз: а_т – сорапты компрессорлық құбырмен сұйық қозғалған кездегі үйкелуге кеткен бірлік шығын (сұйық бағанымен алынған); а_к - сақиналы кеңістікпен қозғалғандағы бірлік шығын (сұйық бағанымен алынған).

Сақиналы аралықпен кері жуу кезінде сорапты-компрессорлы құбырдың башмагындағы қысым:

(4.5)

Сорапты-компрессорлы құбырмен айдағандағы башмактағы қысым:

(4.6)

мұндағы ρ_см – сақиналы кеңістіктегі газсұйық қоспасының орташа интегралданған мәнінің тығыздығы; ρ_ж - ұңғыма сұйығының тығыздығы; L – СКҚ ұзындығы; β – тігінен алғанда ұңғыма бағанының орташа ауытқу бұрышы; Р_к – құбыр аралық кеңістікпен айдау кезіндегі ұңғыма сағасындағы қысым; Р_у – шығысындағы кері қысым; g – еркін түсу үдеуі.

Шамасы Р_т = Р_см, сол себептен, (4.5) және (4.6) теңдеулерін теңестіріп және L салыстырмалы есептеп, келесі теңдеуді аламыз:

; (4.7)

(4.7) теңдеуі процестің берілген параметрлеріндегі (ρ_ж, ρ_см, Рк, Ру, а_т, а_к) сорапты-компрессорлық құбырдың башмагын түсірудің шектелген тереңдігін анықтайды. (4.7) теңдеуін Рк салыстырмалы есептеп, сорапты-компрессорлы құбырды берілген тереңдікке түсіріп газсұйық қоспасын айдауға қажетті сағадағы қысымын аламыз:

; (4.8)

Р_у, L, ρ_ж, β мәндері белгілі. а_т, а_к және ρ_см мәндерін анықтаймыз: а_т – қарапайым құбырдағы гидравлика теңдеуімен анықталады, ал а_к және ρ_см – газсұйық қоспасының дифференциялдық теңдеуін сандық интегралдауда ЭЕМ-ді қолданып есептеу арқылы анықталады.

Ұңғыманы газдалған сұйықпен меңгеру кезінде сағаға сорапты агрегаттан араластырғыш арқылы құбыр желісімен, араластырғыштың екінші жағына компрессордың шығу желісі жалғанады. Бірінші сорап іске қосылып айналыс орнатылады. Ұңғымадағы сұйық (сазбалшықты ерітінді) жер бетінде қазылған арнайы амбарға немесе басқа ыдысқа құйылады. Ұңғыма сағасына айдалған таза сұйық (су, мұнай) келген кезде, компрессор іске қосылады, және сығылған газ дисперсті газсұйық қоспасын алу үшін араластырғышқа беріледі.

Сұйықты газсұйық қоспасымен араластырған кезде айдау қысымы жоғарылайды және газсұйық қоспасы сорапты-компрессорлы құбырдың башмагына жеткен кезде ең жоғарғы мәнге жетеді. Сорапты-компрессорлы құбырға газсұйық қоспасы берілгенде айдау қысымы төмендейді.

Ұңғымалық сораптармен меңгеруде -қабат қысымы азайған, фонтандау қауіпі жоқ кен орындарды меңгеру кезінде жобаланған тереңдіктен сұйықты өндіру үшін ұңғымалық сораптар (ШСН немесе ПЦЭН) қолданылуы мүмкін. Ұңғымадағы сұйықты сораптармен айдау кезінде түптегі қысым, қабаттан сұйықтың ағып келуі Рс < Рпл мәніне жеткенше төмендейді. Мұндай әдіс ұңғыма түбін сазбалшықты қалдықтан тазалауды ұзақ қолданбайтын кезде тиімді болып келеді. Сорапты ұңғымаға түсірмес бұрын, ұңғыма іші түбіне дейін сумен немесе мұнаймен тазаланады, содан кейін ұңғымаға сораптар түсіріледі. Қысқы уақытта ұңғымаларды сумен жуу кезінде көптеген қиындықтар туындайды.

Бақылау сұрақтары:

1. Сұйықты шақыру әдістерінің негізгі түрлері?

2. Ұңғыманы меңгерудің негізгі мақсаты?

3. Ұңғымадағы сұйықты жеңіл сұйыққа ауыстыру әдісі?

4. Ұңғыманы меңгерудегі газдалған сұйықты айдау әдісі?

5. Ұңғыманы сораптармен меңгеру әдісінің ерекшелігі?

Ыманы зерттеу