Абатты гидравликалық жарудың жүзеге асырылуы

Қабаттың өткізгіштігін және мұнайдың ұңғымаға ағуын жоғарылатуға тек ұңғыманың түп аймағын шайырдан және парафиннен тазалау немесе сұйық тұтқырлығын төмендету ғана емес, сонымен қатар қабат коллекторының құрылымын өзгерту арқылы да қол жеткізуге болады. Ол үшін қабат коллекторына механикалық әдіспен әсер ету әдістерін қолданамыз.

Механикалық әдіске қабатты сұйықпен жару әдісі жатады.

Қабатты сұйықпен жару мұнай қабаттарының біркелкісіз құрылымдарына және оларды қабатқа айдалатын сұйық қысымы әсерімен бөлуге негізделген.

Қабатты гидравликалық жарудың технологиясы:

Гидравликалық жару әдісі келесі ұңғымаларда қолданылады:

- өнімділігі аз ұңғымаларда;

- қабат қысымы жоғары, өткізгіштігі төмен коллектордағы ұңғымаларда;

- түп аймағы ластанған ұңғымаларда;

- аз айдайтын айдау ұңғымаларда;

- жұтылу аралығын кеңейтуші айдау ұңғымаларда.

Гидравликалық жарудың мақсаты мен міндеттері:

Қабатты сұйықпен жару кезінде төмендегі тапсырмалар орындалуы керек:

а) Жарықшалар салу:жарықшалардың түзілуі қабат құрамына сәйкес келетін сұйықты қабаттың жұтылу жылдамдығына айдау арқылы жүзеге асады. Сұйықтың жылдамдығы тау жыныстарында ішкі кернеуі жоғарылағанша жүреді. Содан қабатта жарықшалар түзіледі.

б) Жарықшаларды ашық күйде сақтау:қабатта жарықшалар түзіле бастаған уақытта, сұйықтың құрамына жарықты айыратын материалдар (проппант – қарапайым құм) қосамыз, жарықшаға сұйықты тасымалдауға арналған. Сұйықпен жару процесінен кейін қысым азайып проппант жарықшаларды ашық күйде сақтап қалып, қабатта сұйықтың өткізгіштігін жақсартады.

в) Жару сұйығын тазарту: ұңғымада өндіру процессін бастамас бұрын, ұңғымалардағы жару сұйығын тазалауымыз қажет. Оны жоюдың қиындығы, қолданылатын сұйықтың сипаттамасына, қабат қысымына және сұйықты жару бойынша қабаттың салыстырмалы өткізгіштігіне байланысты болады. Жару сұйығын жоюдың маңыздылығы, салыстырмалы өткізгіштікті төмендету кезінде, ол сұйықтың ағу жолында кедергі жасауы мүмкін.

г) Қабаттың өнімділігін жоғарылату:процесті жобалауды бастамас бұрын оның экономикалық тиімділігіне толық талдау жүргізу керек.

Гидрожаруды техникалық жарамсыз ұңғымаларда және сулы нұсқа немесе газ шапкасына жақын орналасқан ұңғымаларында қолданбаған дұрыс. Жұмысты бастар алдында ұңғыма түбін жуып, тазалап алады. Басқа жағдайларда қабаттағы сұйықтың сүзілу қасиетін жақсарту мақсатында ұңғымада тұзқышқылды өңдеу және қосымша перфорациялау операциялары жүргізіледі. Бұл шаралар жару қысымын төмендетіп, оның тиімділігін жоғарылатады. Аса тиімді нәтижені гидроқұмағынды перфорациясы береді.

Тазалудан кейін, игеру кезінде қысымды жоғалтудан сақтау үшін ұңғымаға СКҚ-лар түсіріледі. Шегендеу құбырларын берілген жоғарғы қысымдардан сақтау үшін кейде пакерлер орнатылады. Жоғары қысымды гидрожару кезінде пакерге астынан өте көп күштер әсер етеді. Пакердің ығысып кетпеуі үшін тізбекте пакерден сәл жоғарырақ гидравликалық якорлар орнатылады.

Құбыр, пакер, якорь түсіріліп болғаннан соң ұңғыма сағасында тізбек басы орнатылып, оған айдау үшін сорапты агрегат жалғанады.

Алғашқыда жару сұйығын сорапты агрегат арқылы айдайды. Айдау барысында қысым жайлап жоғарылай береді. Түп аймағында қысым арнайы бір шамаға ие болған сәтінде қабат жарылып, ойықтар пайда болады. Жарылу моменті манометрлердегі қысым көрсеткіштерінің күрт құлауынан анықталады. Жару қысымы әсерінен кейбір ұңғымалардың сағасында айдау сұйығы біршама өседі. Қабатты сұйықпен жарудан кейін құм тасушы сұйығын айдау басталады.

Аса тиімді нәтиже жоғары жылдамдықпен айдағанда болады. Содан кейін қабатқа сұйықты игеру сұйығымен айдайды. Оның қысымы да, жылдамдығы да ең жоғарғы мәнде болады. Игеру сұйығы мұнай ұңғымасында мұнай, ал айдау ұңғымасында су болып табылады. Игеру процесінен кейін сағаны жауып, ұңғыманы тоқтатады. Осыдан кейін ұңғыманы жауып, топырақтардан тазалап оны меңгеруге кіріседі.

Қабатты гидравликалық жару, осы облыста жүргізілген эксперименталды зерттеулері, кен орынды игеру және пайдалануда әртүрлі технологиялық және оның кең теориялық жүйелерін тапты.

Мұнай қабатының геомеханикалық және пайдалану сипаттамасына байланысты, немесе бөлек өнімді қабаттар үшін, одан басқа өнімді қабаттың рентабельді технологиялық жүйесіне байланысты қабатты гидравликалық жару әдісінің бір түрі таңдалады. Қабатты гидравликалық жару түрлері бағытымен және оның санымен анықталады. Бағыты – ол ойықтардың көлденең немесе тік болуы, ал ойық саны өте көп.

Бұдан басқа гидрожарудың келесі түрлері бар: магниймен гидравликалық жару, құмағынды перфорация мен біріктірілген гидравликалық жару, қышқылды пайдаланып ойыққа құм айдамай көп сатылы жару.

Бұл технологиялық процестерді Оңтүстік Торғай ойпатында орналасқан Арысқұм, Құмкөл және т.б. кеніштерінде «ТРАЙКАН УЭЛ СЕРВИС КАЗАХСТАН ЛИМИТЕД» компаниясы жүзеге асырған. Әрқайсысының қуаты 1500ат күшіне тең болатын жоғары арында сораптар трейлерге бекітілген. Қуаты 2000 ат күшіне тең сорап резервте сақталып отырады (сурет 7.4).

Қабатты сұйықпен жару қондырғысының араластырғышы 50 баррельге (шамамен 8 тонна) есептелген. Проппанттарды сақтау ыдыстары жылжымалы жетекке орнықтырылған. Бұл кезде үлкен көлемдегі проппантты түсіріп алу оңайлайды. Оның көлемі 60 тонна. Көлемі 80 м³ болатын резервуарлар қозғалмалы және бір жерден екінші жерге көшуі тез, әрі оңай. Қабатты сұйықпен жаруда қажетті су көлемін қамтамасыз ету үшін үшін 3 резервуар қолданылады.

Қабатты сұйықпен жару процесін бақылайтын орталық қозғалмалы прицепке орнатылған.

7.4-сурет. Қабатты сұйықпен жару процесінің технологиялық сұлбасы

Фонтанды арматураға арналған саңылаусыздандыру жұмыстары арнайы жабдықтар көмегімен жүзеге асырылып, одан 800 тонна жұмыс агенті айдалып өтеді. Ұңғыма бойын байқап көру, өңдеу және қысыммен цементтеу үшін 146мм және 168 мм – лік пакерлер қолданылады.

Мысал ретінде қарастыратын болсақ, Арысқұм кен орнында 29 өндіруші ұңғымасының 12-де қабатты сұйықпен жару іс-шарасы жүзеге асырылған. Осы ұңғымалар бойынша түпкі аймаққа әсер етуге дейін және кейін мұнай өндірісі айырмашылығына талдау жасалған. Бұл талдау өңделген ұңғымалардың жалпы мұнай өндірісіне қабатты сұйықпен жару әдісінен келетін тиімділікті анықтау үшін орындалады.

Әрбір ұңғыма үшін өңдеуге дейін бірнеше ай бойынша орташа өнімділігі анықталып, сұйықпен жару процесінен кейін 4 апталық өндіру көлемі шамасымен салыстырылады. Осыған қоса әрбір ұңғыманың өнімділік коэффиценттері өңдеуден кейін біршамаға көбейіп, анықталған қысым айырмашылығымен бірге жалпы өндірісті болжау есептемелері жүргізілді (7.3-кесте). Ұңғымалар бойынша статикалық және түпкі қысымдар әртүрлі көздерден алынды және олардың дұрыстығы анықталды. Тереңдік манометрлер көмегімен өлшей алмайтын ұңғымалардың түптік қысымдары мен динамикалық сұйық деңгейін эхолотпен өлшеу арқылы анықталды.

7.4 – кесте. Мұнайдың өсімінің өзгеруі

Мұндай салыстырудың тағы бір түрі өңделген ұңғымаларда жалпы сұйық өндірісі және сулану көрсеткіштері параметрлерімен байланысты жүзеге асырылады. Бұл салыстыру жұмысы қабатты сұйықпен жару іс-әрекеті сулану көрсеткішіне әсерін анықтау үшін жүзеге асырылады. Салыстыру нәтижелері 7.5- кестеде келтірілген.

7.5 - кесте. Жалпы сұйық өндірісі және сулану көрсеткіштерінің өзгерісі

Жүргізілген іс-шаралардың нәтижесінде қабатты сұйықпен жару (ГРП) әдісін қолданудың тиімділігі өзінің оң нәтижесін бергендігі анықталды. Кейбір өндіруші ұңғымалардың өнімділігі 38 т/тәуліктен 66 т/тәулікке дейін өнім беріп, қабатты сұйықпен жару әдісін қолданудың нәтижесінде тиімділік 66%-ға жоғарылағандығы байқалады.

2010 жылы Арысқұм кен орнына қарасты АК-150 ұңғымасына сұйықпен жару (мини ГРП) процесі қолданылды. Процестің жүру барысы төменде көрсетілген:

Ұңғымаға 3,5 м³ көлемінде тұтқырлығы жоғары сұйық айдалады да, ұңғыма сағасы жабылады да, 0,482 тн 16/30 керамикалық проппантпен 9,3 м³ сұйық, 4,1м³ көлемде гелий 1,6м³/мин жылдамдықпен айдалады. Таза қысымды есептеу үшін қысымның төмендеуіне, жарықтың бітелу қысымына, перфорация аралығына талдау жасалынды.

Осыдан кейін қабатты сұйықпен жарудың (ГРП) негізгі процесі жүргізіледі.

Ұңғымаға концентрациясы 3,0 кг/м³ көлемі 2,9м³, 1,6м³/мин жылдамдықта қабаттағы жарықшаларды ұстап тұру үшін арнайы бекіткіш сұйық зат (сшитая подушка) айдалды. Әрі қарай М-II горизонтына (1030÷1034м) аралығында Fores Fore Prop компаниясы өндірген 16,6 м³ көлемде – 7,53 тонн 16/30 проппант айдалып, Fores RCP өндірген 2 тонн 12/18 проппант 3,5 м³ көлемде гелиймен бастырылып айдалады. Проппанттың концентрациясы 1240кг/м³ перфорация аралығында 1230 кг/м³ құрады.

Айдалған таза сұйықтың жалпы көлемі 36 м³.

Бүлінген сұйық құрамы 39,5м³.

Жалпы айдалған проппант көлемі 8000 кг.

Бақылау сұрақтары:

1. Гидравликалық жару әдісі қандай ұңғымаларда қолданылады?

2. Гидравликалық жарудың мақсаты мен міндеттері?

3. Қабатты гидравликалық жару процесін қалай бақылайды?

7.3.2. Қабатты гидравликалық жаруға арналған техникалар

Қабатты гидравликалық жаруға арналған жабдықтар: автоцистерналар, үш сұйыққа арналған (жару сұйығы, құм тасығыш, буферлік жару сұйығын айдауға арналған) үлкен қысымды сорапты агрегаттар, құм араластырғыштар, сұйықты айдауға арналған сорапты агрегаттар, манифольд, ұңғыма сағасының жабдығы, ұңғыма ішіндегі жабдықтар жиынтығы – СКҚ, пакер, якорь.

Автоцистерналар.Сұйықпен жаруға арналған автоцистерналарға қойылатын талаптар: берілген көлемдегі ыдыс (емкость), сұйық температурасын қалыпты ұстауға арналған құрылғы, сұйықты айдау сорабы болуы қажет. Автоцистерна жақсы жүк көтергіштікке ие болуы қажет және өзі жүретін немесе жетекте орналасады.

Қазіргі таңда келесі маркалы цистерналар қолданады:

ППЦ-23-5524П, АЦН-11-257, АЦН-7,5-5334, ЦР-7АП, Ап-15-5320/8350.

Ең үлкен сыйымдылықты болып ППЦ-23-5524П цистернасы табылады, ол КрАЗ-257 автокөлігінде және жарты жетекте жабдықталған цистернадан, трансмиссия мен сорапты блоктан, манифольдтан, өзіндік сору жүйесінен және басқада жабдықтардан тұрады. Бұл цистерна зиянсыз сұйықтарды тасымалдауға, сұйықпен жаруда, гидроқұмағынды перфорацияда, түп аймағын қышқылмен өндегенде сорапты агрегаттарға беруге арналған.

7.6-кесте. ППЦ-23-5524П цистернасының техникалық сипаттамасы

Сорапты агрегаттар.Сорапты агрегаттарға қойылатын талаптар: жару және буферлік сұйық автономды жетекті бір агрегатпен айдалуы қажет. Агрегат сорабы үлкен беріліске ие болуы керек және пайдалану ауданы шартында сұйықпен жару үшін жеткілікті қысым тудыру қажет.

Қысым тудыру үшін КрАЗ-257 автокөлігінде жабдықталған 4АН-700 сорапты агрегат қолданылады. Агрегат жабдығы 4АН-700 күштік қондырғыдан, 4КПм беріліс қорабынан, 4АН-700 горизонтальды үш плунжерлі сораптан, манифольдтан және басқару жүйесінен тұрады.

7.5 – сурет. ГРП 4АН-700 сорапты агрегаты:

1 - КрАЗ-257 автокөлігі; 2 – басқару кабинасы; 3 - күштік агрегат; 4 – жылдамдық коробкасы; 5 - сцепления муфтасы; 6 - сорапты агрегат; 7 - шығу манифольды; 8 – жоғары қысымды жалғау құбырлары.

4СУ-800 күштік қодырғысы көп дискалы фракциялы муфталы дизельден, ортадан тепкіш желдеткіштен, қоректену, салқындату, майлау жүйелерінен және басқада түйіндерден тұрады. Қозғалтқыш ретінде V-тәрізді, 12 цилиндрлі төрт тактылы дизель қолданады. Қозғалтқыштың ең үлкен қуаты 588 кВт.

3КПм беріліс қорабы төрт сатылы, келесі беріліс қатынастарын қамтамасыздандырады: 4,67; 3,43; 2,43; 1,94.

4Р-700 сорабы үш плунжерлі, горизонтальды, бір жақты қозғалады. Оның құрылысы, диаметрі 100мм немесе 200мм плунжермен жұмыс жасауда қарастырылған. Сонда ең үлкен беріліс 22 л/с, қысымы 21 МПа, ал ең кіші берілісі 6,3 л/с, қысымы 70 МПа.

Құмараластырғыш.Агрегат құмды тасымалдауды және құм-сұйық қоспасын дайындауды қамтамасыздандыру қажет. Агрегатта екі фракциялы – майда және үлкен құм толтыратын екі ыдыс болады. Гидрожетек автомашинаның жүргіш қозғалтқышы арқылы жұмыс жасайды.

7.6 – сурет. ЗПА құм араластырғыш агрегаты:

1 – ортадан тепкіш сорап 4ПС; 2 – ГАЗ-51 қозғалтқыштың күштік блогы; 3 – араластырғыш қондырғы; 4 - иілген шнек; 5 – құмға арналған бункер; 6 – қабылдаушы құбыр; 7 – таратушы құбыр; 8 - КрАЗ-257 автокөлігі.

Құм тығындарын және ыдыс қабырғасына құмның жағылуын болдырмайтын дірілдеткіштер жабдықталған. Дірілдеткіш жетегі пневматикалы компрессор арқылы жұмыс жасайды.

Гидрожетекті жұмыс шнегімен жабдықталған гидрожүйеде құм-сұйық қоспасы араласады. Өнімділігі 50÷75 т/сағ. қоспа қалақшалы араластырғышты аккумуляторда және құмның тұнуын болдыру үшін гидромоторларда жиналады. Аккумулятор сыйымдылығы 1÷1,5 м³. Аккумулятордан сорапты агрегатқа қоспа құм сорабымен беріледі.

4ПА агрегаты КрАЗ-257 автомашинасында жабдықталған және басқару құрылғысынан, аккумулятордан, араластырғыштан, құм берілісін реттегіштен, жұмыс шнегінен, бункерден, пневмо дірілдеткіштен, май және құм сораптарынан, құрастыру базасынан тұрады.

Манифольд агрегаттардың барлығынбір жүйеге қосуға, сұйықпен жару процесін басқаруға, бақылауға және қорғауға арналған. Манифольд блогы екі топты байланыстан тұрады – төмен және жоғары қысымды және сораптардың бірі апаттық тоқтағанда төмен қысымды желіге сұйықтың кері ағуын болдырмайтын кері клапандармен жабдықталған.

Қазіргі кезде 1БМ-700 манифольд блогы қолданылады. Ол 70 МПа-ға дейін қысымда жұмыс жасауға мүмкіндік береді.

Ұңғыма ішіндегі жабдықтар. Ұңғымада СКҚ тізбегіне пакер және якорь түсіреді. Пакер, ұңғыманың түп аймағын ұңғыма бағанасының басқа бөлігінен бөліп тұрады. Сонымен қатар пакер шегендеуші құбырлардың негізгі бөлігі жоғары қысымнан сақталады. Ұңғымада үлкен қысым болғандықтан пакерге әсер ететін өстік күш оны жылжытады. Пакердің шлипсін ұстау орнында ұстап тұруға жеткіліксіз болады. Сондықтан пакер үстіне якорь қояды.

Ұңғыма сағасының жабдығы жер бетіндегі жабдықтарды СКҚ ішімен және құбыр сыртындағы кеңістікпен қосуға арналған. Сағалық арматура диаметрі 73 мм және 89 мм құбырларды қосуға мүмкіндік береді және 70 МПа-ға дейінгі қысымға арналған. Арматура шифры 2АУ-700.