Ішкі қабаттық жану 2 page

Меңгеру ұңғының саңылаусыздандырылған сағасы болған кездегі процесс параметрлерінің үздіксіз бақылау кезінде жүреді. Сондықтан бұл әдіс ең қауіпсіз және де ол қабатқа әсер ететін едәуір депрессиясын тез арада алуға мүмкіндік береді. Бірақ та меңгерудің компрессорлы әдісі борпылдақ (рыхлый) және тұрақсыз коллекторларда бұрғыланған ұңғыларда тиімсіз болып табылады. Кейбір аймақтарда тереңдігі 4500-5500 м ұңғыларды меңгеру қажеттілігі туады, ал тереңдіктің жоғарылауы компрессорлы әдістің қолдануын шектейді.

Қабат энергиясын толық қолданып түптен сұйықты шығару үшін СКҚ башмағын жоғарғы перфорационды тесіктерге дейін түсіреді. Сұйықты СКҚ башмағына дейін ығыстыру үшін (әсіресе тереңдігі жоғары болған кезде) ондаған мегапаскаль қысым жасай алатын компрессорлар керек. Бұл меңгеруді қиындатады. Сондықтан құбырлар тізбегінде алдын-ала белгіленген тереңдікте іске қосу тесігі жасалынады (іске қосу муфталары немесе іске қосу клапандары). Құбыраралық кеңістікте түсетін сұйық деңгейі осы тесікті ашады, айдалатын газ осы тесік арқылы СКҚ-ға түсіп тесіктен жоғары сұйық бағанасын дегаздайды. Тесік деңгейіндегі СКҚ ішіндегі қысым дегаздалғаннан кейін р₁ деп белгіленсе онда түптік қысым р_с мынаған тең

(4.2)

бұл жерде Н – түптің тереңдігі; L - іске қосу тереңдігі; r₁ - ұңғылық сұйықтың тығыздығы; b - ұңғы қисықтығының орташа бұрышы.

Газды айдағанға дейін түптік қысым

(4.3)

(4.3), (4.2)-ні есептеп қабаттағы депрессияны табамыз

(4.4)

Компрессормен жасалынатын қысым жоғары болған сайын, іске қосу немесе СКҚ башмағының орналасу тереңдігі үлкен болады, яғни Dр көп болады.

Сонымен бірге L жоғарылауымен р₁ да жоғарлайды, бірақ та ол гидростатикалық қысым мөлшерінен 7-10% төмен бола алмайды. Сондықтан терең ұңғыларды меңгеру үшін жоғары қысымды жасай алатын компрессорлар керек. Сұйық деңгейін СКҚ башмағына немесе іске қосу тесігіне ығыстырған кезде құбыраралық кеңістіктегі және компрессор шығуындағы қысым максималды болады. СКҚ-дағы сұйық дегаздалған сайын р ₁ қысымы төмендейді және түптегі қысым азаяды. Сондықтан меңгеру процессін осы критикалық мезетке есептейді.

Ұңғыларды газдалған сұйықты айдау арқылы меңгеру. Ұңғыларды газдалған сұйықты айдау арқылы меңгерген кезінде құбыраралық кеңістікке таза ауа немесе газдың орнына газбен сұйықтың қоспасы айдалады. Бұл газсұйықты қоспаның тығыздығы айдалатын газбен сұйық шығындарының қатынасына тәуелді. Бұл меңгеру процессінің параметрлерін реттеуге мүмкіндік береді. Газсұйықты қоспаның тығыздығы таза газдың тығыздығынан жоғары болғандықтан, бұл терең ұңғыларды төмен қысым жасайтын компрессорлармен меңгеруге мүмкіндік береді.

Осы типті меңгеру үшін ұңғыға қозғалмалы компрессор, сұйыққа арналған ыдыстар, айдалатын сұйықтағы газды диспергерлеу (диспергирование) үшін арналған араластырғыш және сорапты агрегат әкелінеді. Айдау кезінде газсұйықты қоспа үздіксіз өзгеретін қысым және температура кезінде жоғарыдан төмен қарай қозғалады. Бұл процесс өте күрделі. Бірақ қысымдар балансының теңсіздігін қоспа және шығынның орташаланған параметрлермен жазылады.

Газсұйықты қоспаны (ГСҚ) айдаған кезде ауаның көпіршіктеріне архимед күші әсер етеді, осы күштің әсерінен олар сұйық ағыннан қалқып шығады. Әдетте бұл жылдамдық 0,3-0,5 м/с тең болады. Сондықтан сұйықтың төмен қарай қозғалу жылдамдығы газ көпіршіктерінің қалқып шығу жылдамдығынан жоғары болу керек. Әйтпесе газ СКҚ башмағына дейін жетпей түптегі қысым төмендейді. Сұйықтың жоғары жылдамдығын жасау үшін көп шығындар қажет. Сондықтан ГСҚ-ны сақиналы кеңістік арқылы емес СКҚ арқылы айдау дұрыс деп саналады, себебі олардың қимасы кіші болғандықтан оның ішіндегі сұйықтың жылдамдығы жоғарылайды. Процесс жақсы өтуі үшін сұйықтың жылдамдығы 0,8-1 м/с болу керек.

Түптен ауыр тұнбаларды шығарып алу үшін әдетте кері жуып алу қолданады. Сондықтан жуудан кейін болатын ГСҚ айдау процессі кері жуу сүлбесі бойынша жасалынады.

Ұңғыны газдалған сұйықпен меңгерген кезде сағаға араластырғыш арқылы сорапты агрегаттың желісі қосылады, ал араластырғыштың екінші бағыттаушысына компрессордың сұйық шығатын құбыр желісі қосылады. Алдымен сорап іске қосылып циркуляция тұрақталады. Ұңғылық сұйық жер амбарына немесе басқа ыдысқа тасталынады. Сағада айдалатын таза сұйық пайда болған кезде компрессор іске қосылады да сығылған газ жылудисперсті ГСҚ-ның пайда болуы үшін араласытырғышқа жіберіледі.

Сұйық газсұйықты қоспамен ауыстырлған сайын айдау қысымы жоғарылайды және ГСҚ СКҚ башмағына жеткен кезде максимумға жетеді. ГСҚ-ның СКҚ-ға түсуі кезінде айдау қысым төмендейді.

Ұңғылық сораптар арқылы меңгеру. Қабат қысымы төмен болатын қорлары азайған кен орындарында, фонтандалу күтілмеген жағдайда ұңғыларды ұңғылық сораптар (ШСҰ және БОТЭС) арқылы айдау арқылы меңгереді. Ұңғыдан сұйықты сораптармен айдаған кезде түптік қысым р_с<р_пл өлшеміне жеткенге дейін азаяды. Бұл өлшем тұрақталған кезде қабаттан шығатын ағын көбейеді. Бұл әдіс ұңғының түп алдындағы аймағын сазды қабаттың бөлшектерінен және ерітіндінен тазарту үшін терең және ұзақ депрессия қажеттілігі болмаған жағдайда қолданады.

Сорапты түсіргенге дейін ұңғы түпке дейін сумен немесе мұнаймен жуылады, осы себептен ұңғыға жуушы сұйықты (мұнайды, суды) және сорапты агрегатпен ыдысты әкелу керек. Қысқы жағдайларда сумен жуған кезде сұйықты қыздыру проблемасы пайда болады.

Сонында айта кетітіні әр түрлі мұнайлы аймақтарда ұңғыларды игерудің басқа да әдістері ойлап табылған. Мысалыға компрессорлы әдіс кезінде айдалатын ауамен толып тұрған құбыраралық кеңістікке судың кейбір мөлшерін айдайды, бұл қоспаның тығыздығын жоғарылатады және компрессордың қысымын төмендетеді. Бұл ұңғыгың бастырылуын СКҚ-ның үлкен түсіру тереңдігі кезінде жасауға мүмкіндік береді.

Нег.: 1. (113-133), 3. (62-94)

Бақылау сұрақтары:

1. Мұнай ұңғыларын меңгеру дегеніміз не?

2. Меңгерудің негізгі мақсаты не?

3. Ағынды шақырудың қанша негізгі әдістері бар?

Дәріс 5. Ұңғының түп алдындағы аймағына әсер етудің әдістері. Ұңғының түп алдындағы аймағына әсер етудің химиялық әдістері.

Ұңғының түп алдындағы аймағы (ҰТА) процесстердің барлығы ең интенсивті түрде жүретін аймақ болып табылады. Бұл аймақта ток желілері сұйықты шығарған кезде қосылады және сұйықты ішке айдаған кезде ажырасады; сұйықтың қозғалыс жылдамдығы, қысымдардың градиенттері, энергияның шығындары, фильтрлік кедергілер максималды болады. Қабаттың түп алдындағы аймақтың күйіне кен орынның өңделу пайдалылығы, өңдейтін ұңғылардың дебиттері, айдаушы ұңғылардың өнімділігі және қабат энергиясы тәуелді.

ҰТА фильтрлік кедергілерін өтуі үшін жұмсалатын энергия қабаттан сұйықты шығарған кезде және қабатқа сұйықты айдаған кезде де аз болуы үшін ҰТА-ны белгіленген күйінде сақтау керек. Ұңғыны бұрғылаудың өзі түп алдындағы аймақтың тау жынысының кернеулік-деформациялық күйіне әсер етеді. Шегендеуші тізбектің перфорациясы кезәнде ҰТА-ға қысқа уақыт аралығындағы әр түрлі жиіліктегі соққы толқындары әсер етеді. Бұл соққы толқындары жынысты құрайтын кристалдарға әсер етеді және осы кристаллдардың қырларында пьезоэлектрлік эффекттің пайда болуына әкеледі. Пайда болатын электрлік өріс оның полярлығына, интенсивтілігіне және ұзақтылығына байланысты фильтрацияның тежелуін немесе жылдамдатуын мүмкін және қабат қуыс тесіктері бетімен шекараласатын жерде аномальды сұйық қабаттарының құрылуына әсер етеді.

Мұнайды өндіру процессі кезінде барлық шығарылатын қабат сұйығы өңдейтін ұңғылардың түп алдындағы аймақтары арқылы өтеді ал қабатқа айдалатын барлық су айдаушы ұңғылардың ҰТА арқылы өтеді.

Бұл процестер беттегі немесе қабаттағы бастапқы қысымдар мен температуралардан ерекшеленетін жағдайларда өтеді. Нәтижесінде ҰТА фильтрдегідей әр түрлі көмірқышқыл компоненттері (шәйірлер, асфальтендер, парафиндер) және термодинамикалық тепе-теңдік бұзылуы нәтижесінде ерітінділердің құрамынан түсетін әр түрлі тұздарда жиналады.

Фильтрлік кедергілерді төмендету үшін ҰТА әсер ету шараларын өткізу керек. Бұл ҰТА өткізгіштігін, ұңғы оқпанымен өзара байланысын жақсартады және қабаттың осы аймағында энергетикалық шығындарын азайтуына әкеледі.

ҰТА әсер етудің әдістерін үш негізгі топқа бөлуге болады: химиялық, механикалық, жылулық.

Химиялық әсер ету әдістері ҰТА өткізгіштігін нашарлатқан қабат жыныстарының немесе элементтерінің (тұздар немесе темір шөгінділері) шөгінділерін ерітуге мүмкіндік болғанда қоладанады. Химиялық әсер етудің түріне жәй қышқылдық өңдеуі жатады.

Механикалық әсер ету әдістері қатты жыныстарда пайдалы (эффективті), бұл кезде ҰТА қосымша жарықшақтардың жасалуы фильтрация процессіне қабаттың жаңа алшақ жатқан бөліктерін қосуға мүмкіндік береді.

Жылулық әсер ету әдістері ҰТА ішінде парафин, шәйірлер, асфальтендер сияқты өте қатты және тұтқыр көмір сутектерінің шөгінділері пайда болған да ғана және тұтқыр мұнайды фильтрациялаған кезде қолданады. Бұл әдістерге ҰТА тереңдік электрожылытқыштармен, бумен немесе басқа жылу тасымалдаушылармен жылыту әдістері жатады.

Жоғары айтылып кеткен үш негізгі әсер етулердің ерекшеліктерінен тұратын ҰТА-на әсер ету әдістері бар. Мысалыға қабат жынысына химиялық әсер етуді және химиялық реакция кезінде жылудың көп мөлшері бөлінуі нәтижесінде болатын жылулық әсерлерінен тұратын ұңғылардың термоқышқылдық өңдеуі.

Сонымен әсер ету әдісін таңдалуы ҰТА күйіне, термодинамикалық жағдайларына, сұйықтардың және жыныстардың құрамына және бұл кен орнындағы жиналған кәсіптік тәжірибеге байланысты.

Қабаттың түп алдындағы аймақтарын қышқылдық өңдеу.

Қышқылдық өңдеу кездерінде қабатқа жүретін қышқыл жыныс материалымен (құмдармен, доломиттермен, әктермен) реакцияға түсіп оны ерітеді. Нәтижесінде қуыс тесіктер каналдарының диаметрлері және қуыс тесіктік ортаның өткізгіштігі өседі. Жыныстардың химиялық құрамына қарай әр түрлі қышқылдар қолданылады.

HCl тұз қышқылы әк тасымен CaCO₃ және доломиттармен CaMg(CO₃)₂ әсерлесіп оларды ерітеді:

2HCl+CaCO₃=CaCl₂+CO₂+H₂O,

4HCl+CaMg(CO₃)₂=CaCl₂+MgCl₂+2CO₂+2H₂O.

Хлор кальций CaCl₂ және хлор магний MgCl₂ суда жақсы еритін тұздар. Көмірқышқыл газ CO₂ 7,6 МПа қысым кезінде оңай ерітіледі.

Қышқылда әр түрлі қоспалар бар, олар онымен әсерлескенде бейтараптарандырылған қышқыл ерітіндісінде ерімейтін шөгінділер пайда болу мүмкін. Бұл шөгінділер ҰТА өткізгіштігін төмендетеді.

Ұңғыны тұз қышқылымен өңдеу үшін құрамында таза 10-15% тұз қышқылы болатын ерітінді дайындалады, тұз қышқылы одан әрі көп болса бейтараптандырылған ерітінді өте тұтқыр болады, бұл оның қуыс тесіктерінен шығуын күрделендіреді.

Тұз қышқылының ерітіндісіне келесі реагенттерді қосады:

1. Ингибиторлар – тұз қышқылын тасымалдайтын, айдайтын және сақтайтын жабдықтарды қышқылдың коррозиялық әсерлерінен сақтау үшін қосылатын заттар. Ингибитордың типіне және оның бастапқы концентрациясына байланысты оны 1%-ке дейін шамада қосады.

2. Интенсификтаторлар – беттік-әрекетті заттар ((БӘЗ) поверхностно-активные вещества (ПАВ)) мұнай-бейтараптарандырылған қышқыл шекарасында беттік созылуларды 3-5 есе азайтады, бұл түп алдындағы аймақты әсер ету өнімдерінен және әсер етіп біткен қышқылдардан тазартуын жылдамдатып оңайлатады. БӘЗ қоспасы қышқылдық өңдеулердің пайдалылығын жоғарлатады. Айдалатын тұз қышқылының алдынғы бөлігінде абсорбция нәтижесінде жыныстар бетінде БӘЗ шығындарын ескере отырып, реагенттің концентрациясын шамамен 2-3 есе көбейтеді.

3. Тұрақтандырушылар – тұз қышқылы ерітіндінің темірмен, цементпен және құммен әсер етуінен пайда болған кейбір реакция өнімдерін еріген күйде сақтау үшін керекті заттар. Одан басқа ол тұз қышқылы ерітіндісінен зиян күкірт қышқылын барий тұзына айналдыру үшін қолданылады

Бұл жағдайда тұз қышқылының ерітіндісін HCl ұңғыға айдалу алдында хлорлы барий ерітіндісімен BaCl₂ өңдейді. Пайда болатын күкірқышқылды барий BaSO₄ ерітіндіде оңай ұсталады және сұйық күйінде қабаттың қуыс тесіктерінен реакцияның басқа өнімдерімен бірге шығарылады.

Тұз қышқылы саздармен әсерлесіп алюминий тұздарын құрайды, ал цемент және құмтаспен әсерлескенде тұнба болып түсетін кремний қышқылының гелі пайда болады. Осыны болдырмау үшін тұрақтандырғыштарды қолданады – сірке CH₃COOH және фторсутекті HF (плавиковая кислота) қышқылдарын.

1-2% көлемінде фторсутекті қышқылдың қосылуы коллектор қуыс тесіктерін жабатын кремний қышқылы гелінің пайда болуын тоқтатады және де цемент қабатының жақсы еруіне көмектеседі. Сірке қышқылы алюминий және темір тұздарын еріген күйінде сақтайды және жыныстың тұз қышқылымен бірге еруінің реакциясын баяулатады, бұл тұз қышқылының концентрацияланған ерітіндісін қабаттың терең аймақтарына айдауға мүмкіндік береді.

Қышқылдың жұмысшы ерітіндісін орталық қышқылдық базаларды немесе сирек жағдайларда ұңғы қасында дайындайды. Қышқылды дайындаудың операциясы қатал орындалу керек.

Жұмысшы ерітіндіні дайындау үшін есептелген су мөлшеріне басында ингибитор және стабилизаторды, ал одан кейін тұз қышқылын қосады. Араластырған соң хлорлы барийді қосады, одан соң оны хлорлы барий үлпектері ерігенге дейін тағы да араластыралады, хлорлы барий үлпектерінің қалмауын арнайы анализдермен тексереді. Одан кейін интенсификатор қосылады, қайтадан араластырған соң күкіртқышқылды барийдің тұнбалауы уақытына және ерітіндінің толығымен ағаруына дейін күтеді.

Тұз қышқылының ерітінділерін дайындағанда міндетті түрде қауіпсіздік ережелері ескерілу керек. Яғни оны жасағанда міндетті түрде арнайы киім, қолғаптап және көзәйнектер қолдану керек. Әсіресе булары улы болатын фторсутекті қышқылмен жұмыс істеген кезде өте мұқият болу керек.

Тұз қышқылын гуммирленген темір жол цистерналарда немесе автоцистерналарда тасымалдайды. Кей кездерде цистерна темірін коррозиядан сақтау үшін цистерналардың ішкі қабаты бірнеше қабат эмальмен бояланады. Фторсутекті қышқылды 20 литрлік эбонитті ыдыстарда тасымалдайды.

Ұңғыларды тұз қышқылымен өңдеудің бірнеше түрлері болады: қышқылдық ванналар, жәй қышқылдық өңдеулер, қысым астындағы қышқылдық өңдеу, термоқышқылдық өңдеулер, интервал бойынша қышқылдық өңдеулер.

Қышқылдық ванналар меңгеру және бұрғылаудан кейін ашық түпті ұңғыларды түптің бетінен сазды және цементті қабатты, коррозия өнімдерін, қабат сулардан шығатын кальцийлі бөлінулерін алып тастау үшін қолданылады. Түптері тізбекпен шегенделген және перфорацияланған ұңғыларда қышқылдық ванналарды қолдану дұрыс емес деп саналады. Қышқылдық ерітіндінің көлемі ұңғының түбінен өнделетін интервалдың төбешегіне дейін жететін көлемге тең болуы керек, ал ерітінді жүретін СКҚ башмағы қабат немесе ұңғы түбінің табанына дейін түсірілу керек. Ұңғы түбінде қышқылдың араласуы болмайтындықтан, тұз қышқылының жоғары концентрациялы ерітіндісі қолданылады.

Осы ұңғы үшін қышқылды бейтараптандыруға қажетті уақытты бетке СКҚ-дан шығатын жұмыс істеген және бетке шығарылған қышқылдың концентрациясын өлшеу арқылы аңықтайды.

Жәй қышқылдық өңдеулер – ұңғының түп алдындағы аймағына тұз қышқылын бастыру арқылы жасалынады, бұл өңдеу ең көп тараған түрі.

Көп ретттен өңдеген кезде әрбір келесі операция үшін ерітіндінің еріткіштік қасиеттері айдалатын ерітінді көлемін, қышқыл концентрациясын және айдау жылдамдығын көбейту арқылы жоғарылатылады.

Жәй қышқылдық өңдеулер бір сорапты агрегат көмегімен жоғары температура және қысымды қолданбай жақсы жуылған және дайындалған ұңғыда жүргізіледі. СКҚ және түпте парафинді және шәйірді шөгінділер болған жағдайда оларды ұңғыны арнайы ерітінділермен шаю арқылы алып тастайды: керосин, пропан-бутанды фракциялар және де мұнайхимия өндірістердің басқа да тауарсыз өнімдері. Ашық түп болған жағдайда қышқылдық өңдеу тек қана қышқылдық ваннадан кейін жасалады. СКҚ қышқылдың есептелген мөлшерін айдағаннан кейін СКҚ-ға СКҚ көлеміне тең бастыру сұйығын айдайды.

Бастыру сұйығы ретінде әдетте өндіруші ұңғылар үшін мұнай ал айдаушы ұңғылар үшін БӘЗ қосылған су қолданылады. Тұзы қышқылының ерітіндісін айдау процессі кезінде оның деңгейі құбыраралық кеңістікте қабаттың төбесі деңгейінде ұсталынады.

Қысым астындағы қышқылдық өңдеу. Жәй тұз-қышқылды өңдеу (ТҚӨ) кезінде қышқыл жақсы өткізгіш қабаттарға өтеді, бұл олардың жақсы өткізгіштігін одан әрі жақсартады. Бірақ өткізгіштігі нашар қабаттар өңделмейді. Сондықтан қысым астындағы қышқылдық өңдеу қолданылады. Сонымен бірге жақсы өткізгіштік қабаттар, қысым астындағы қышқылдық өңдеу алдында, пакерлармен немесе бұл қабаттарға алдын-ала буферлердің (жоғары тұтқырлы эмульсиялар) айдалуы арқылы айырылады. Осыған орай қышқыл ерітіндінің келесі айдалуы кезінде өңделетін қаббатың аймағын көбейтуге болады.

Қысым астындағы өңдеу әдетте қышқылдық ванналар және жәй ТҚӨ кейін қолданады.

Ұңғыда алдын-ала дайындау жұмыстары жүргізіледі: түптік тығындар, парафинді шөгінділер, суланған қабаттардың изоляциясы алып тасталынады немесе ұңғының суланған төменгі бөлігі аумағында ауыр сұйық бағанасы жасалынады. Әдетте қысым астында ТҚӨ жүргізу алдында жұтушы қабаттардың қалыңдығы және олардың орналасуы аңықталады. Шегендеуші тізбекті жоғары қысымнан сақтау үшін қабат төбесінде СКҚ-ға якорі бар пакер орнатылады. Жоғары өткізгіштік қабаттардың жұтушы қасиеттерін төмендету үшін қабатқа эмульсияны айдайды.

Эмульсияны мұнаймен 10-12% тұз қышқылының қоспасын ортадан тепкіш сорап көмегімен бір ыдыстан екінші ыдысқа айдау арқылы дайындайды. Эмульсия әдетте 70% тұз қышқылының ерітіндісінен және 30% мұнайдан тұрады. Араластыру тәсіліне және уақытына қарай тұтқырлығы әр түрлі эмульсияны алуға болады. Жоғары өткізгіштің қабаттың 1м қалыңдығына 1,5-2,5 м³ эмульсия қажет. Жұмысшы ерітінді көлемі жәй ТҚӨ операциясы кезіндегідей. СКҚ және пакерастындағы кеңістік көлеміндегі эмульсия ашық құбыраралық кеңістікте және герметизацияланбаған пакерде айдалады.

Одан кейін СКҚ-ға түсірілген пакермен сақиналы кеңістікті герметизациялайды, және қабатқа қысым төмен эмульсияның қалған көлемі айдалады. Эмульсиядан кейін орташа қысыммен СКҚ ішкі көлеміне тең тұз қышқылының жұмысшы ертінідісінің мөлшері айдалады. Қышқыл СКҚ башмағына жеткеннен кейін түпте керекті қысымды жасау үшін айдау максималды жылдамдықтарда жалғастырылады. Тұз қышқылының жұмысшы ерітіндісінен кейін дәл осы жылдамдықпен СКҚ-ның ішкі көлеміне және пакерастындағы кеңістіктің көлеміне тең бастыру сұйығы айдалады. Ерітіндінің ұсталу (тұру) уақыты жәй ТҚӨ операцияларына сәйкес. Ұстаудан кейін СКҚ және якорі бар пакер шығарылады да ұңғы қолдануға беріледі.