Мұнай кен орындарының физикалық-химиялық әдістері


КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
1.МҰНАЙ КЕН ОРЫНДАРЫНЫҢ ФИЗИКАЛЫҚ.ХИМИЯЛЫҚ ӘДІСТЕРІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
1.1. Ерітінділермен және газдар арқылы жоғары қысымда қабаттан мұнайды ығыстыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.2.Мұнай қабаттарын полимерлі және мицеллярлы.полимерлі суландыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6
1.3.Мұнай кен орындарын өндіру кезінде физикалық.химиялық әдістерді қолдану ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
1.4.Мұнай кен орындарын игерудің физико.химиялық әдістері, проблемалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11
2.МҰНАЙ КЕН ОРЫНДАРЫН ЖЫЛУ ӘДІСТЕРІМЕН ИГЕРУ ... ... ... . 12
2.1. Қабаттағы температуралық жағдай мен оның кен орынды игеру кезіндегі өзгерісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.2Қабаттардан мұнайды ыстық сумен және бумен ығыстыру ... ... ... ... 14
2.3.Бу генераторлы қондырғылардың сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... 21
2.4.Ұңғыманың түп жанындағы аймақты бу жылумен игеру ... ... ... ... ... 23
2.5.Қабат ішіндегі жану ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 25
3.ҚАБАТҚА ӘРТҮРЛІ ӘСЕР ЕТУ АРҚЫЛЫ ҚАБАТТАРДЫҢ МҰНАЙБЕРГІШТІГІН АРТТЫРУ ӘДІСТЕРІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 31
3.1.Бетті белсенді заттардың (ББЗ) ерітінділері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3.2.ББЗ айдау технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...33
3.3.ББЗ су ерітінділерін пайдаланудың техникалық негіздері ... ... ... ... ... 35
3.4.Қабаттың мұнайбергіштігін арттыру үшін микроэмульсияларды пайдалану ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...36
4.Қабатты гидравликалық жару ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .38
4.1.Қабатты гидравликалық жарудың түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .42
4.1.1.Абразивті перфорациялы гидравликалық жару ... ... ... ... ... ... ... ... ..44
4.1.2.Магнийлі гидравликалық жару ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . .
4.1.3.Ваккумды ыдысты гидравликалық жару ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .45
4.2.Гидрожарудың технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..46
4.3.Қабатқа әсер етудің басқа физикалық әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..47
5.ЭЛЕКТРЛІ ӘСЕР ЕТУ ӘДІСІН ҚОЛДАНЫП МҰНАЙ БЕРГІШТІКТІ АРТТЫРУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..49
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 54
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 56
Мұнай кен орындарын суландыру қабаттан мұнайды сумен ығыстыру және берілген тереңдікте қабат қысымын ұстап тұру үшін қолданылады.
Қазіргі таңда игеріліп жатқан кен орындарды суландыру дүние жүзінде ең кеңінен тараған әдіс. Қазақстанда және Ресей Федерациясында 90% аса өндірілетін мұнай суландырылатын кен орындардан алынады. АҚШ-та мұнадай кен орындардан мұнайдың маңызды бөлігін өндіреді.
Көбінесе қолданылатын суландыру әдістеріне келесілер жатады: ұңғылар орналасуы қатарлы, блокты-қатарлы, ауданды схемада болғанда нұсқа ішімен және нұсқа сыртымен су айдау.
Ерітінді ретінде қабаттан мұнайды ығыстыру үшін спирт, эфир, күкірт және т.б. қоспалар қолданылады. Бірақ суды және ауаны табиғи газ негізінде және екі көміртек қолдану арзанырақ болады. Сонымен су жай қабаттарда мұнаймен араласпайтынын ескеру қажет. Мұнайды жер қойнауынан алу пайда болу ол қабат ішілік жануға әкеледі. Қабаттан мұнайды ығыстырғыш еріткіш ретінде спирттер, эфирлер, күкіртсутек және т.б. қолданылады. Бірақ бұлар қымбат заттар болып табылады. Ауа, су, кейбір жағдайларда табиғи газ бен көміртек қос тотығын пайдалану арзанға соғады. Сонымен бірге, қарапайым қабат жағдайларында су мұнаймен араласпайды, қабатқа ауаны айдау басқа процесс қабатішілік жанумен мұнайды ығыстыруды ескеруіміз қажет.
Тұтқырлығы әртүрлі мұнайларды қабаттардан жәй сумен ығыстыру барысында мұнай және су тұтқырлықтары қатынасының өсуіне байланысты қазіргі және соңғы мұнайбергіштік төмендейді. Мұнай және су тұтқырлықтары қатынасын төмендету және мұнайбергіштікті жоғарлату үшін полимерлердің сулы ертінділерін пайдаланады.
1. Нұрсұлтанов Ғ.М., Абайұлданов Қ.Н. Мұнай және газды өндіріп, өңдеу: оқулық. – Алматы: Альманах. 1999.464 бет.
2. Желтов Ю.П. Разработка нефтяных месторождений. М.: Недра, 1986г.
3. Сборник задач по разработке нефтяных месторождений − М.: Недра, 1985.
4. Лысенко В.Д. Теория разработки нефтяных месторождений при внутриконтурных заводнениях − М.: Недра, 2004.
5. Справочное руководство по проектированию разработки нефтяных месторождений. Под редакцией Гиматудинова Ш.К.− М.: Недра, 1983.
6. Донцов К.М. Разработка нефтяных месторождений − М.: Недра, 1977.
7. Ахмеджанов Т.К., Қартабай А.Т. Қамбақов Т.У. Мұнай және газ кен орындарын игеру және пайдалану негіздері. Оқулық. Дәуір, 2011
8. Ахмеджанов Т.К., Қартабай А.Т. Нұранбаева Б. Молдабаева Г.Ж. Мұнай-газ жабдықтарын коррозияға қарсы қорғау. Оқулық. Дәуір, 2011
9. Ахмеджанов Т.К., Қартабай А.Т. Ақашев Б.Т. Мұнай және газды өндірудің техникасы мен технологиясы. Оқулық. Дәуір, 2011
10. Ахмеджанов Т.К., Қартабай А.Т. Теңізде мұнай-газ кен орындарын игеру. Оқулық. Дәуір, 2011
11. Ибрагимов Л.Х., Мищенко И.Т. Интенсификация добычи нефти. - М.: Нефть и газ, 1996.- 477с.
12. Ростовский Н.С., Селяков В.И. Изменение дебита скважины при пропускании через нее электрическо-
го тока. — М.: ФТПРПИ, 1989, с.37-43.
13.Джумашев Р.Т. Повышение нефтеотдачи обводненных пластов методом электродинамического воздей-
ствия //Алматы 2010г Нефть и газ №1
14. http://neftegaz.ru/science/view/806 сайт материалдары
15. Оркин К.Г. и Юрчук А.М. «Расчеты в технологии и технике добычи нефти» М.: «Недра», 1967 г.
16. Муравьев В.М. и Лаврушко П.Н. «Эксплуатация нефтяных и газовых скважин» М.: «Недра», 1964 г.
17. Жұмағұлов Т.Ж., Абжаев М.М., Сейтқасымов Б.С., Сейтжанов С.С. Мұнай өндірудің техникасы мен технологиясы: Оқу құралы.- Қызылорда, 2006.
18. Таңжарықов П.А., Абдрахманов С.Т., Сарабекова Ұ.Ж. Мұнай газ саласындағы еңбекті және қоршаған ортаны қорғау.-Қызылорда, «Тұмар», 2009ж. – 352 бет.
19. Ручкинова О.И., Тагилова О.А. Методика расчета нормативов образования отходов нефтедобычи //Математические методы в технике и технологиях. XV Междунар. конф. / Под. общ. ред. В.С.Балакирева Тамбов: Изд-во Тамбовского ГТУ, 2002. - с. 115-117.
20. Арыстанбаев М.Ғ., Бахитова З. «Мұнай-газ терминдерінің орысша-қазақша сөздігі»-Алматы, «Өлке», 2006.-384 бет.
21. Колыгин В.Г. « Промышленная экология»

Пән: Мұнай, Газ
Жұмыс түрі:  Дипломдық жұмыс
Тегін:  Антиплагиат
Көлемі: 57 бет
Таңдаулыға:   
Бұл жұмыстың бағасы: 1900 теңге
Кепілдік барма?

бот арқылы тегін алу, ауыстыру

Қандай қате таптыңыз?

Рақмет!






Мазмұны
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 3
1.МҰНАЙ КЕН ОРЫНДАРЫНЫҢ ФИЗИКАЛЫҚ-ХИМИЯЛЫҚ ӘДІСТЕРІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 4
1.1. Ерітінділермен және газдар арқылы жоғары қысымда қабаттан мұнайды ығыстыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... -
1.2.Мұнай қабаттарын полимерлі және мицеллярлы-полимерлі суландыру ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6
1.3.Мұнай кен орындарын өндіру кезінде физикалық-химиялық әдістерді қолдану ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 9
1.4.Мұнай кен орындарын игерудің физико-химиялық әдістері, проблемалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11
2.МҰНАЙ КЕН ОРЫНДАРЫН ЖЫЛУ ӘДІСТЕРІМЕН ИГЕРУ ... ... ... . 12
2.1. Қабаттағы температуралық жағдай мен оның кен орынды игеру кезіндегі өзгерісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. -
2.2Қабаттардан мұнайды ыстық сумен және бумен ығыстыру ... ... ... ... 14
2.3.Бу генераторлы қондырғылардың сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... 21
2.4.Ұңғыманың түп жанындағы аймақты бу жылумен игеру ... ... ... ... ... 23
2.5.Қабат ішіндегі жану ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 25
3.ҚАБАТҚА ӘРТҮРЛІ ӘСЕР ЕТУ АРҚЫЛЫ ҚАБАТТАРДЫҢ МҰНАЙБЕРГІШТІГІН АРТТЫРУ ӘДІСТЕРІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
3.1.Бетті белсенді заттардың (ББЗ) ерітінділері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... -
3.2.ББЗ айдау технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .33
3.3.ББЗ су ерітінділерін пайдаланудың техникалық негіздері ... ... ... ... ... 35
3.4.Қабаттың мұнайбергіштігін арттыру үшін микроэмульсияларды пайдалану ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...36
4.Қабатты гидравликалық жару ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...38
4.1.Қабатты гидравликалық жарудың түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .42
4.1.1.Абразивті перфорациялы гидравликалық жару ... ... ... ... ... ... ... ... ...44
4.1.2.Магнийлі гидравликалық жару ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. -
4.1.3.Ваккумды ыдысты гидравликалық жару ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..45
4.2.Гидрожарудың технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 46
4.3.Қабатқа әсер етудің басқа физикалық әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...47
5.ЭЛЕКТРЛІ ӘСЕР ЕТУ ӘДІСІН ҚОЛДАНЫП МҰНАЙ БЕРГІШТІКТІ АРТТЫРУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 49
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...54
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 56

КІРІСПЕ
Мұнай кен орындарын суландыру қабаттан мұнайды сумен ығыстыру және берілген тереңдікте қабат қысымын ұстап тұру үшін қолданылады.
Қазіргі таңда игеріліп жатқан кен орындарды суландыру дүние жүзінде ең кеңінен тараған әдіс. Қазақстанда және Ресей Федерациясында 90% аса өндірілетін мұнай суландырылатын кен орындардан алынады. АҚШ-та мұнадай кен орындардан мұнайдың маңызды бөлігін өндіреді.
Көбінесе қолданылатын суландыру әдістеріне келесілер жатады: ұңғылар орналасуы қатарлы, блокты-қатарлы, ауданды схемада болғанда нұсқа ішімен және нұсқа сыртымен су айдау.
Ерітінді ретінде қабаттан мұнайды ығыстыру үшін спирт, эфир, күкірт және т.б. қоспалар қолданылады. Бірақ суды және ауаны табиғи газ негізінде және екі көміртек қолдану арзанырақ болады. Сонымен су жай қабаттарда мұнаймен араласпайтынын ескеру қажет. Мұнайды жер қойнауынан алу пайда болу ол қабат ішілік жануға әкеледі. Қабаттан мұнайды ығыстырғыш еріткіш ретінде спирттер, эфирлер, күкіртсутек және т.б. қолданылады. Бірақ бұлар қымбат заттар болып табылады. Ауа, су, кейбір жағдайларда табиғи газ бен көміртек қос тотығын пайдалану арзанға соғады. Сонымен бірге, қарапайым қабат жағдайларында су мұнаймен араласпайды, қабатқа ауаны айдау басқа процесс қабатішілік жанумен мұнайды ығыстыруды ескеруіміз қажет.
Тұтқырлығы әртүрлі мұнайларды қабаттардан жәй сумен ығыстыру барысында мұнай және су тұтқырлықтары қатынасының өсуіне байланысты қазіргі және соңғы мұнайбергіштік төмендейді. Мұнай және су тұтқырлықтары қатынасын төмендету және мұнайбергіштікті жоғарлату үшін полимерлердің сулы ертінділерін пайдаланады.

1.МҰНАЙ КЕН ОРЫНДАРЫНЫҢ ФИЗИКАЛЫҚ-ХИМИЯЛЫҚ ӘДІСТЕРІ
1.1. Ерітінділермен және газдар арқылы жоғары қысымда қабаттан мұнайды ығыстыру

Қабаттан мұнайды сумен ығыстырудың толығымен болмауының ең басты себебі, олардың сулануы ығыстырушы және ығыстырушы сұйықтықпен үйлеспеуі нәтижесінде осы сұйықтықтардың бетінде беттік бөлік және мұнайды кеуекті ортадан капилярлы кеуектер пайда болады. Сонымен қатар қабаттың суланған аймақтарында жыныс түйіршігінің бетіндегі мұнайдың толығымен ығыстырылмауы, мұнайдың ауыр компоненттерінің адсорбциялануының нәтижесінде болатын жыныс коллекторларының гидрофобизациясымен түсіндіріледі, сондай-ақ ығыстырып отырған сұйықтық пен ығыстырушы тұтқырлықтың әртүрлі айырмашылығының болуы, оның өзі су-мұнай байланыс кезіндегі гидродинамикалық тұрақсыздығының пайда болуына әкеліп соқтырады, яғни мұнай түйіршіктері немесе тамшыларының құралуына себеп болады. Қарастырылған мәселе бойынша мұнай кеуекті ортада қалады, сулануға әкелетін қабықша ретінде жыныс дәні және домалақшалар тұйық жыныста орналасқан және сумен айналған қабат арасындағы кеуекті жерінде (1- сурет). Егер мұнай онымен араласқан сұйықтықпен ығыстырылса, онда молекулалы диффузиясыз еріткіш зат мұнайды сіңіреді, ал мұнай көміртегі толығымен қабаттан ығысады. Алайда егер мұнай кен орындарын игеру үдерісінде мұнайды қабатқа тек ерітінділер айдау арқылы ығыстырса, онда соңында қабаттан мұнайды жуып алғаннан кейін, жер қойнауында қалады. Бір білетініміздей қабатта қалдырылған зат қолжетерлік және арзан мұнай болуы керек. Ерітінді ретінде қабаттан мұнайды ығыстыру үшін спирт, эфир, күкірт және т.б. қоспалар қолданылады. Бірақ суды және ауаны табиғи газ негізінде және екі көміртек қолдану арзанырақ болады. Сонымен су жай қабаттарда мұнаймен араласпайтынын ескеру қажет. Мұнайды жер қойнауынан алу пайда болу ол қабат ішілік жануға әкеледі. Қабаттан мұнайды ығыстырғыш еріткіш ретінде спирттер, эфирлер, күкіртсутек және т.б. қолданылады. Бірақ бұлар қымбат заттар болып табылады. Ауа, су, кейбір жағдайларда табиғи газ бен көміртек қос тотығын пайдалану арзанға соғады. Сонымен бірге, қарапайым қабат жағдайларында су мұнаймен араласпайды, қабатқа ауаны айдау басқа процесс қабатішілік жанумен мұнайды ығыстыруды ескеруіміз қажет. 50 және 60-жылдардың басында қабаттан мұнайды ығыстыру үшін мұнаймен араласатын заттар ретінде көмірсутекті еріткіштерді - сұйытылған пропан, газ конденсат, бензин және қабат бойымен су немесе құрғақ газбен қозғалатын тығын немесе жиек түріндегі, т.б. еріткіштерді қолдану ұсынылған.

1-сурет. Кеуекті ортаның қимасы: 1 - жыныс түйіршіктері; 2 - тұйыққа тірелген кеуектегі қалдық мұнай; 3 - қабыршақты мұнай; 4 - су

Зертханалық тәжірибелердің көрсетуі бойынша қабаттан мұнайды онымен араласатын еріткіш-заттармен ығыстыру үдерісінде ығыстыру коэффициенті 100%-ға дейін жетуі мүмкін. Егер қабатқа құрғақ газбен ығыстырылатын еріткіштің жиектерін пайдаланса, мұнайды ығыстыру коэффициенті бұрынғыша жоғары болып қалады, бірақ газ-еріткіш байланысында тұрақсыздық байқалып, жиек айтарлықтай тез жоғалады да, еріткіш қабаттан құрғақ газбен бірге алынады. Осылайша, құрғақ газды еріткішжиегін ығыстырушы зат ретінде қолданған жағдайда ығыстыру процесі мен қабатты ұстау коэффициенті төмендейді. Көлбеу қабаттарда құрғақ газбен жоғарыдан төменге қарай ығысты- рылатын еріткіш жиегімен мұнайды ығыстырғаннан кейін оның бұзылулары елеулі болмайды және қабаттан мұнайды ығыстыру үдерісі әсерлі болады. Бұл қарапайым, жоғары емес қабат қысымында жүреді. Егер қысым жоғары болса, құрғақ газ бен көмірсутекті еріткіштің араласуы тиімдірек жүреді, ал кейбір физикалық жағдайларда шектелмеген араласуға дейін барады. Қабат қысымының одан әрі қарай жоғарылауы физикалық жағдайларда еріткіштің жиегі тіпті, артық болып кетеді, өйткені мұнай мен газ арасында құрғақ газ бен мұнайдан бөлінген көмірсутектердің толық араласу аймағы, кейін көмірсутектер мұнайдың өзімен араласу аймағы пайда болады. Мұнайдың көмірсутектермен толық араласуы жағдайында қабаттардан мұнайды құрғақ газбен ығыстыру үдерісі қабаттардан жоғары қысымдағы газ бен мұнайды ығыстыру деген атқа ие болды.
Егер еріткіштің жиегі қабатқа су айдау нәтижесінде жылжыса, еріткіш пен судың екі қосылмайтын сұйықтық ретінде, ортақ сүзу аймағы түзіледі. Нәтижесінде жиек қабаттың суланған аймағы бойына жағылады. Бұл жағдайда қабатта мұнай мен еріткіштің ығысу аймағы да, араласпайтын сұйықтықтар аймағы да бар. Мұнайдың түзілуі мен мұнай мен еріткіштің ығысу аймағы өсуі үдерісі, газдың циклдік айдалуы секілді молекулярлық және конвективті диффузиямен ескеріледі. Бірақ соңғы жағдайда майлы газ қабаттан құрғақ газбен ығыстырылады. Бұл газдардың тұтқырлығы іс жүзінде бірдей. Егер мұнай еріткіштің жиегімен ығыстырылса, негізінен мұнайдың тұтқыр- лығының еріткіштікіне қарағанда көбірек болуы себепті, қабатта бұл сұйықтықтардың араласу процесіне, демек жиектің керекті мөлшерінің түзілуіне мұнай мен еріткіштің тұтқырлықтарының айырмашылығы айтарлықтай әсер етеді. Қабаттан еріткіштің сумен ығыстырылуын ескермей мұнай мен еріт- кіштің араласу үдерісін қарастырайық. Ең алдымен, еріткішті қабаттан сумен ығыстыруды ескермей, мұнай мен еріткіштің араласу үдерісін қарастырайық. Тік сызықты мұнай қабатынан ығыстыру және ерітіндімен ығыстыру диффузия коэффициент арқылы ажыратылады. Ол келесі түрге ие:
dcdt=ddxDdcdx-ωdcdx 1
Мұндағы, С - мұнай еріткіш қоспалардың концентрациясы; D - диффузия коэффициенті; V - фильтрация жылдамдығы. Бір сұйықтықты басқа сұйықтықпен, олар әртүрлі тұтқырлықта болғанда ығыстыру эксперименталды зерттеу нәтижесін өңдеу комплексті диффузия коэффициентін:
D=DE1+Kμqradμc 2
уDE=D0+Dk; Dk=KwW
түрінде көрсетуге болады. мұндағы, μc - екі сұйық қоспасының тұтқырлығы; D0 - молекулалық диффузия коэффициенті; Dk - біртекті сұйықтың конвективті диффу- зиясының коэффициенті; Kw,Kμ - сәйкесінше біртекті сұйықтың конвективті диффузиясы мен әртүрлі тұтқырлықты диффузияны ескеретін тәжірибелік коэффициенттер.

1.2.Мұнай қабаттарын полимерлі және мицеллярлы-полимерлі суландыру

Тұтқырлығы әртүрлі мұнайларды қабаттардан жәй сумен ығыстыру барысында мұнай және су тұтқырлықтары қатынасының өсуіне байланысты қазіргі және соңғы мұнайбергіштік төмендейді. Мұнай және су тұтқырлықтары қатынасын төмендету және мұнайбергіштікті жоғарлату үшін полимерлердің сулы ертінділерін пайдаланады. Қабатқа айдалатын полимер ретінде көбінесе полиакриламид (ПАА) қолданады. ПАА-ң молекулалық құрылымы схема түрінде қарасақ ұзын тізбек тәріздес және көміртек, сутек және азот атомдарынан тұрады. Полимерлердің молекулярлық массасы 106 құрайды. Полимерлер молекулалары кеуекті ортада қозғала отырып түйіршіктерге жабысады, сөйтіп оларға сорбцияланады.
Полимер сулы ертіндісі фильтрациясы былайша жүзеге асады: қысым градиентінің өсуімен байланысты ертіндінің қозғалу жылдамдығы Дарси заңы бойынша судың фильтрациялануы жылдамдығына қарағанда жәй өседі. Фильтрация жылдамдығы қысым градиентіне сызықты емес тәуелділікте болатын және қысымның аз шамаға өсуіне байланысты фильтрация жылдамдығы төмендей беретін сұйықтарды дилитантты деп атайды. Суретте жәй судың (1-ші қисық) және полимерлі су ертіндісінің (2-ші қисық) фильтрациялары жылдамдықтарының қысым градиентіне тәуелділігі келтірілген.

ПАА-ң сулы ертіндісінің фильтрациялану заңын келесі формула түрінде жазуға болады:

* полимер сулы ертіндісінің тұтқырлығы немесе былайша жазуға болады:

* кедергі факторы

Айтып өткендей ПАА-ң сулы ертіндісінің фильтрациясы оның кеуекті ортаға сорбциялануымен байланысты болады. Бұл кезде егер ПАА су құрамында неғұрлым жоғары болса сорбциялану қисығы Генри изотермасына жақындайды, ал полимердің аз мөлшерінде осы изотерманың анықталған жақындау түрін қолдануға болады.
Полиакриламидті гель, қатты гранула немесе ұнтақ түрінде дайындайды. Әдетте келесі концентрацияны қолданады: гель үшін 1-5%, қатты полимер үшін (гранулы немесе ұнтақ түрінде) 0,08 - 0,4%. ПАА-ны суға ертіндінің тұтқырлығы шамасына жеткенше қосады. Бұл жағдайда кедергі факторы 5-10 арасында өзгереді.
Әдетте ПАА-ң сулы ертіндісін мұнайды ығыстыру үшін судың тұтқырлығы болғанда қолданған тиімді болып саналады.
Мұнайды ығыстыру процесі кезінде ПАА-ң кеуекті ортада сорбциялануы нәтижесінде сорбциялану фронты пайда болады. Полиакриламидтің сорбциялануы фронтының алдында қабат бойымен таза су қозғалады. ПАА-ң ертіндісімен мұнайды ығыстыру БАЗ-ң ертіндісімен ығыстырған кездегімен бірдей болса да механизмдері әр түрлі.
Мұнай кен орындарын игерудің физико-химиялық әдістері арасында мұнай қабаттарына комплексті әсер ету әдісі де белгілі. Яғни қабаттарға БАЗ, спирттер, еріткіштер, су және ПАА-ң ертіндісі қоспаларын айдау арқылы мұнайды ығыстыру. Бұл әдіс мицеллярлы-полимерлі суландыру деп аталады. Бұл әдіс бойынша аталмыш заттарды аз мөлшерде қолдану арқылы мұнай және комплексті ертінді арасында мұнайдың ертіндімен толығымен араласу аймағын немесе ондағы беттік тартылыс күштерін тез азайтуға қол жеткізуге болады.
Су, БАЗ, көмірсутектер және спирттердің қатынасы белгілі бір шамаға жеткенде ертіндіде физико-химиялық молекулалар тобы - мицелла пайда болады. Осындай ертіндіні мицеллярлы деп атайды.
Бірақ мицеллярлы ертіндінің тиімді тұтқырлығы оны құрайтын заттардың бастапқы тұтқырлығына қарағанда жоғары. Егер айдау сызығы айналасында бұл ертінді суға ауысатын болса, онда тұтқырлығы төмен су тұтқырлығы жоғары мицеллярлы ертіндіні ығыстыруы керек болады. Бұл жағдайда ертіндінің ығыстыру коэффициенті төмендейді. Сол себепті мицеллярлы ертіндіні қабат бойымен итеру үшін полимердің сулы ертіндісін қолданады. Қабатқа осылайша әсер етуді мицеллярлы-полимерлі суландыру деп атайды.
Мицеллярлы ертінділердің түрлі құрамдары анықталған. Мысалға (%-пен): А-сульфанаттар-6; БАЗ ОП-4 - 1,2; изопропил спирті - 1,2; керосин - 51,6; су - 40; Б - сульфанат - 8; БАЗ - 2; мұнай немесе сұйық көмірсутектер қоспасы - 30; су - 60.
Полимерлі ертінділер секілді мицеллярлы ертінділердің тұрақтылығы, сәйкесінше мұнайды ығыстыратын агент ретінде тиімділігі қабат суының құрамына және тұздылығына қатты тәуелді екенін ескеру қажет.

1.3.Мұнай кен орындарын өндіру кезінде физикалық-химиялық әдістерді қолдану

Мұнайды ығыстыру үшiн 65% метан болатын газ және 35% этан-пропан фракциялары, сонымен бiрге байытылған газ пайдаланылады. Мұнайды ығыстырғандағы түпкі мұнайбергіштік коэффициенті 60-70% және одан жоғары болады. Қабаттағы байытылған газ жоғары қысымда мұнайды ығыстыруға қолданатын жұмыс нәтижесінде түпкі мұнайбергіштік 70% немесе одан жоғары болуы мүмкін. Жоғарғы мұнайбергіштіктің табысының керектi шарты қабатта жақын араластырғыштар мұнай және газдың болуы қамтамасыз етеді. Ол үшiн мұнай аз байлағыш, шайырлар және шайыртастақтарда шамалы болуы керек. Физикалық-геологиялық қабат шарттары мұнайды ығыстыру үшiн табиғи немесе байытылған газ 20 МПа жоғары қысымда қолдану керек. Маңызды жағдай - кен орнының жақын жерде болуы, қабатта газды тығыздауға табиғи немесе байытылған газ қорлары есептеледі. Мұндай қорлар негiзiнен кен орнының газконденсаты мұнай шоғырлары, сонымен қатар майлы мұнай-газ ретiнде қызмет көрсете алады. Мұнай кен орнын игеру тәжірибесі қабатта қолайлы жағдайда мұнайды ығыстыру үшін көміртектің қос тотығын қолданғандағы мұнайбергіштік қарапайым суланудағы мұнайбергіштікпен салыстырғанда 10-15%-ға көп болады. Егер СО2 жиектеулерiн қолданса, ең үлкен эффект алады, сұйық жабық немесе газ күйінде болады. Жиектеулер толтырылатын судың әсерлерiмен алға басады. Жоғары қысымда еріткіштер мен газды қолданғанда пайда болатын негiзгi мәселелердiң бiрi өндіруші ұңғымаларға газды мезгілсіз жібермеуі және ұңғымадағы газ факторының бірнеше есе өсуі болып табылады. Газдың күшті бұзылған жерлерi қабат қамту коэффициентін төмендетуге мүмкiндiк туғызады, мұнай өнiмдiлiгiмен салыстырғанда түпкi мұнай өнiмдiлiгiнiң ығыстыру коэффициентінiң өсуi нақтылы шарттарында сулануы төмендей алады. Қиындықтарды жеңу мақсатында болуы мүмкiн мәселемен сабақтас биiк қысымдардағы үлкен құрылымдардың бiр бөлiктерi жанында қарапайым немесе байытылған газды басып тығыздауға ұмтылу керек. Осы жағдайда мұнайдың гравитациялық бөлiнуі және газ бiрнеше соңғы өндіруші ұңғымадағы бұзылған жерлерi және қабатты қамту коэффициентін төмендетуге кедергi келтiредi. Мұнай кен орындарын игерудің әдiстерiн дамытудағы мәселе - газ және қарапайым газ, сонымен қатар жоғары қысымда байытылған көмiрсутек ерiткiштерін қолдану техникалық-экономикалық сипатқа ие.206 Ол көрсетілген әдісті қолданғанда қабатқа көп мөлшерде бағалы көмірсутек айдау қажеттілігі, тығыздалатын суларды көмiрсутек жиектеуiнің шайылуы уақытында өнімнің толық алынбай қалуына байланысты. Басында қабаттарынан мұнайды шығарудың әдiстерiнiң дамытуы көмiрсутек ерiткiштердiң жиектеулерiн қолдану арқылы, қабат қуысында жиектеудiң жинағы 0,05-0,10 көлемді құрайды деп есептелген. Дегенмен үлкен литологиялық бiртектi емес екенін есепке алу және қабат жарық- шақтылықтары негiзiнен салыстырмалы қабаттардағы ерiткiштiң жиектеу- лерiнің өлшемі 0,2-0,25 қуыстағы қабат көлемiн құрауы керек деген пiкiр тудырады. Мүмкiн, егер қабаттан мұнайды ығыстырудың үдерісi көмiрсутек ерiткiштердiң үлкен масштабпен қолдануын айтып тұрса, онда қабатқа көптеген жылдар (мүмкін мәңгiлiк) қалып қойған үлкен көлемді бағалы көмірсутек айдау қажет болады. Бұдан мынадай сұрақтар туындайды: бұл көмiрсутектерді қайдан аламыз? Олардың барлығын газконденсатты кен орындарында әлде бiрнеше мұнай кен орындарында шоғырланады А? Әлде мұнай тек қана ауыр фракциялар шаруашылық үшiн өңдеудiң нәтижесiн алады А? Бұл экономикалық көзқарасты ақтай алмайды. Мысалы, көмiрсутек ерiткiштердiң мұнайды ығыстыруын тиiмдi жүзеге асыру мүмкiн. Қабаттан жоғары қысымда байытылған газ және қарапайым газбен мұнайды ығыстырудың жоғары көрсеткіші - қабатқа су мен газдың (су- газды қоспалар) бірлесе айдауы. Мұнайбергіштікті жоғарылату үшін физико-химиялық активті (БӘЗ, полимерлер және олардың қоспалары) заттарды қабатқа айдайтын суға қосып пайдалануға негізделген физико-химиялық әдістеріндегі бар басты мәселе, кеуектi ортаның бұл қоспаларды соруды мұнайды шығарудың үдерісiне терiс ықпал етуінен және қалдық мұнайға байланысты болады. Көрсетiлгендей, сору активті заттардың қабатта өте баяу таралуына, судың қоспаларынан тазарған мұнайдың айтарлықтай көлемін ығыстыру және физико-химиялық әдіспен мұнайбергіштіктің жоғарылау әсерінің бірден төмендеуіне алып келеді. Сонымен қатар, сору физикалық-химиялық белсенді заттардың жиектеулерінің қирауына алып келеді. Алайда көптеген теріс құбылыстарға қарамастан, мұнайбергіштіктің физико-химиялық жоғарылату әдістерін зерттеуді жалғастыру керек, жаңа әсерлі заттардың үйлесімділігін табу - оларды мұнайбергіштікті арттыру үшін қолданудың аса әсерлі әдістері. Осындай әдістердің тиімділігі, газбен жоғары қысымда және көміртектің қос тотығымен мұнайды ығыстыру нақты кен орындарында алынған нәтижелермен расталған. Осы әдістердің қолдануда С02-ны ұзақ қашық- тыққа тасымалдауға, коррозия жабдықтарына, т.б. заттарға байланысты көптеген технологиялық қиындықтар туындайды. Соңғы жылдары қабатқа микробиологиялық нақтылы әсер етудің дамығанын атап өту керек.207 Мұнай өнiмдiлiгiнiң жоғарылатуының әдiстерi және тәжiрибеде өнеркәсiптiк жұмыстардың мұқият талдауы әрі қарай зерттеулер төңiрегiнде физикалық-химиялық әдiстердiң тиiмдiлiктерiн анықтауға көмектеседi.

1.4.Мұнай кен орындарын игерудің физико-химиялық әдістері, проблемалары

Қазіргі таңда мұнай кен орындарын игерудің физико-химиялық әдістері барынша зерттелген және тәжірибеден өткізілген. Атап айтсақ мұнайды қабаттан көмірсутек ерітінділерімен және көмірқышқыл газымен ығыстыру әдістері.
Мұнайды ығыстыру үшін құрамы 65 % метан және 35 % этан-пропан фракцияларынан тұратын газдарды және де байытылған газдарды (35 % метан және 65 % этан-пропан фракциялары) қолданады. Мұнайды ығыстыру кезінде соңғы мұнайбергіштік 60-70 % және одан да жоғары шамаға дейін өседі.
Жоғары мұнайбергіштікке қол жеткізу қабатта мұнай мен газдың араласуына ықпал етумен тікелей байланысты. Ол үшін мұнай тұтқырлығы төмен және құрамында асфальт пен смола мөлшерлері аз болуы шарт. Бұған қоса қабаттардың физико-геологиялық шарттары мұнайды ығыстыру үшін табиғи немесе байытылған газдарды қолдануға қолайлы болуы керек.
Тағы бір жағдай - ол жақын маңайда табиғи немесе байытылған газ көздері ретінде пайдаланатын және оған газ айдауға жоспарланған кен орындардың болуы маңызды болып табылады. Мұндай көздер ретінде жақын орналасқан газконденсатты кен орындарын және де құрамы майлы газға қаныққан мұнай кен орындарын пайдаланады.
Мұнай кен орындарын игеру тәжірибесі көрсеткендей мұнайды қабаттардан ығыстырып шығару үшін көмірқышқыл газын қолдану жәй сумен ығыстыруға қарағанда мұнайбергіштік коэффициентін 10 - 15 % жоғары болады. Егер СО2 газын сұйық және газ түрінде қабатқа бөлікше түрінде айдайтын болсақ, онда ең жоғары тиімділікке қол жеткізуге болады. Газ бөлікшесі қабат бойымен оған айдалып отырған судың көмегімен қозғалады. Қабаттағы мұнайды СО2 газымен ығыстыру процесін мұнайы жеңіл және құрамында ауыр көмірсутектер, асфальтендер мен смола мөлшерлері аз болатын кен орындары игеру кезінде қолданған тиімді болып табылады.
Ертінділерді және газдарды жоғары қысымда қабатқа айдауды пайдалану кезінде ең негізгі проблеманың бірі - ол өндіруші ұңғыларға газдың уақытынан бұрын еніп кетуінен сақтау және газ факторларының бірнеше есеге өсіп кетпеуін қадағалау. Газдың өндіру ұңғыларына енуі көп болса, онда қабатты су газбен қамту коэффициенті төмендеп, соңында мұнайбергіштік азаяды.
Аталмыш проблеманың алдын алу мақсатында жәй немесе байытылған газды барынша қабаттың жоғары бөлігіне айдаған жөн. Бұл жағдайда мұнай мен газдың гравитациялық бөлінуі газдың өндіру ұңғыларына енуіне және қабатты су газбен қамту коэффициентінің төмендеуіне кері әсерін тигізеді.
Мұнай кен орындарын қабаттарға түрлі көмірсутек ертініділерін, байытылған немесе жәй газдарды жоғары қысымда айдау арқылы игеру әдістерінің тағы бір проблемасы - ол технико - экономикалық сипаттама. Яғни аталмыш әдістерді қолдану барысында қабатқа қымбат ертінділер көп мөлшерде айдалып, артынша сумен немесе газбен шайылады. Осыдан түсетін тиімділік кей жағдайларда өте төмен болып жатады. Ертінділерді қолдану әдісінің алғаш пайда болып зерттеле бастаған уақытта олардың қабатқа айдалатын көлемі кеуектердің 0,05 - 0,10 бөлігін алады деп тұжырымдалса, кейін келе қабаттардың литологиялық біркелкісіздігін және жарықшақтығын ескере отырып ертінділер көлемін 0,2 - 0,25 шамасына өсірді. Егер көлемі өте үлкен кен орындарды қарастыратын болсақ, онда ертінділерді де айдау мөлшері ұлғаяды.
Байытылған немесе жәй газды қабатқа жоғары қысымда айдауды құптайтын негізгі бағыт - ол газды сумен бірге айдау болып табылады.
Мұнай қабаттарының игерудің физико-химиялық әдістерінің негізгі проблемасы қабатқа айдалатын суға қосатын БАЗ, полимерлер және олардың қоспаларының кеуекті ортаға және қалдық мұнайға сорбциялануының кері әсері болып табылады.

2.МҰНАЙ КЕН ОРЫНДАРЫН ЖЫЛУ ӘДІСТЕРІМЕН ИГЕРУ
2.1. Қабаттағы температуралық жағдай мен оның кен орынды игеру кезіндегі өзгерісі
Қабаттық температураның бастапқы мағынасы және оның үлестіруі кен орнының геотермиялық шарттарымен анықталады. Әдетте, мұнай кен орындарының қабаттық температурасы берілген геологиялық аймақта орташа геотермиялық градиентке сәйкес келеді. Дегенмен бұл мөлшерде қабаттық температураның маңызды ауытқулары болып тұрады. Онда қабаттық температура жоғарылатылған немесе төмендетілген болып есептеледі. Жоғары температуралы жер қабығының аймағын геотермиялық аймақ деп атайды. Мұнай кен орнын игеру үдерісінде оның қабаттық температурасы айтарлықтай өзгеруі мүмкін. Бұл қабатқа температурасы қабаттыға қарағанда өзге температуралы суды айдағанда болады, сонымен бірге өзгерістер қабаттағы экзотермиялық реакция кезінде байқалады. ІІ тарауда көрсетілгендей, түбегейлі кіші дәрежеде, қабаттық температура алынатын сұйықтық пен газды дроссельдеу және қабат жынысында фильтрленетін заттардың гидравликалық үйкеліс есебінен өзгереді. Жер астындағы қабаттық температураны үлестіру және оның уақыт ішінде өзгеруін кен орынның температуралық режимі деп атайды. Мұнай қабаттарындағы температураның өзгеруі, негізінен, жылу өткізгіштік пен конвекция есебінен жүреді. Мұнай қабаттары қоршаған жыныстардан және басқа қабаттардан жылулық оқшауланбаған. Сондықтан өзге учаскелермен салыстырғандағы, қандай болса да учаскедегі температураның өзгеруі өзімен бірге жылу өткізгіштік есебімен, жылуды қайта үлестіруге және тасымалдауға әкеп соғады. Қабатқа басқа температуралы су айдау және қабаттық температурада қабаттан мұнайды өндірген кезде, қабаттағы жылуды ұстап тұру және қабаттық температураның өзгерісіне әкеледі. Біртекті түзусызықты қабаттан, айдалатын судың температурасы қабаттыға қарағанда өзге болатын кездегі мұнайды сумен ығыстыру процесін қарастырайық. Қарапайым түрде, мұнайды ығыстыру поршеньді деп алайық және қалдық мұнайға қаныққандық Sқан, белгілі заңдылыққа сәйкес температураның өсуімен төмендейді. Қарастырылып отырған біртекті қабатқа қабаттыға қарағанда, төмен температуралы су айдалады деп аламыз. Себебі, суланған аймақтан мұнайды сумен поршеньді ығыстырған кезде, мұнай қабаттық температурада да ығыстырылмайды, егер мәні қабаттыдан төмен болған жағдайда, онда тіпті бұл аймақтан мұнай ығыстырылмайды. 209 Қарастырылып отырған үдеріс изотермиялық шарттарда емес, яғни қабаттағы температура өзгертілмей қалмайтын жағдайда, мұнайды сумен ығыстыру салдарынан, қабатта жылуды тасымалдау теңдеуін қолданған жөн. Бұл теңдеуді қорытындылау үшін 126-суретте көрсетілген түзусызықты қабаттың элементін қарастыру керек. Сол жақтан Δх ұзындығы, биіктігі һ және ені b (126-суретті қара) болатын қабат элементіне температурасы Т болатын су келіп түседі. Қабат элементіне өзге температуралы су айдау кезінде конвекция есебінен жылудың тасымалдауы орындалады. Осыдан басқа, қабатта жылу тасымалдауы жылуөткізгіштік әсерінен болады. Егер ϑcy- х осімен бағытталған судың филтрация жылдамдығы болса, онда конвективті тасымалдаудың есебімен, оның сол қырымен қабатқа жылудың ену жылдамдығы CcρcϑcyT болады.

7.1-сурет. Қабат элементіндегі жылу тепе-теңдігі

2.2Қабаттардан мұнайды ыстық сумен және бумен ығыстыру

Қабат түп аймағына жылулық әдіспен әсер ету әдіс тұтқырлығы жоғары мұнайларды және қасиеттері ньютондық емес мұнайларды өндіру үшін тиімді болып табылады. Бірақ кен орындарында жылулық әсер ету әдістері өндірістік игеруде жалғыз әдіс болуы мүмкін.
Температураның артуымен мұнай мен су тұтқырлықтары азаяды. Егер кәдімгі қабаттық жағдайларда мұнайдың тұтқырлығы судың тұтқырлығынан айтарлықтай артық болса, бұл жағдайда судың тұтқырлығы айтарлықтай төмендейді. Мұнай мен судың қозғалыстарының қатынасы жақсы жаққа қарай өзгереді. Бұл экспериментті орнатылған факт - мұнайбергіштікті арттыру мақсатында тұтқырлығы жоғары мұнайлы қабатқа жоғары температурадағы су айдау немесе сулы бу айдауды қолданудың негізгі себебі. Сонымен қатар, қабатқа ыстық су немесе сулы бу айдау кезінде сәйкес жағдайларда мұнайдан көмірсутектердің жеңіл фракциялары бөлініп, жер қойнауынан мұнайдың алынуын арттыра отырып бу және су ағыстарымен қабат бойынша өндіруші ұңғымалар түптеріне қарай жылжиды.
Ыстық су мен буды жоғары қысым парогенераторларында (қазандарда) алады және арнайы конструкциясы бар айдау ұңғымалары арқылы жоғары қысымдар мен температураларда жұмыс істеуге арналған арнайы жабдықпен қабатқа айдайды. Қабатқа ыстық су және сулы бу айдауды жобалау және жүзеге асыру кезінде судың термодинамикалық күйін білу маңызды: сұйық, бу түріндегі, су мен будың қоспасы немесе критикалық күйдегі қоспасы.
Мұны су үшін қанығу сызығы судың сұйық немесе бу фазаларында болу облыстарын бөліп тұратын pT - диаграммасының көмегімен білуге болады. Сонымен қатар критикалық зона нүктемен сипатталады. Су үшін pкр=22,12 МПа, Ткр=647,3К. Егер судың қысымы мен температурасы ол мәндерге сәйкес келетін нүкте бұл диаграммада қанығу сызығында болатындай болса, онда су бір уақытта бу тәрізді және сұйық фазаларда келеді. Судың бірлік массасында судың қандай мөлшері сұйық және бу күйінде болатыны судың бірлік массасындағы жылу мөлшеріне байланысты. Егер будың қысымы мен температурасы қанығу сызығындағы қысым мен температураға сәйкес келсе, бу қаныққан деп аталады. Қанығу сызығының үстінде судың күйі тек сұйық болады, ал оның астында - тек қыздырылған бу түрінде болады.
Егер қабат температурасы қабат жағдайларда парафиннің кристалдана бастағандағы температурасына тең немесе жақын болса, онда мұнайды салқын сумен ығыстыру қабаттың салқындауына, парафин түсуіне және кеуектің тығындалуына әкеледі, бұл қабаттың біртексіздігі кезінде ұлғая түседі. Айдалатын салқын су өткізгіш қабат бойымен тез қозғалып, оның әсерінен өткізгіштігі төмен жоғары немесе төмен жатқан қабатшалардың салқындауына себеп болады. Салқындау мұнайдың қоюлануына одан да тиімсізі - еріген парафиндердің қатты фазаға түсуіне және қабатшалардағы мұнай қорының концервациясына әкеледі. Айтылған мұнай қасиеттерінің ерекшеліктері және қабаттың, қатты қабаттың біртексіздігі мұндай қабатқа жылутасығышты айдау кезінде айтарлықтай эффектіні алуға әкелуі мүмкін. Бұл жағдайларда ыстық су (немесе бу) өткізгізгіштігі жақсы қабатқа өтіп, қабаттың жоғары не төмен жатқан қабатшаларын қыздырады, бұл мұнай тұтқырлығын төмендетеді және қордың толық алынуына ықпал жасайды.
Қабатқа жылулық әсер етудің әдістері қабаттың мұнай бергіштігін жоғарылату әдісі ретінде және тұтқырлығы жоғары мұнайды және таушайырларды өндірудің негізгі тәсілі ретінде тиімді. Жылулық әдістер:
1. Қабатқа ыстық жылу тасығыштарды (су немесе бу) айдау;
2. Қабат ішінде жылжымалы жағу ошағын жасау;
3. Қабаттың түп аймағын айналымдық жылулық өңдеу сияқты негізгі түрлерге бөлінеді.
Егер техникалық үрдістің алғашқы екеуі қабатқа әсер ету әдістеріне жатқызылса, онда соңғысы қабаттың түп аймағына әсер етуге қатысты. Техникалық жылу тасығыштардың арасындағы ең күштісі - су және бу. Бұл олардың жоғары энтальпиясымен (бірлік массасына келетін жылу құралы) түсіндіріледі. Негізінен будың жылу құрамы суға қарағанда жоғары, бірақ қысым өсе келе, олар бір-біріне жақындайды.
Айдау қысымы жоғарылауымен будың суға қарағанда артықшылығы, егер оларды қабатқа енгізілетін жылу мөлшері позициясынан бағалайтын болсақ, азаяды. Бұл, сонымен қатар, төмен қысымдар қажет болғанда тиімділік буды терең емес ұңғыларға айдау кезінде болатынын көрсетеді. Будың бірлік көлемінің жылу құрамы суға қарағанда, әсіресе, қысымдарда төмен екенін есте сақтаған жөн. Бірақ айдау ұңғыларының қабылдағыштығы бу айдау кезінде су айдауға қарағанда, будың тұтқырлығының әсерінен жоғары болады.
Ыстық судың құбырлар және қабат бойымен қозғалу кезінде оның салқындауы жүреді. Будың қозғалысы кезінде температураның мұндай төмендеуі бу түзілімнің жасырын жылуы және оның құрғақтылығының өзгерісі арқасында байқалмайды. Жылулық әсер ету үрдістері құбырларда, ұңғыларда және қабатта жабынды және табанды қыздыруға кеткен жылудың шығынымен байланысты. Пайдаланылатын бу генераторларының ПӘК-і шамамен, 80%. Беттік бу өткізгіштердегі жылу шығындар, шамамен, 0,35-тен 3,5 млн кДжтәу. әрбір 100 м-де дейін бағаланады. Бұл салыстырмалы аз үлес, өйткені қазіргі кездегі бу генераторларының өндірісі 250-650 млн. кДжтәу.
Қабатта жылу беру конвектипті (ыстық су немесе бу ағынымен және диффузиялық) кеуекті ортаның жылу өткізгіштік есебімен, тәсілімен жүргізіледі. Нәтижесінде қабатта жылу тасығыш фильтрациясы бағытында орнын өзгертетін температуралық фронт түзіледі. Бірақ жылу ауысу, яғни жылулық фронтының қозғалысы және масса ауысу, яғни қабатта жылутасығыштың қозғалысы жылутасығыштар фильтрациясы жүретін қабатты ғана емес, қоршаған жыныстарды қыздыруға кеткен жылудың шығыны әсерінен болатын әртүрлі жылдық жылдамдықтарымен жүреді.
Ыстық су айдау кезінде қабатта екі: температурасы төмендеген аймақ және бастапқы қабаттық температурасы бар жылулық әсермен қамтылмаған аймақ түзеледі.
Мұнайды өте ыстық бумен қысып шығару. Су буында жылу сыйымдылығы көп болғандықтан, жылулығы ыстық судың жылулығынан әлденеше артығырақ болады. Егер температурасы 148,9°С суда 628 кДжкг жылу болса, онда қаныққан, температурасы сондай буда 2742 кДжкг, демек 4 есе артық жылу болады. Осыдан, салмақтары бірдей бу мен суды қарастырғанда, бу қабатқа судан 4 есе көп жылу береді деуге болмайды. Егер мұнай қабатының температурасы 65°С болса, онда температурасы 148,9°С көтерілген 1 кг су қабатқа 356 кДж, ал дәл сондай жағдайлардағы бу 2470 кДж жылуды береді, демек бұл 7 есеге жақын көп. Сондықтан бу арқылы айдалатын агенттің 1 кг салмағына есептегенде, едәуір сан жылу енгізуге болады. Бұдан басқа жағдайлары тепе-теңдікте болғанда 1 кг бу көлемді 25-40 есе көп алады және ыстық сумен салыстырғанда мұнайды ең көп көлемде айдауы мүмкін. Мұнай қабатына бу айдаларда, қаныққан суланған буды пайдаланады. Бұл кезде, негізінде, қабатқа бу мен ыстық конденсат араласқан қоспа айдалады. Қабатқа айдалған будың кебулік дәрежелігі 0,3-0,8 араларымен шектеледі. Будың кебулік дәрежелігі, демек, қысымдары мен температуралары бірдей болғандағы бу мен су массаларының қатынастығы жоғары болған сайын будың жылу сыйымдылығы ыстық сумен салыстырғанда жоғарылай түседі. Мысалы, қысым 10МПа және температура 309°С болғанда, дымқыл, кебулік дәрежелігі 0,6 будың жылу сыйымдылығы, шамамен, ыстық судан 1,6 есе көп болады.
Қабаттағы жылудың таралу үрдісі және қабатқа су буын айдаумен мұнайды айдау ыстық сумен айдаудан күрделі болады. Буды қабатқа мұнайлы ауданды қоршаған ңұсқа ішінде орналасқан бу айдағыш ұңғымалармен айдайды, мұнайды өндіруші ұңғымалар арқылы шығарады.
Қабаттан ысыған буды айдаумен мұнайды шығару механизмі қабаттағы мұнай мен судың температурамен байланысты қасиеттерінің өзгерулеріне негізделген. Температура көтерілген сайын мұнайдың тұтқырлығы, тығыздығы және фаза аралық қатынасы төмендейді, ал булардың серпімділігі өсіп, қабаттың мұнай беруіне қолайлы жағдай жасайды. Мұнай беруді өсіруге көмірсутектілердің парциалды қысым төмендеуі арқылы, буға айналу үрдістері әсер етеді. Парциалдық қысымның төмендеуі буға айналу аймағында су буы болуымен байланысты. Қалдық мұнайдың жеңіл сыңарлары буға айналып, булы аймағының алдыңғы шекаралығына жылжып ауысып алады. Бұл жерде бұлар қайтадан сұйықтыққа айналып осыдан кейін мұнай толқын-валында ериді де, еріткіш жиектеуін тудырады. Еріткіш жиектеуі мұнайдың қосымша өсуін қамтамасыз етеді. Температура 375°С болғанда атмосфералық қысымда сұйықтану 10%-ға жетіп, тығыздығы 934 кгм³ болып мұнай айдалады.
Бу және жылулықтар әсер еткенде мұнай қабатында қасиеттері әртүрлі үш аймақтар пайда болады. Бұл аймақтар: 1) мұнайды газбен айдау аймағы; 2) ыстық конденсат аймағы (осында температура тұрақсыз жағдайда мұнайды сумен айдау механизмі іске асырылады); 3) жылулықпен қамтылмай қалған мұнайды температурасы қабаттағыдай, сумен айдайтын аймақ (2-сурет). Келтірілген аймақтар бір-бірінен температурасы, қаныққан сұйықтардың таралуы арқылы және мұнайды айдау механизмі арқылы ажыратылады. Осы аймақтардың әрбіреуінде болып жатқан үрдістер бір-біріне әсерін тигізеді, олар бір-біріне тәуелді келеді.

2-сурет. Қабатқа сулы буды айдағанда температуралар таралымының сұлбасы. Аймақтар: 1 - ысытылған бу; 2 - қаныққан бу; 3 - ыстық конденсат; 4 - суыған конденсат

Алдымен қабаттың жылуы қыздыру жылулығы арқылы басталады. Бұл кезде айдалған, ысытылған будың температурасы айдама ұңғымаға жақын жерде (1-аймақта) қаныққан будың температурасына дейін төмендейді (демек, қабат қысымындағы судың қабаттағы қайнау нүктесіне дейін).
Қабатты қыздырумен (2-аймақта) буға айналдыру үрдісінде жұмсалған жылу (жасырын жылу) шығындалады да, осыдан кейін бу шықталып сұйықтыққа айналады. Бұл аймақта, булық-сулық араласы және қабат температурасы шамамен тұрақты және барлық буға шығарылған жасырын жылу пайдаланып біткенше, қаныққан будың (қысымға тәуелді) температурасына тең болып тұрады. Мұнда ыстық су айдалғаннан кейінгі қалдық мұнайдың жеңіл серіктерінің (фракцияларының) буға айналуы (дистилляциялануы) мұнай беруді жүзеге асырудың негізгі себебі (факторы) болады. Тәжірибеде дағдыланған айдау көлемдеріне байланысты мұнайбергіштігі көп емес.
3-аймақта қабат конденсат ыстық суының жылуы арқылы жылығанда, температурасы қабаттың бастапқы температурасына дейін төмендейді. Қабат температурасында мұнай суыған конденсатпен айдалады. Жылу бөлігі ыстық суды айдаған кезіндегідей қабаттың төбесі мен табанынан өтіп кету арқылы шығын болады. Бұдан басқа, температураның таралуына, жылу тасымалдағыштың айдау ұңғымасынан қашықтаған сайын, қабат қысымының өзгеруіне әсер етеді. Температураның таралуына сәйкес мұнай суыған судың, ыстық конденсаттың, қаныққан және ысытылған будың әсерінде болады. Және ысытылған мұнай буының әсерінен булану үдерістері мен көмірсутегілері бөлігінің бу кезіндегі сүзілуі (фильтрациясы) мұнай берудің өсуіне әсерлерін тигізеді. Суық аймақта көмірсутегілердің булары сұйықтыққа айналады, сөйтіп, мұнайды жеңіл сыңарлармен байытып, өзінің ерітінділерін айдайды.
Айдау мен температураның қабатта таралуын өзгешелік механизмдерін айдау бағытына керісінше, қарастыруда ыңғайлы.
Қабаттағы температурасымен 4-аймақта сусыз мұнай сүзіледі.
Қабаттың температурасы 3-аймақта алғашқыға тең. Қабат температурасы тұрақталғанда мұнай сумен айдалады. Айдау бағытындағы судың қаныққандығы бірте-бірте байланыстағы судың қанығуына дейін төмендейді.
2-аймақ - бұл ыстық су аймағы. Бұл аймақта температура будың ең алғашқы қабаттағысына дейін төмендейді. Мұнда ыстық су және ысытылған көмірсутегілердің жеңіл фракциялармен байытылған мұнай сүзіледі. Соңғылар су аймағында, қалдық мұнайдан шығып, бұдан әрі сұйықтыққа айналу аймағынан айдалады. Мұнда жылыған мұнай ыстық сумен айдалады. Бұл аймақта мұнай беру коэффициентінің арттыруына мұнай тұтқыр-лығының төмендеуі, оның жылжымалы болуы, кеуектеліктер эффектері күшеюлері жеткізеді.
2-аймағының 1-аймаққа жанамалы бөлігінде температура шамамен бу түзілу температурасынан төменірек. Ауданы шағын бұл аймақта су буы және газ көмірсутектілер фракциялары суығандығысынан ыстық суға орын береді және ыстық сумен өндіруші ұңғымаларға қарай айдалады.
1-аймақ - бұл айдау ұңғыма жанында пайда болатын дымқыл будың аймағы. Мұнда температура шамамен тұрақты және мәні қабат қысымына тәуелді, судың түзілу температурасына тең. Бұл аймақта қалдық мұнайдың жеңіл фракциялары буға айналады.
Сонымен, буды айдағанда қабаттың мұнайбергіштігінің артуына мұнай тұтқырлығының төмендеуі жеткізеді. Тұтқырлықтың төмендеуі қабатқа айдағанда мұнайдың керіліп-ісуіне; оны бумен ығыстырып айдауына және ерітіндімен бөліп алуына байланысты жақсырақ қамтып айдау коэф-фициентін көтеруге әсерін тигізеді.
Мұнай тұтқырлығы, дағдыдағыдай, температура көтерілгенде, шамамен, 20-80°С аралығында күрт төмендейді. Мұнайдың дебиті тұтқырлығына кері пропорционалды болуынан ұңғымалардың өнімділігін 10-30 есе және бұдан да жоғары көтеруге болады.
Өте тұтқырлы және меншікті салмақтары жоғары мұнайлар тұтқыр-лықтарын жедел қарқынмен төмендетеді, қалдық мұнайдың қаңыққандығы ерекше температурасы 150°С-қа дейін шұғыл кемиді. Температура көтерілген сайын мұнайдың тұтқырлығы судың тұтқырлығынан тезірек төмендейді, бұл да мұнайбергіштікті арттыруға дұрыс ықпалын тигізеді.
Буды айдау үрдісінде құрамына байланысты мұнай керіледі, осыдан қабаттағы сұйықтықтарды айдайтын қосымша энергия пайда болады.
Р.Х. Муслимов мұнайды бумен айдағанда әртүрлі факторлардың мұнайбергіштігіне әсерін тигізетін мыналар деп санайды (3-сурет):
- мұнай тұтқырлығының төмендеуі - 30 %-ға дейін;
- жылудан керілудің тиімділігінен - 8%-ға дейін;
- дистилляциялаудың тиімділігінен - 9%-ға дейін;
- газбен айдау режимінің тиімділігінен - 7%-ға дейін;
- жылжымалығын көтерудің тиімділігінен - 10%-ға дейін.

3-сурет. Бу мен жылу әсер етудегі мұнайбергіштігінің әртүрлі факторларға тәуелділігі (Р.Х. Муслимов бойынша): 1 − қабаттағы табиғи температурасында таусылу режимі; 2 − тұтқырлықтың төмендеуі; 3 − термиялық керілу; 4 − дистилляциялау; 5 − газ айдау режимі; 6 − жылжымалықтың өзгеруі

Мұнайды бумен айдау үрдісі ең алғашында қабатқа буды үздіксіз айдауды талап етеді. Бу қабатпен жылжыған сайын жынысты және ондағы мұнайды жылытып, оны өндіруші ұңғымаларға қарай айдайды. Бұл үрдісте жылу энергиясының негізгі бөлігі қабаттың тау жыныстарын жылытуға кетеді. Сондықтан жылу тасымалдағыш жылуды жоғалтпай-ақ, ұңғыманың оқпанымен және қабаттың төбесімен табанына қарай жайылып жылжығанда, температураның жайылу шебі мұнайды айдау шебінен қалып отырады.
Үрдістің тиімділігін арттыру мақсаты және қабатқа сіңірген жылуды үнемді пайдалану үшін қабат кеуектігінің 0,6-0,8 көлемін алатын жылу жиектеуін туғызғаннан кейін, бұл жиектеуді жылжытып, өндіруші ұңғымаларына қарай, бұрынғы айдау ұңғымаларына суық суды айдаумен жақындатады. Бұл технология жылумен жиектеу тәсілі деп аталады. Қабатқа буды айдағанда, жылудың тигізетін әсерінің нәтижелігімен бағалау, әдетте, қосымша мұнай шығаруға жұмсалатын будың меншікті шығынымен көрсетіледі.
Бір тонна мұнайды жаққанда бу шығарғыштардан 13-15 т бу алуға болады, сондықтан тиімді технологияда қосымша мұнай шығарғанда, оған шығатын будың меншікті көрсеткішінің мәні 13-15 тоннадан асуы мүмкін емес. Егер жалпы шығындардың 30-35%-ын құратын дайындалу мен буда айдауға жұмсалған шығындарды ескерсе, онда эффективті үрдісті қолданғанда, қосымша 1 т мұнайды шығаруға жұмсалған бу шығыны 3-6 тоннадан аспауы тиіс.
Бу мен жылылық әсерлерін таңдағанда мұнаймен қаңыққан қабат қалыңдығы 6 м-ден кем болмауы тиісті екенін ескеру қажет. Қалыңдық бұдан төмен жұқарғанда мұнайды бумен айдау нәтижелі болмайды, өйткені қабаттың төбесі мен табаны арқылы жылу жоғалуы көбейеді. Қабатының жатқан тереңдігі 1200 м-ден терең болмауы керек. Бұл ұңғыма оқпанының әр 100 метрінде жылудың шамамен, 3%-ы жоғалуымен және құбыр тізбектерінің техникалық деңгейде мықтылығын қамтамасыз етудің қиындығына байланысты.
Қабаттың өткізгіштігі 0,1 мкм²-ден төмен болмауы, а-қабаттың төбе мен табанында жылу жоғалуын төмендету үшін мұндай айдау қарқыны жеткілікті жоғары болуы тиіс. Ұңғыма оқпанында және қабатта жалпы жоғалатын жылу ұңғыма сағасынан өткен жылудың 50%-ынан аспауы тиіс. Кері жағдайда БЖА үрдісі нәтижелі болмайды.
Қабатты және сондағы флюидтерді жылытуға арналған буды қабатқа айдайтын: циклдік; блок (шығыр)-циклдік; ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Мұнаймен ластану концентрациясы
Мұнай және мұнай өнімдерінің биологиялық әсері
Мұнай мен газ өндірісі
Мұнай және оның өнімдерінің тұтқырлығын анықтау
Топырақтың механикалық құрамы
Мұнай газ өңдеу кәсіпорнында өндірісті жоспарлау міндеттері мен әдістер
Қоныс және бектас кен орнындағы өндірістік мониторинг (атмосфералық ауаның ластану мониторингі мысалында)
Жаңажол мұнай-кен орнының радиациалық жағдайын бағалау
Өзен жетібай
Жер планетасының қабаттары
Пәндер