Дәріс. СУҮСТІ ЖӘНЕ СУАСТЫ ПАЙДАЛАНУ.

Теңіз мұнай газ кәсіпшілігі (ТМК)- теңіз кен орындарын мұнай, газ, конденсатты өндіру және жинауға, өнімді дайындау , тасымалдауға арналған технологиялық кешендер.

Өнімді өндірі фонтанды тәсілмен (ҚҚҰәдісімен), одан кейін газлифтілі немесе өндірудің механикаландырылған тәсілдеріне көшіріледі. Өндірілген мұнай және газ газлифтілі циклда энергия тұтынудың ішкі қажеттілігі үшін қолданады.

ТМК-ның құрлықтағы кәсіпшілігінен айырмашылығы негізгі және қосалқы жабдықтарды теңіз мұнайгаз кәсіпшілікті гидротехникалық құрылымдыарда орналастыру қажеттілігі.

ТМК-нің технологиялық сұлбалары тереңдік, толқын биіктігі, жел жылдамдығы, мұдардың пайда болуы және т.б. табиғи-климатты жағдайлардан тәуелді. Мұз қатпайтын акваторияларда пайдалану 300 м тереңдікке дейін жүзеге асырылады.

25-30 м тереңдіктерде ТМК көбінесе табиғи түбек, дамбалар (5-10м), эстакадаларда және басқа свайлы құрылымдарда орналастырады.

Суүсті пайдалану- стационарлы платформалар, негіздер және эстакада алаңдарынан мұнай және газды алудың , тасымалдаудың шаралар кешені.

25-30 м тереңдікте металл немесе темірбетонды тіректі бөліктерден тұратын стационарлы платформалар қолданып, оған кәсіптік жабдықтарды орналастырады. 60-80 м тереңдікке дейін негізінен өндіру ұңғылары немесе технологиялық жабдықтары (өнімді жинау, дайындау үшін), энергетикалық объектері бар бірфункциялы платформалар қолданады.

80 м-ден жоғарры тереңдік – көпфункциялы болып, әрбір платформа жеке мұнай газ кәсіпшілігі болып есептеледі. Платформалардың саны дренирлеу объектісімен анықталып, әдетте 2ден 4 ке дейін болады. Шельфті пайдаланудың ерекшелігі көп шығындар және жабдықтарды орналастыру үшін орынның жетіспеушілігі. Осы шектеулер мұнай қабатының дренирлеу ауданынұлғайту үшін көлбеу үңгыларды бұрғылауға апарады.

Әрбір ұңғыны неғұрлым көп қоршап алуға жетуді бағытталған бұрғылау технологиясын көптеген мұнай компаниялары өңдеді.Мысалы, Статойл 7 километрлі ұңғыны бұрғылауды және ол платформадан қабаттың түбіне 5 км жайылған.

Сурет 25 – Суасты ұңғыларды пайдалану кешені.

 

Дәріс. Ұңғылардың сағасын су астында орналастыру әдісі. Жабдықтарды су астында орналастыру жүйелері. Суасты технологиясының беріктігі.

Сағасы суастында орналасқан ең алғашқы рет 1943 ж Эрн өзенінде (АҚШ) 11,5 м тереңдікте бұрғыланған. Осы кезден бастан осы әдіспен әртүрлі теңіз кен орындарында: Мексикалық ағысы, АҚШ-тың Тұнық мұхит жағасында, Онтүстік- Шығыс Азия жетегінде , Солтүстік теңізде жұықтап 300 ұңғы бұрғыланған. 1976-1980 жж аралығында сағасы суастында орналастқан ұңғылар саны217 ден 283 ке дейін барды. 1980 жылдың басында тағы 66 ұңғыны бұрғылау жоспарланған.

Теңіз кен орындарында ұңғы сағасы су астында орналасқан кезінде игеру өте күрделі болғанмен, бірқатар жетістіктерге ие болады.

Осы әдістің негізгі жетістігі, ол-мұнай кен орнын пайдалануға кезекпен жіберу мүмкіндігі. Әдетте ол тәжірибеде алғашқы мұнайды алуды жылдамдатады.Бұрғылау кемесінен бірнеше ұңғыларды бұрғылап, олардың саға үстіне сәйкес суасты арматураларын қондырып, пайдалануға еңгізу, қымбат стационарлы платформаларды орнату және одан көлбеу бағытталған ұңғыларды бұрғылап, тек содан кейін кен орынды пайдалануға жіберуге қарағанда жылдам орындалад. Осымен қатар, бұл әдіс кен орынның бірнеше геолого- физткалық сипаттамаларын игерудің алғашқы кезеңдерінде пайдалану параметрлерін алуға мүмкіндік береді.

Құрделі қаражат, қаржы салыстырмалы түрде аз болғандықта, осы әдіс мұнай қоры көп емес кен орындарын игеру үшін қолдануға болады, өйткені стационарлы қымбат платформаларды пайдалану тиімсіз болады.

Сағасы су астында орналасқан жүйелердің тағы бір жетістігі, ол- тупте орналасқан қондырғының сыртқы климаттық жағдайлардан сақталатыны. Су үсті стационарлы платформалар үлкен қауіп төндіреді, ал осы кезде су астында қондырғыны орналастырудың бұндай қауіптігі жоқ, және өрт қауіптігі де болмайды.

Осындай жүйелердің кемшілігі үлкен тереңдікте болған жағдайдасаға қондырғысына жету қиыншылығы және ұңғыларды жөндеу қиыншылығы болып саналады. Осыдан басқа, бұндай мәселені шешу үшін тәжірибелі водолаздардың еңбегінің қажеттілігі.

Бірақ, көптеген шет ел мұнай фирмалары теңіз кен орнын сағасы су астында орналасқан ұңғылармен игері әдісінде үлкенабайлықпен қарайды, өйткені осы әдіс тәжірибелі кезеңдерден шыққан жоқ және ол тек ғана жекеболінген ұңғылар үшін қолданады деп есептейді.

Су астында саға қондырғысын жеке тік бұрғыланған ұңғы сағасына немесе шектеулі тармақ ауданында бұрғыланған бағыттаушы ұңғылар сағасына орнатады. Су асты саға қондырғысын және манифольдті каераны басқару үшін гидравликалық немесе электрогидравликалық жүйіелерді қолданады. Әрбір ысырмаларды басқару кемеден келетін жеке желілер арқылы немесе бір тармақтау блогы арқылыжүзеге асырылады.

Су асты қондырғыны орнатудыңекі жүйесін бөледі:

· Су астында саға қондырғысының ашық орналасуы;

· Су астында саға қондырғысының жабық орналасуы-«құрғақ» (атмосфералы).

Ашықтүрлі жүйелерде барлық саға жабдығы теңіз тереңдігіне сәйкес гидростатикалық қысым әсерінде болады. Жабық түрлі жүйелерде саға жабдығы арнайы батпалы камераларда орнатылып, оның ішінде атмосфералық не болмаса кішкене жоғарлатылған қысым сақталады. Осылардың ішінен ащық түрлі жүйелер «құрғаққа» қарағанда кеңінен қолдануда.Жабдықты жөндеу,монтаж және техникалық қызмет көрсету ашық жүйелерде манипулятор немесе водолаздар арқылы жасалынады, ал жабық жүйелерде – операторлар кәдімдігі киімдерімен атмосфералық камерада жүргізеді. Су асты сағаға арматураны орнату өлшемдермен , когнструктивті шешімдермен, конструктивті шешімдермен айырықшаланады.

Суасты технологиялық сенімділігі

Сенімділікті қамтамасыз ету мәселесі- суасты технологиясын қолдануда ең маңыздысы болады, өйткені суасты жабдықты инспекциялау қиындатылған, ол оған қызмет көрсету немесе алмастыру үлкен шығындарға әкеледі. Осымен қатар, суасты жабдықтардан бас тарту қоршаған ортаның күйіне әсер етеді. Суасты қаржыны қайтаруды қамту керек.

Суачты үрдістерін минимумға келтіру үшін инспекция жөндеуге немесе алмастыруға суасты жабдықтар компоненттері алуды қамтамасыз ету маңызды болады. Осыған байланысты өнімнің үздіксіздігіне кепілдік бола алатын, суасты жүйелерге дубілдеу принципін енгізу қажет. Сондықтан модульді жүйелер стандартты компоненттерді қосумен жобалану арнайы сынамалар өткізу және сапасын қатаң бақылаумен дайындалу қажет.

Бір сөзбен айтқанда, суасты жүйелердің сенімділігін қамтамасыз ету үшін творчествалық ізденулерді жаңа ойлармен абайлап біріктіру, қолдану қажет. Ұран болып қарапайымшылдық, ал мақсат- сенімділік болған жөн.

Суасты жабдыққа қызмет ету

Жоғарыда айтылғандай суасты жабдықта қызмет көрсету мәселесі оның сенімділігін қамтамасыз етумен тығыз байланысты. Састы не болмаса басқа да жүйелерге қызмет көрсету бір принциптерге негізделеді. Модульді жүйелерді қолдану сыналған компоненттрді қолдануды ұсынады, өйткені оларды алуға және жаңалармен ауыстыруға мүмкіншілік береді. Бірақ, кезкелген жүйеде тек бір кен орынға тағайындалған компоненттер болады. Олар алынбайды және кен орынды игерудің барлық кезінде қызмет көрсетеді. Басқа жүйелер бұзылуы мүмкін. Осындай жағдайда екі жол бар. Бірінші жол- суасты жүйесінде осы компоненттердің жоғарғы сенімділігін қамтамасыз ету. Екінші жол – жүйені жобалау кезінде бір компонент істен шыққанда оның функциясын басқа компоненттер орындай алатындай жасау. Олардың рентабельдігін талдау нәтижелерімен қатар қолдану мәселелерін шешу кезінде ескерілу керек.

«Закум» суасты өндіру жобасы (сур 26).

«Закум» суасты өндіру жобасын жасау 1969ж. тамызында ұңғы бұрғыланып 1972ж. сәуіріне дейін жалғасқан кезде, және мұнай суасты сағалы арматурасы бар ұңғыдан жақын орналасқан платформаға дейін жеткен жағдайда болды. Осы мерзім ішінде әртүрлі суасты пайдалану қондырғылар және әртүрлі суасты үрдістер сынайды. Жобаны жүзеге асыру келесі мақсаттарды көздеді:

1. Суасты әдістер арқылы мұнай өндіруді қамту.

2. Суасты жабдықтарды және суасты әдістерді тәжірибе жинау және оны мұнай кен орындарын игерде қолдану.

Жобада суастында мұнай өндіру аспектілердің барлығын алатын жабдықтар мен үрдістер сыналды. Негізгі пайдалану жабдықтарымен (саға арматурасы, қақпақтар, лақтыру желілер т.б.) қатар келесі жабдықтар түрлері болады:

- саға қондырғысы

- мұнай және газ сепараторлары

- газды лақтыру жүйелері

- қақпақтар жұмысын реттеу құрылғысы

- бақылау-өлшегіш аспаптар және байланыс жүйесі

- электрэнергия көздері және оларды тарату жүйелері

- құбырлар және манифольдар;

- арқан жұмыстары;

- водолаз жұмыстары;

- қосымша кеме.

Сурет 26- «Закум» бойынша суасты мұнай өндіру сұлбасы. 1- қақпақтарды іске қосу үшін екі құрылғы және қоректену блогы бар суасты ұңғы; 2- негізгі қоректену блогы; 3-трансформаторлар; 4-радиосигналдар; 5-радиобайланыс; 6,9- құбырлар; 8- кабель;10- сепаратор.  

«Закум» суасты жүйені пайдалану жағдайлары жағымды болды. Судың тереңдігі 20м- ден аспай, қондырғыны орнату және оған қызмет көрсетуі бойынша үрдістерді арнайы водолаздармен орындауға мүмкіндік берді. Осымен қатар пайдалануды жеңілдеткен, жұмыстар орындалған жерден жаға базасының алыс болмағандығы. «Закум» жобасының арқасында суасты үрдістерін жүргізудің үлкен тәжірибесі үлкен тереңдіктерде алынды.

Мұнай ұңғыларын меңгеру әдістері

Ұңғыны меңгеру-ағымды шақыру және ондағы өнімді арттыру үрдістерінің технологиялық кешені. Ол қабаттың мүмкіндктеріне сәйкес таңдалады. Ұңғыны қабатқа өткізгеннен кейін қабатты ашу және шегендеу ұңғысын перфорациялау, кейде оны қабатты екінші қайтара ашу деп те атайды, ұңғыны түп аймағы әсіресе ашылған қабат үсті жақа сазды известтен немесе сазды қабықшамен ластанған болады.

Менгеру мақсаты-коллекторлардың табиғи өткізгіштігі ұзындығы бойынша, қабаттағы перфорацияланған арынның ашық бетіне дейін қалпына келтіру және ұңғы өнімін оның сәйкес потенциялды мүмкіндігінше алу.

Қабатты менгеру әдістері қысым өте жоғары болғанда, яғни фонтандауды күткен жағдайда және қысымы аз, яғни ашық фонтандау қаупі жоқ және механикаландырылған әдіс қолданылатын болып екіге бөлінеді. Мұнай өндіру тәжірибесінде көптеген ашық фонтанды ұңғыларының ұзақ уақыт жануы, оның себебі қабатты ашу жєне ұңғыны меңгеру технологиясын бұзылу салдарынан болады. Мұндай құбылыстар ұңғының істен шығуымен қоймай, кен орынның өзінің өнімінң азаюына әкеліп соқтырады.

Ағым шақырудың негізгі алты әдісін атап айтуға болады:

- тартание

- поршендеу

- ұңғы сұйығын алмастыру (тғыздығы жеңіліне)

- компрессорлы әдіс

- газды сұйық қоспаны айдау

- терең сораппен сору

Тартание-бұл ұңғыда сұйықты 16мм жұқа арқанды лебедка көмегімен желонка түсіру арқылы алу. Желонка 8м ұзындықты құбырдан дайындалады, оның төменінде штокты клапан бар, яғни шток белгілі бір жерге тірелгенде клапан ашылады. Желонка диаметрі көбінесе шегендеу құбырының 0,7 диаметірінен аспайды. Желонканың жоғарысында арқанға бекітілген қысқыштар қарастырылған желонканы бір түсіргенде сұйық көлемі 0,06м3 тен аспайды.

Поршендеуде поршен немесе сваб диаметрі (25-37,5мм) клапанды құбыр күйінде болады. Құбырдың сыртқы бетінде серпімді резиналы менжеттер (3-4мт) сымды қор арқылы ұсталған. Поршень сұйыќ бағанасына түсірілгенде сұйық поршень арқылы поршень үсті кеңістігіне өтеді. Көтерілгенде клапан жабылады, ал манжеттер сұйық бағанасын қысып тұрған қысым арқылы, НКТ қабырғаларына қысылып, тығыздалады. Поршенді әдісте де саға ашық қалады, ол әрі қарай күтпеген қауіптердің болуымен байланысты.

Қабат сұйығын ауыстыру. Ауыстыру ұңғыға түсірілген СКҚ және саңылаусыздандырылғанн сағада жүргізіледі, бұл лақтырылуларды жәєне фонтанды құбылыстан қорғѓайды. Бұрғылаудан шыққан ұңғы әдетте сазды қоспамен толтырылған болады. Ұңғыны жуу сұйығымен немесе газдандырылған мұнаймен болсын жуғанда, оның түп қысымын мына көлемге азайтуға болады:

(1) мұндағы сазды қоспа тығыздығы; жуу сұйығының тығыздығы; СКҚ түсірілген тереңдік; ұңғы қисықтарының орташа бұрышы.

Осындай әдіспен қабат қысымы үлкен жєне меңгеруге жақсы берілетін коллекторлары бар ұңғылар меңгеріледі. (1) формуладан көріп отырғандай сазды сұйығын мұнайға ауыстырғанда, максималды қысымның түсуі тек барлық қысымнан 25% ғана азаяды.

Осыдан да әдістің қќолданылуы шектеледі. Ұңғыда сұйықтың ауыстырылуы сорапты агрегат көмегімен жүреді, ал кейде бұрғылау сораптарымен де іске асады. Кей жағдайларда берілген кенорында игеру кезіндегі қауіпсіздік жєне сенімділік біршама бар болса, онда қосымша поршенді әдісте қолданылады.

Меңгерудің компрессорлы әдісі фонтанды ұңғыны меңгеруде, жартылай фонтанды жєне біршама механизацияланған ұңғыларда қолдануда кең өріс алды. Ұңғыға СКҚ тізбегі түсіріліп ал сағасында фонтанды арматура қондырылады. Құбыраралық кеңістікке қозғалмалы компрессордан айдау құбыры қосылады.

Газды айдағанда құбыраралық кеңістіктегі сұйық СКҚ башмагына дейін ығыстырылады немесе СКҚ-ның түсірілу тесігіне дейін ол сәйкес терењдікте алдын ала жасалады. Газ СКҚ-ға келіп, ондағы сұйықты газдайды. Нәтижесінде түп қысым біршама төмендейді. Газдың шығымын бақылап, мөлшерлей отырып (ауа): құбырдағы газды –сұйық қоспаныњ тығыздығын, сонымен бірге түп қысымын да Р3 –да мөлшерлеуге болады. болғанда ағым басталады, осыдан ұңғы фонтанды немесе газлифті режимге өтеді. Тәжірибе және тұрақты ағым алғаннанкейін ұңғы ағымы стационарлы режим жұмысына ауыстырылып, жұмысын жалғастыра береді.

Меңгеру герматизацияланған ұңғыларда процесстің параметрлерін үздіксіз бақылаумен жүреді. Сондыќтан әдіс біршама қауіпсіз және қабатқа депрессияны әсер еткізуде біршама тиімділіктерге жетеді. Бірақ компрессорлы мењгеру әдісі бұзылғыш, тұрақсыз компрессорларда қолдану жұмысы шектеулі кей аудандарда ұңғы тереңдігі 4500-5500 метрде меңгеру қасиеттілігі туады, ал терењдіктіњ өсуі ол да компрессорлы меңгеру әдісін қолдануда оның жұмысын шектейді.

Қабат энергиясын сұйық шығаруда жєне әртүрлі жууларда барынша пайдалану үшін НКТ башмагы перфорацияныњ жоғарғы тесігіне дейін түсіріледі. Сұйық бағанасын СКҚ башмагына дейін ыѓыстыру үшін, єсіресе өте үлкен терењдіктерде бірнеше мегапаскальға дейін кµтеретін қуатты компрессорлар керек. Бұл мењгеруді ќиындатады, сондыҚтан құбыр тізбегінде алдын ала анықталған терењдіктерде түсірілетін тесіктер деп аталатындар жасалады. Құбыр аралық өтіп жатқан сұйыќ бағанасы осы тесікке келгенде, айдау газы НКТ арќылы сұйыққа қосылып тесіктен жоғары сұйық бағанасын газдайды. Егер СКҚ-дағы сұйық бағанасының тесіктен кейінгі газдалѓан ќысымы Р1 болса, онда түп қысым Рс мынаған тең

(2)

Мұндағы түп тереңдігі (жоѓарѓы перфорацияѓа дейін); түсіру тесігі тереңдігі; ұңғы сұйығының тығыздыѓы; ұңғы қисығының орташа бұрышы.

Айдалған газѓа дейінгі түп қысым

(3)

(2) (3) тен есептеп қабат депрессиясын анықтаймыз.

(4)

Бірақ L дің көбеюімен Р1 де кµбейеді, ол негізінен айтќанда газ шығымына тєуелді, бірақ (4) формулада анықталған гидростатикалық қысымнан 7-10% тыќ артық түсірілмейді. Сондықтан терењ ұңғыларда меңгеру үшін жоғары қысымды беретін компрессорлар ќолданылуы керек.

Ұңғыны газды сұйық айдау арқылы мењгњру. Ұңғыға газды сұйық айдау арқылы мењгеруде таза газдың орнына құбыраралық кеңістікке газ қоспасын айдайды. Бұндай газды сұйық қоспаныњ тығыздыѓы айдалатын газ жєне сұйық шыѓыныныњ қатынасына байланысты. Бұл процесс параметрлерін қадағалап отыруѓа мүмкіндік береді. Газды сұйық ќоспаныњ тығыздығы таза газ тыѓыздыѓынан көп болғандықтан, ол біршама терењ ұңғыларды қысымы аз компрессорлар көмкгімен менгеруге кµмегін тигізеді. Бұл процесс ќиын.

Газды сұйық қоспа айдағанда ауа көпіршіктеріне Архимед күші әсерінен олар ағымда бетке шығады. Бетке шығу жылдамдығы газды көпіршіктердің µлшеміне байланысты, сұйық тұтқырлығына жєне оның тығыздығына байланысты: көпіршік қаншалықты кіші, оныњ бетке шығу жылдамдыѓы соншалықты аз. Одан басқа газ НКТ башмагына жетпей, түп ќысымы азайады. Біршама қажетті жылдамдық болу үшін үлкен шыѓымдар болуы қажет. Процесстің қажетті жылдамдығын 0,8-1 м/с болса процесс қуанарлықтай нәтижеге жетеді.

Түптен ауыр тұнбаларды ашып шығу үшін әдетте керу, жуу қолданылады. Сондықтан ГСҚ айдау, ол жуудан кейін іске асады, олда керу, жуу жүйесіндей жолмен жүргізіледі.

ГСҚ айдау кезіндегі балансты қысымды сақйналы кењістіктегі сораптыњ қысымы максималды болған кездегі мєнді жазып аламыз. СКҚ башмагқа дейін сұйыққа толтырылып; ол құбыр сырты кеңістік ГСҚ толтырылсын; сонымен бірге екі жүйенің қозғалу жылдамдығы ГСҚ айдау жылдамдығына тең болған жағдайды қарастырып көреміз.

ат-сұйықтыњ СКҚ- да үйкелу жерінен қозғалыс жылдамдыѓғын жоғалту; ак-сұйықтың сақиналы кеңістікте үйкелу әсерінен қозғалыс жылдамдығын жоғалту;

Кері жуудағы СКҚ башмак қысымы сақиналы кеңістік жағынан мынаған тең:

(5)

башмак қысымы НКТ жағынан теқ:

(6)

Мұндаѓы -саќиналы кењістікте ГСҚ тығыздығының орта айдау мәні; -қйсаю бұрышы; -сақиналы кеңістіктің сағасындағы айдау қысымы; -жылдамдатылған еркін құлау.

Осыдан Рт=Рсм; сондыќтан (5) жєне (6) ны тењестіре отырып L-ді шешкенде мынаны аламыз;

; (7)

(7)формула СКҚ башмагының берілген мәндерде шектеулі терењдігін аныќтайды.

(7) формуладан саѓалыќ ќысымды аламыз, ол ГСЌ-ныњ айдау ‰шін берілген L терењдікке СКҚ-і т‰сіруге ќажет:

(8)

Ру; L; -мәндері әдетте белгілі болады. жєне олар -әдеттегідей құбыр гидравликасы формуласымен анықталады; ал жєне -ЭВМ қодану арқылы қиын теңдеулермен аныќталады.

Сұйықтың орналасу мµлшеріне байланысты, ГСҚ айдау қысымы үлкейе береді, ГСҚ СКҚ башмагына жақындағанда қысым максимумға жетеді. ГСҚ СКҚ –ға түскенде айдау қысымы азайа бастайды.

Негізгі әдебиет:1 [78-87]

Бақылау сұрақтары:

1. Суүсті пайдалану деп нені атайды?

2. Суасты пайдаланудың негізгі жетістіктері?

3. Суасты жабдықтың сенімділігі неде?

4. «Закум» суасты өндіру жобасын жүзеге асырудың маңызы неде?

5. Суасты жабдықтарға қызмет көрсетудуң мәселелері.

6. Мұнай ұңғыларын меңгерідің қандай әдістерін білесіз?

7. осы әдістердің бір-бірінен айырмашылығы қандай?