Дәріс. ТЕҢІЗ КЕН ОРЫНДАРЫН ИГЕРУ ӘДІСТЕРІ. ҰҢҒЫЛАРДЫ ОРНАЛАСТЫРУ ЖҮЙЕЛЕРІ. ҚАБАТТЫҢ ЖҰМЫС РЕЖИМДЕРІ.

Теңіз кен орындарды игеру құрлықтағы кен орындарын игеруге қарағанда стратегияларды қолдануды қажет етеді. Негізгі айырмашылық ұңғылар саны және модельдерде.

Құрлықта қарапайым тор модельін қолданса, теңіз жағдайындағы ұңғыларды бірнеше «қатайған» орындардан (платформалар, суасты тіректі плиталар) бұрғылауға тура келеді. Сонымен қатар, теңізде дренерлеу орнын анықтау құрлыққа қарағанда өте маңызды болып келеді. Бірақ, көптеген мұнай компаниялары ұңғыны ең көп қоршап алуды қамту үшін бағытталу бұрғылау технологиясын өндірген.

Жобаны жүзеге асыру мүмкідігін бағалау фазасында әртүрлі игеру сценариларын қарастырады. Кен орынды игерудің технологиялық сұлбалар сценарилары келесілерден тұрады:

1. Саға платформалары + өндіру платформалары + тұрғылықты платформалау

2. Итегралданған пайдалану платформалар;

3. Жүзбелі пайдалану жүйелер;

4. Суасты пайдалану жүйелер;

Осылармен қатар, тасымалдау жүйелер келесілерді қоса қарас-тырады:

-газоконденсатты экс-порт құбырлары;

- экспорт мұнай құбырлары

- мұнайды сақтау жүйесі

Сурет 27-Теңіз платформасы қимада (OLF-1990)

Теңіз қондырғы-ның сипатына байланысты персонал үшін жағдайлар жасау және қауіпсіздігіне үлкен стандарттармен қамтамасыз етуге қосымша шығымдар-ды талап етеді. (тұратын орын, қорғау шлюпкалар және т.б.)

Сурет 27- да типті теңіз платформасы кескінде көрсетілген. Ал сур. 30-да Солтүстік теңізде қолданылатын кемеде орналасқан пайдалану қондырғылар қимада көрсетілген.

Екеселенген және үшеселенген әдістерді енгізуге дейін мұнайды өндіру қабаттың және оны қанықтыратын флюидтердің энергиясынан жүзеге асырылған.

Табиғи (немесе бірінші реттік) ұңғыға сұйықтармен газ ағындарының келу режимдары келесілер арқылы жүзеге асады:

- серпімділік күштер әсері (серпімді немесе серпімді – суарынды фильтрация режимі);

- мұнайда газдың еруімен бөлінуінен (еріген газ режимі);

- қабаттың газға қаныққан бөлігінде газдың кеңейюі (газ төбесінің режимі);

- ауырлық күш әсері (гравитациялық режим);

- коллектор- жынысына үлкен тиімді кернеулер әсерінен жыныс скелетінің беріктігін аз жоғалтуында коллекторлардың тығыздалуы.

Серпімді режим кен орынды бастапқы стадияларында пайдалану кезінде болады. Серпімді режимде қабаттың ұңғыға мұнай мен газдың фильтрацияланып қозғалуы мұнай мен газдың сығылуынан болады. Жыныстың серпімді деформациясы мен қабат қысымының төмендеу кезінде сұйықтардың көлемінің ұлғаюына әкеледі. Қабаттың таза серпімді режимі кезінде қабаттың мұнайбергіштігі 1-2% аспайды.

Мұнай қабаттың айналасында суға қаныққан зонаның созылуы көп болуы серпімді режимнің серпімді-суарынды режимге ауысып, осы кезде нұсқа сыртындағы судың серпімді қасиеттері пайдаланады (яғни мұналылық нұсқасының сыртында орналасқан су). Осы режим қатаң-суарынды режимге ауысуы мүмкін, яғни бұл кезде ұңғылардан алынатын өнімнің көлемі (мұнай, газ, су) қабаттың аймағындағы нұсқа сыртындағы сумен компенсацияланады. Осы кезде кеніште қабат қысымы бір деңгейде ұсталынып, мұнай өндірудің тиімділігін қамтамасыз етеді. Серпімді және қатаң-суарынды фильтрация режиміндегі алғашқысында қабатта болатын 35 тен 75% дейін мұнайды алуға мүмкішілік береді.

Қабат қысымы қанығу қысымынан төмендей бастағанда мұнайдан, газ бөліну үрдісі басталады. Қысым одан әрі төмендегенде газ көпіршіктері кеңейіп, мұнайды кезекті кеңістіктен ығыстыра бастайды. Бұл үрдістік еріген газ режимі деп атайд, өйткені мұнайды ұңғыларға көбінесе ығыстыратын алғақысында мұнайды еріген газ. Еріген газ режимі вертикал бағытта өткізгіштігі төмен болатын қабаттарда ұзақ тиімді болады. Кей жағдайларда қосымша бірнеше газдың бөлінуі екінші газ телпегін болдыруға әкеледі.

Сурет 28- Солтүстік теңізде өндіру үшін қазіргі кемелі пайдалану қондырғысы («Норте» кемесі, Статойл).

Еріген газ режимі қабаттардан 5 тен 25% ға дейін мұнайды өндіруге мүмкіндік береді.

Кеніште газ телпегінің болуында (яғни,қабаттың мұнайға қаныққан бөлігінде газдың жиналуы) мұнайды өндіру газ телпегінің режимі немесе газарынды режим арқасында жүзеге асады. Газдың үлкен сығымдылығы және қабаттың газға қаныққан көлемінің үлкендігі ұзақ тиімді өндіруді қамтиды: қабатты болатын мұнайдың 40% өндіріледі.

Үлкен қуатты және күрт құлайтын мұнай қабаттарында мұнайдың көп бөлігі гравитациялық күштер әсерінен өндіріледі. Кей жағдайларда фильтрацияның гравитациялық режимі үлкен тхнологиялық көрсеткіштерді алуға мүмкіндік береді.

Табиғи көмірсутекті кен орындарды игеру көбінесе фильтрацияның бірнеше режимдерін бірмезгілде болуы арқылы болады. Өндіру үрдісін және игеру көрсеткіштерін дұрыс бағалау үшін бір немесе бірнеше негізгі фильтрация режимдерін бөлу қажет.

Сурет 29- Әртүрлі режим фильтрацияларында қабат қысымы (Р) және газ факторының (ГФ) динамикасы.

Сурет 29-де фильтрацияның әртүрлі режимі болғанда қабат қысымы Р және газ факторы (ГФ) қалай өзгеретіні көрсетілген.

Игерудің жоғары көрсеткіштерін (үлкен экономикалық тиімділік, үлкен мұнай бергіштік және т.б) алу мақсатында екі реттік және үш реттік мұнай өндіру әдістері қолданылады. Кей жағдайда бұл әдістерді мұнай бергіштікті арттыру әдістері (МАӘ) деп атайды. Бұл әдісте қабатқа жұмыс агенттерін айдайды. Жұмыс агенттер ретінде жоғарғы әрекетті қоспалары бар су, мысалы, суды қоюландырғыш (поимерлер), жоғарғы әрекетті қоспалар (ЖӘҚ), ауа, көмірсутек еріткіштері, қабат газы және үшреттік әдістер арасындағы айырмашылық, ол оларды қолдану уақытында. Екіреттік әдістерді игерудің басынан бастап, аз уақыт аралығы өткенге дейін, ал үшреттік әдістерді көбінесе мұнай қорының көп бөлігі өндірілгеннен кейін қолданылады.

Екіреттік және үшреттік өндіру әдістері келесі мақсаттарға жетуді көздейд:

· Қабат қысымын ұстау. Қабатқа қажетті мөлшерде газ немесе суды айдағанда қабат қысымы бір деңгейде ұсталанып, игерудің жоғарғы көрсеткіштерін алады (мысалы, газбен мұнайдың қаныққан қысымынан бірнеше есе үлкен деңгейде ұстау)

· Мұнайды ығыстырудың жоғарғы дәрежесін алу.

Қабатқа айдалатын кейбір агенттер (еріткіштер, ЖӘҚ және т.б) қалдық мұнайға қанығушылықты азайтып, мұнайды ығыстырудың жоғарғы дәрежесін көтеруге мүмкіндік береді.

· Мұнайды ығыстыру үрдісі арқылы қабатты қоршау дәрежесін ұлғайту. Келесі технологиялар ығыстыру үрдістері арқылы қабатты қоршау дәрежесін ұлғайтады: полимерлі ерітінділерді айдау, қабатқа жылуды беру (ыстық су немесе бу айдау) немесе қабат ішінде жылуды генерациялау (қабат ішін қыздыру).

Негізінен мұнай бергіштікті арттыру әдістерін қолданудың мақсаты жалпы өндірілетін қордың көлемін арттыру болып табылады.

Мұнай бергіштікті арттыру әдістері мұнай алудың келесі технологияларынан тұрады.

· алмакезек немесе кезекпен су немесе газды айдау

· физико-химиялық әдістер (полимерлер, жоғарғы әрекетті қоспалар, гелдер, көбіктер айдау);

· көмірсутекті газдан айрықша газдарды айдау (мысалы, көмірқышқыл газ, азот,түтін газды т.б);

· мұнай бергіштікті арттырудың микробиологиялық әдістері;

· термиялық әдістер

Соңғы жылдары осы мұнайбергіштікті арттыру әдісімен қатар мұнайбергіштікті жетілдіру әдістері қолданылуда.

Бұл әдіс келесі технологиялардан тұрады, бірақ оны шектемейді.

- су немесе газ айдау

- кенішті қосымша бұрғылау

- жұқа қабатшалардан мұнайды өндіру үшін көлбеу ұңғымаларды бұрғылау;

- қабаттың алыстаған бөліктерінен

Мұнайды өндіру үшін созылыңғы ұңғыларды бұрғылау (бұл технологияны көбінесе шельфті кен орындарын игеруде қолданылады немесе жаңа бұрғылау алаңын құрастыру көп уақыт және қаражат шығындарына әкелетін жағдайларда);

- мұнай, газ және суды жинау, дайындау жүйелерін жетілдіру;

- өндіру ұңғымаларында саға қысымын төмендету;

- ұңғыны біргірудің ең жақсы стратегиясын қолдану.

Мұнай бергіштікті арттыру әдістердің объектілері болып, бірреттік және екіреттік өндіру әдістерін қолданғаннан кейін қабатта қалған мұнай қоры есептеледі. Мұндай мұнайларды қиындықпен алынатын қор деп атайды (ауыр және тұтқырлығы мұнай, өткізгіштігі төмен қабаттар,геологиялық құрылымдары күрделі болатын кеніштер және т.б).

Мұнай кен орындарын игерудің ең тиімді варианты,ол-аз уақыт ішінде аз ұңғылар санымен қабаттан мұнайды ең үлкен көлемде алуды қамтамасыз ететін вариант.

Жақсы игерудің көрсеткіштерін қамтамасыз ету үшін кеніш ауданында ұңғыларды тиімді орналастыру негізгі мәселе болып табылады. Осы мәселені шешу, қиындатылады, өйткені ұңғылардың тиімді санын, олардың өзара орналасуын және біргіру сипаттамалары әртүрлі болып, келесілерден тәуелді болады:

- кеніш түрінен (мүнай, газ, газ төлкесі бар мұнай)

- қабаттағы мұнай және газдың қорынан;

- қабат қасиетінен және оны қанықтыратын сұйықтар мен газ қасиетінен;

- кеніштің орналасуынан (құрлық, шельф, терең сулы шельф);

- политикалық және экономикалық ситуациялардан.

Осы мәселені шешу жалпы ұңғылар санынан ғана емес, (сонымен қатар олардың түрлерінен өндіру, айдау, бақылау және т.б), олардың ауданда өзара орналасуынан, қолданылатын мұнай өндіру әдісінен тәуелді.

Төменде мамандармен жиналған тәжірибелерінен бірнеше стандартты ережелері және ұсыныстары келтірілген.

Газды кеніш

Белгіленген (яғни, басқа коллектор-жыныстардан оқшауланған) газ кенішінде ұңғыларды әртүрлі орналастыру жүйесін қолданып, ауданда біркелкі орналастыру керек. Перфорациялау интервалы осы кезде игеру көрсеткіштеріне әскезде игеру көрсеткіштеріне әсер етпейді (сурет 30,а). Егер газ кеніші табан сулардын үстіне келетін болса, онда перфорациялау интервалын бастапқы су мұнай шекакрасынан алыс орналастыру керек, яғни қиманың жоғарғы жағына (сур.30,б).

Мұнай кеніші

Табан суы бар мұнай кенішінде ұңғыларды орналастыру үшін кеніштің және су мұнайлы шекараның формасын, пішінін ескеру керек. Бұндай ұңғылардың орналасуын батериялы деп атайды. Батерия саны және оның ішіндегі ұңғының саны кен орынның қор мөлшеріне байланысты болады. Осы кезде кеніштің ортанғы бөлігінде кесетін өндіру (немесе айдау) қатарды орналастыру керек. (сурет 31, а).

Қабаттың құлау бұрышы жоғары болатын “мөлшерленген” мұнай кенішінде өндіру ұңғыларды төмен перфорациялы интервалмен біртекті үш немесе төрт нүктелі тор бойынша орналастырады. (сурет 31,б).

Ұңғыларды осылай орналастыру келесі себептер бойынша дұрыс пайдалану мүмкіндігін береді:

1. Қанығу қысымынан қабат қысымының төмендеуінде алғашқысында мұнайда еріген газ, одан түп аймағында және кеніштің жоғары орналасқан бөліктерінде бөлініп, еріген газ режмиінде өндірудің жақсы шарттарын құрайды.

2. Осындай ұңғылардың орналасуында гравитациялық күштер тұтқырлы күштерге көмектесіп, ұңғыға мұнай ағынын арттырады, ал газ сол тұтқырлы күштердің пайда болуынан жоғары жылжиды. Кей жағдайларда өндірудің осындай үрдісі екіншіретті газ төлкесінің пайда болуына әкеледі.

Газ төлкесі бар мұнай кеніші

Газ төлкесі бар оқшауланған мұнай кенішінде ұңғыларды орналастыру үшін бастапқы газ мұнайлы шекараның орналасуын ескеру қажет.(сурет 32,а). Табан сулардың үстінде орналасатын мұнай кенішінде оның ұзын осі бойымен өндіру ұңғылардың ортанғы қатарын бұрғылау керек. Перфорация интервалы өнімді қалыңдықтың төменгі жағында болу керек.

Осылай сияқты газ төлкесі немесе табан суы бар мұнай кеніштерінде ұңғыларды орналастыруға болады, бірақ тек бір айырмашылығымен: перфорация интервалы құрылымның төменгі жағында және ГМШ-ға қарағанда СМШ-ға жақын болу керек (сурет.32,б)

Дәріс. Екінші реттік және үшінші реттік өндіру әдістері. Мұнай газ және газ төлкесі бар кеніштерді игері кезінде ұңғыларды аудан бойынша орналастыру. Қабатты қоршап алу коэффициенті.

Өндірудің екіреттік және үшреттік әдістерінде ұңғылардың орналасуы

Табиғи режимде мұнай өндіру әдістерінің негізгі кемшілігі, ол- еріген газ режимінің дамуына әкелетін, өндіру ұңғылардың дебиттерінің төмендеуіне, мұнай бергіштің төмендеуіне әкелетін қабат қысымының құлауы. Табиғи режимдердің ең тиімдісі болып келетін суарынды режим алынған мұнайдың 100% компенсациясын қамтамасыз етпейді. Сондықтан осы кезде қабат қысымын қажетті деңгейінде ұстау үшін су айдау әдісін қолданады.

Шельфті кен орындарды игеруде қабат қысымын ұстау мақсатында теңіз суын өңдеп айдау жиі қолданылатын өндіру әдістерінің ең тиімдісі болып саналады. Осымен қатар, еріткіштерді айдау, әртүрлі агенттерді қосу арқылы газ немесе суды айдау. Екіеселенген әдістер арқылы теңіз мұнай кен орындарын игеру жақсы технология болып келеді.

Екіреттік өндіру әдісі арқылы қоры аз кен орындарды игеру кезінде кеніш немесе су мұнайлы шекара пішінін қайталайтын ұңғыларды орналастыру жүйесімен нұсқа сыртынан немесе нұсқа бойымен су айдау әдісін қолданады. (сурет 33,а).

Сурет 33- Өндірудің екіреттік әдістерін қолданумен мұнай кенішін игеру кезінде аудан бофынша ұңғыларды орналастыру: а- мұнай немесе газ кенішін су айдау режимінде игеру; б- күрт құлайтын мұнай кенішін су айдау режимінде игеру; в- күрт құлайтын мұнай кенішін газ айдау арқылы игеру.

Мұнай қоры орташа болатын кеніштерде ұңғыларды орналастыру үнемі және үнемі емес аудан жүйелерін, мысалы, бес-немесе жеті нүктелі жүйе, игерудің жақсы көрсеткіштерін алуға мүмкіндік берееді.ірі және гигантты кен орындарын игеруде кеніштер айдау ұғңыларының қатарларымен бірнеше бөліктерге “бөлініп”, ең ыңғайлы келетін ұңғыларды орналастыру торымен игеріледі.

Күрт құлайтын мұнай немесе газ кеніштерін су айдау арқылы игеруде айдау ұңғыларын құрылымның төменгі жағында орналастырып, өнімді алу оның жоғарғы жағында жүргізіледі (сурет 33,б). Қабат қысымын ұстау үшін агент ретінде газ айдалатын болса, айдау ұңғыларын құрылымның жоғарғы жағында, ал өндіру ұңғыларды-перфорация интервалын өнімді қалыңдықтың төменгі жағында қылып, жалпы құрылымның төменгі жағында орналастырады. (сурет 33,в).

Ұңғыларды осылай орналастыру тәртібі қабатқа көмірсутекті ерітінділерді айдаумен игерілетін кен орындарда қолданылады.

Сонымен қатар, ұңғыларды осылай орналастыру кеніштен мұнайды ығыстырудың жақсы жағдайын және өндіру ұңғыларына суды (газ, көмірсутекті еріткіштер) өтуін тез болдыртпайды және мұнай өндірудің кезеңін арттырады. Құрылымның төменгі жағына мұнай тығыздығынан жоғары агентті (мысалы, су) айдау қабаттың төменгі жағынан оның тез өтуінен сақтап, барлық өнімді қалыңдығынан біртекті ығыстыруға жағдай жасайды. Құрылымның жоғарғы жағына газ немесе көмірсутекті ерітінділерді айдау қабаттың жоғарғы жотасы бойымен қозғалуынан сақтап, мұнайды біртекті ығыстырудан қамтамасыз етеді. Фильтрация теориясынан қабатта осындай фильтрациялық ағындарды құру мұнай ығыстырудың толық дәрежесін, игеру үрдісінің тиімділігін арттырып, өндіру ұңғыларына ығыстырушы агенттің тез өтуін болдырмайды.

Игерудің негізгі және маңызды сипаттамалары болып ығыстыру үрдісімен қабатты қоршау коэффициенті болып табылады. Ол қысқаша қоршау коэффициенті болып табылады. Ол қысқаша қоршау коэффициенті деп атайды, және белсенді игеруге үлестірілген кеніш көлемін анықтайды.

Қоршау коэффициенті тұрақты мөлшер еместігі атап кету керек, өйткені ол уақыт өзеруі бойынша өзгеріп, ұңғыларды орналастыру жүйесінен тәуелді. Оның мәні пайдаланудың алғашқысында ұңғылардың орналасу жүйесінің сапасын көрсетеді.

Мұнайды алу үрдістерін модельдеу нәтижесі бойынша қоршау коэффициенті ұңғылар арасындағы арақашықтықтан L тәуелді:

, (1)

Мұнда фрактальды өлшемділік;

сызықты, екі және үщтекті сұйық ағысы;

ұңғылардың орналасуынан, қабат қысымынан және оны қанықтыратын флюндерден тәуелді константа (тұрақты сан). Санды эксперименттер фракталды өлшемділіктің келесі мәндерін көрсетеді:

сызықты суландыру: : ;

аумақты суландыру: ;

беснүктелік су айдау: .

Осы нәтижені ескеріп, сызықты және аумақтап суландыру үшін (1) теңдеуді келесідей қарастыруға болады:

; (2)

Түзу сызықты біртекті мұнайды сумен ығыстыру кезінде (мысалы, кернде ығыстыру үрдісін зерттеу кезінде) (2) теңдеу қоршау коэффициенті ұңғылар арасындағы арақашықтықты өсірумен (кернде сумен мұнайды ығыстыру кезінде үлгі ұзындығы) қатар ол да өседі. (3)-ші теңдеуден аумақты суландыру жағдайында қоршау коэффициентінің мәні ұңғылар арасындағы арақашықтықты өсірген кезде, азаяды.

. (3)

Мұнайбергіштік коэффициент қоршау коэффициенті және ығыстыру коэффициентінің көбейтіндісі деп ескерсек, онда:

(4)

Мұнайбергіштік коэффициент ұңғылар арасындағы арақашықтықты үлкейткен сакйын азаятынын көреміз. Басқа жағынан, L-дің үлкен мәндері ұңғының үлкен қорын байқатады (яғни, параметірінің үлкен мәндері). Осы анализден көретініміз- ұңғылар арасындағы үлкен арақашықтықта (ұңғылпрдың бөлінген торы) қабаттан мұнайды алу көлемі салыстырмалы түрде өте үлкен емес, бірақ жеке ұңғылардан өнім өндіруді жоғары болады.

Басқа жағдайларда ұңғылардың тығыз торында мұнайбергіштік өте жоғары болып, бірақ жеке ұңғылар өнімі, бірінші жағдайынан төмен блуы мүмкін. Осыдан, таңдалған ұңғыларды орналастыру жүйесінде кен орынды игерудің жақсы көрсеткіштерін қамтамасыз ететін ұңғылар арасында арақашықты тиімді мәні болады екен байқаймыз (немесе, сол ұңғылар торының тығыздық параметрі).

Осы мәнді дәл анықтау өте күрделі және ол санды моделдеу немесе оптимизация заты болып табылады. Бірақ, ұңғыларды орналастыру жүйесінің тиімділігін жуықтап бағалау үшін келесі қарапайым методика қолданылады. Игерудің статикалық анализі бойынша мұнайбергіштің ұңғылар арасындағы арақашықтықтан L тәуелділігі келесі түрде жазылады:

, (5)

Мұнда в- қабаттың, сұйықтың қасиетінен және ұңғыларды орналастырудың таңдалған жүйесінен тәуелді коэффициент.

Меншікті алынатын қорды ұңғылар арасындағы арақашықтықтың L және мұнайбергіштік функциясы ретінде өрнектейік:

, (6)

а параметрі, келесідей бағаланады:

(7)

өрнектің оң жағында қабаттың тиімді мұнайға қаныққан қуаттың орташа мәні, оның кеуектілігі және бағалау жүргізілетін қабат бөлігінде бастапқы мұнайға қаныққан мәні көрсетілген.

Мұнайбергіштік коэффициенті және ұңғыға келетін мұнайдың алынатын меншікті қоры (5) және (6) мәндеріне сәйкесі L-дің бір мәнінде анықтау арқылы, -ның -дан тәуелді графигін тұрғызуға болады, және ондағы осы екі праметрлердің үлкен мәндері игерудің жақсы көрсеткіштеріне сәйкес келеді.

Осы екі параметр оптимизациялау критериилары ретінде қолданылатын, ескеру қажет: толық табысты көрсетеді, ал көбейтілген мұнай бағасына және бөлінген күрделі қаржы мен пайдалану шығындарына – пайда мен инвестициялар қатынасын көрсетеді.

Қорытынды ретінде норвегиялық континенталды шельфті кен орындары үшін ұңғылар арасындағы арақашықтықтар және алынатын меншікті қорлардың орташа мәндерін жуықтап бағалайық.

Норвегиялық мұнай директорының мәндері бойынша 2000 жылда барлық алынатын мұнай қорының 44% өндіріледі.

Ұңғылар арасындағы арақашықтықтың жуықтап 600м және кендерден мұнайды сумен ығыстыру коэффициенті 0,65 деп қабылдап (5) өрнектен және в праметрлерінің келесі мәндерін алу қиын емес: . (8)

Ұңғыдан алынатын меншікті қорын бағалау келесіден алынады

(9)

Негізгі әдебиет: 5[146-161]

Бақылау сұрақтары:

1.Екіреттік және үшреттік әдістерді енгізуге дейін мұнай өндіру ненің есебінен болады?

2.Қабат режимдерінің қандай түрлерін білесіз?

3. Қабаттың серпімді режимінен серпімді- суарынды режимге ауысу неден болады?

4. Қабат қысымы қанығу қысымынан төмен болғанда не болады?

5. МАЭ- неге негізделеді?

6. Қоршау коэффициенті деген не?

№27дәріс. ҰҢҒЫЛАРДЫ ПАЙДАЛАНУ ТӘСІЛДЕРІ.

Егер сұйықтыцң немесе қоспаның жер бетіне көтерілуі табиғи энергияның есебінен болса, онда бұл тәсіл табиғи- фонтанды деп атаймыз.

Егер ұңғы сағасындағы қысым қанығу қысымынан үлкен болса , онда көтергіште еркін газ болмайды, ал сұйық жер бетіне өзінің потенциал энергиясының арқасында көтеріледі.

Сурет 34- Пайдалану тәсілдерінің және ұңғылардан өнімді көтерудің әртүрлі энергетикалық көздерінің классификациясы.

Пайдаланудың осы тәсілін артезианды фонтандау, не болмаса қабаттың гидростатикалық арынның есебінен сұйық көтеріледі. Қазіргі уақытта бұл тәсіл шектеулі тараған.

Егер ұңғы өнімінің жер бетіне көтерілуі табиғи және жасанды энергиялар есебінен, не болмаса тек ғана жасанды энергия себінен болса, онда осындай пайдалану тәсілін механикаландырылған деп аталады.

Пайдаланудың механикаландырылған тәсілі келесі варианттарда орындалады:

1. Жасанды энерг.ия өндірілетін өнімге ортадан енгізіледі, ал оның өндіру ұңғылары арасында таралуы кеніште болады. Кенішке энергияны осылай енгізу тәсілі және оны тарату қабат қысымын ұстау әдістері қолданғанда жүзеге асырылады. Егер әрбір жеке өндіру ұңығ тек ғана саорапты компрессорлы құбырлар тізбегімен жабдықталса (ұңғы өнімін көтеруге механикалық құрылғылары жоқ болса), онда аталған тәсілді жасанды- фонтанды деп атаймыз. Жасанды-фонтанды пайдалану тәсілі көбінесе Ресейде кенңінен қолданылады.

2. Әрбір өндірілетін ұңғыға жасанды энергия механикалық, электрлік немесе гидравикалық құрылғы арқылы енгізіледі. Ұңғыға табиғи энергияны енгізу әртүрлі тәсілдермен жүргізіледі: арнайы газ (ауа) немесе арнайы терең сораптармен ұңғыға энергияны енгізудің бірінші тәсілінде қарастырамыз.

Өндіру ұңғыларды пайдалану тәсілдерінің кейбіреулері ерекше орын алады, өйткені сұйық пен газдың табиғи энергиясын пайдалану арнайы жер асты (ұңғы ішінде) жабдықты қолдану арқылы орындалады.

Оларға келесілер жатады:

а) Ұңғыларды компрессордыз газлифтен (ұңғы ішінде) пайдалану. Өнім көтерудің теориялық негіздері фонтанды- компрессорлы пайдалану сияқты. Тек ғана бір айырмашылық, ол- өнімді көтеру үшін сол ұңғының газды қабатшаларынан алынатын немесе жеке газ қолданылады. Осы жағдайда компрессорларды қолдану болмайды.

б) Ұңғыларды плунжерлі лифтен пайдалану. Өнімнің көтерілуі мұнайдан бөлінетін газдың табиғи энергиясынан арнайы плунжерлерді қолданумен болады.

Ұңғының өнімін көтеру үшін пайдаланатын энергетикалық көздердің сұлбасын жалпы сурет 37 көруге болады. Қарастырылған сұлба тек ғана классификациялы түрде қарастырылады.

Ұңғы өнімнің жер бетіне көтерілуі тек ғана қабат энергиясының есебінен болатын пайдалану тәсілді фонтанды пайдалану тәсілі атайды.

Егер қабат және түп қысымдар арасындағы қысым айырымы сұйық бағанасының қарсы қысымы және үйкеліске кететін қысым шығындарынан асатын болса ғана ұңғының фонтандауы болады,яғни фонтандау сұйықтың гидростатикалық қысым немесе кеңейген газ энергиясының әсерінен болады. Көп ұңғылар газ энергиясы және гидростатикалық арынның берігу есебінен фонтандайды.

Мұнайда болатын газдың көтергіш қабілеті бар, ол мұнайға қысым көрсету формасында білінеді. Мұнайда газ неғұрлым көп болган сайын коспаның тығыздығы аз болып, соғұрлым сұйық деңгейі жоғары көтеріледі.

Фонтанды пайдалануда ұңғының түбінен сағасына дейін газмұнайлы қоспаның көтерілуі ұңғыға меңгеруге дейін түсірілетін сорапты-компрессорлы құбырлар тізбегі арқылы болады. Газ энергиясын тиімді пайдалану, құмшығаруды жақсарту, газ сырғанауынан шығындардың азаюы және қабат қысымдарында фонтандаудың мүмкіндігін сақтау үшін олардың түсіру қажеттілігін тудырды.

Ұңғы сағасына әртүрлі үщжақтар, крестовиктер және жапқыш құрылғыларының қосылыстарынан тұратын фонтанды арматураны орнатады. Бұл арматура сорапты-компрессорлы құбырларды ілуге, құбырлармен шегендеу тізбек арасындағы кұбыраралық кеңістікті герметизациялау , фонтанды ұңғы жұмысын бақылау және реттеу үшін тағайындалған.

Фонтанды арматуралар (сурет 35) крестпішінді және үщжақты болып дайындалады. Ол құбыр басы және фонтанды шыршадан тұрады. Құбыр басы сорапты-компрессорлы құбырларды ілу және құбырлар арасындағы кеңістікті герметизациялау үшін арналған. Фонтанды шырша ұңғы өнімін лақтыру желілерге бағыттауға, ұңғы жұмысын бақылау және реттеу үшін арналған. Фонтанды шыршада екі немесе үщ лақтыру желілері болады. Оның бірі артығы. Үшжақты арматурада төменгі лақтыру желісі- артық. Жұмыс желіде (жоғарғы) жабу құрылғы әрдайым ашық болуы керек, ал артығы – жабық болу керек.

Сурет 35- Фонтанды арматура: а — крестпішінді; б — үщжақты

Оқпанды жабу құрылғылар ашық болу керек. Фонтанды арматура оқпанның төменгі жағында орналасқан жабу құрылғы – негізі деп аталады. Үщжақты арматурадалақтыру желілері бір жаққа бағытталған.Фонтанды арматураны таңдау кезінде, крестовиналар үщжақтыларға қарағанда құммен тез желінетінін ескеру қажет.

МЕСТ 13846-74 сәйкес фонтанды арматуралар 70, 140, 210, 350, 700 және 1000 кг күщ/см² жұмыс қысымына шығарылуы тиіс. Жабу құрылғылар арматурада екі түрлі болады: ысырма түрінде немесе кран түрінде. Арматураның түрін ұңғы сағасында мүмкін болатын ең үлкен қысым бойынша таңдайды.

Лақтыру желілерде жабу құрылғылардан кейін кейбір жағдайларда фонтанды ұңғы режимін реттеу үшін штуцерлер орнатады. Штуцерлер дөңгелек тәрізді ортасында тесігі бар құрылғы.

Арматурада фонтанғы ұңғы жұмысынбақылау үшін екі манометр қондырады: бірі- буферде, екіншісі- құбыр басы крестовигінің кірісінде (құбыр сыртындағы қысымды өлшеу үшін).

Фонтанды арматура топты қондырғылармен лақтыру желілері арқылы жалғанады.

Пайдаланудың газлифтілі тәсілі

Сурет 36-да газлифтілі ұңғының принципиалды сұлбасы келтірілген. Газлифтілі пайдалануда ұңғы өнімін көтеру үрдісінің маңызы, ол- көтергішке арнайы газды V_г көлемінде айдау.

Сурет 36- Газлифтілі ұңғы 1 — өндірілетін газ; 2 — айдайтын газ.

Газлифтілі пайдаланудың физикалық маңызы, ол айдалатын газ арқылы болатын газсұйықты қоспаның тығыздығын, қабылддау жеріндегі қысым Р_пр көтергіштегі барлық кедергілерді жеңетіндей төмендету қажет.

Дәріс. Штангасыз пайдалану. Бұрандалы қондырғылар. Мұнай өндірудің жаңа құрылғылары. Тандемді қондырғының жұмыс істеу сұлбасы.

Штангасыз пайдалану

Сурет 37-.ОТЭС

Штангасыз пайдалануда электірлі ортадан тепкіш сораптар жатады.

Біріншіден, олар өнім көтерілу биіктігі үлкен диапазонда болатын орташа- және жоғары дебитті ұңғыларды пайдалану үщін арналған. Екіншіден, тереңсораптың жетегі ұңғыда орналасқан электр қозғалтқыш арқылы жүзеге асады. Қозғалтқыштың қоректенуі күшті электрлі кабель арқылы болады. Қондырғының сұлбасы сурет 37-та көрсетілген.

Қондырғы батырмалы қозғалтқыштан (ПЭД) 1, протектордан 2, ұңғыға сорапты-компрессорлы құбырлар тізбегінде 4 түсірелетін көпсатылы ортадан тепкіш сораптан тұрады 3 тұрады. Электрлі күшті кабель 5 құбырларға хомуттар 6 арқылы бекітіледі. Сағалы арматурада кабелдің саңылау сыздануы арнайы сальникпен 7 болады.

Сурет 38- Батырмалы ортадан тепкіш сораптың сипаттамалары

Жер үстіндегі жабдыққа келесілер кіреді: кабелді барабан 8, трансформатор 9 және басқару станциясы 10.

Батырмалы агрегаттың параметрлерін үлкен диапазондареттеу үшінқондырғы ток жиілігін түрлендіргішпен жабдықталады. Батырмалы электрқозғалтқыш және батырмалы ортадан тепкіш сорап кәдімгілерден өзгеше болып, ұзындығы үлкен және үлкен емес диаметрімен сипатталады.

Батырмалы ортадан тепкіш сораптың сипатта-масы сурет 38-де көрсетілген.

Батырмалы сорап-тың әрбір өлшем-дері сораптың тиімді беруіне , ПӘК ең үлкен мәніне сәйкес келетін ұңғыдан қажетті сұйық көлемін алу үшін арналған. Бұл шарт кәсіпшіліктен көп мөлшерде әртүрлі батырмалы сораптарды шығаруды талап етеді, ал ол экономикалы рентабельді емес болып саналады.

Әртүрлі өлшемді сорап-тың жұмыс аумағын кеңейту мақсатында, белгілі бір диапазонда оның жұмысы беру бойынша ден дейін) және арын бойынша (Н₁ ден Н₂ дейін) келесідей анықталады ):

(1)

Келтірілген диапазон сурет 42 де штрихталған. Қанығу қысымынан төмен болған қысым кезінде мұнайдан бөлінген еркін газ ортадан тепкіш сораптың жұмысына белгілі әсерін тигізеді, ол осы батырмалы ортадан тепкіш сораптың сипаттамаларының өзгеруіне әкеледі (сурет 38).

Сипаттамалардың өзгеруі сораптың кіріс жерінде көлемді шығынды газ құрамынан тәуелді.

Сурет 39-де көрсетілгендей сораптың беруін, арыннан және пайдалы әсер коэффициентінен күрт төмендетеді, яғни батырмалы ортадан тепкіш сораптың жұмыс тиімділігіне теріс әсерін тигізеді.

Ортадан тепкіш сорапқа еркін газдың кері әсерінен сақтау мақсатында сораптың қабылдау жерінде арнайы құрылғы – сорапты газосеператор орнатады. Қазіргі уақытта Ресейде шығарылатын ең тиімді болатын газосеператор МН-ГСЛ.

Қарастырылған қондырғы штангілі сорапты қондырғыларға қарағанда келесі жетістіктері болады:

• Қондырғының жоғарғы ПӘК-і;
• Кондырғының автоматизациялануының жоғарғы дәрежесі;
• Ауаның төменгі температурасында жұмыстың жоғарғы беріктігі (сенімділігі);
• Дебит және көтерілу биіктігі бойынша кең қолданылуы;
• Жер үсті қондырғының ыңғайлылығы (икемділігі).

; ;

ОТЭС кеңінен қолдану және ұзақ қолдану нәтижелері көрсеткендей, бұл қондырғылармен өнімі бірнеше есе тұтқырлығы жоғары болатын ұңғыларда қолданады.

Жалпы осы қондырғылармен Ресейде мұнай өндіру жалпы өндіруден 60% құрайды. Сонымен қатар ОТЭС қондырғылары Арктикалық шельфте ең ыңғайлы және тиімді техникалық құрылғы болып табылады.

Бұрандалы сораптар қондырғылары

Шельфте ұңғыларды осы қондырғылармен пайдалану үлкен қызығушылықты тудырады.

Терең бұрандалы сорап (сурет 40) қадамы бар қарапайым спираль (бұранда) түрінде болатын ротордан (сурет 40а) және қадамы бар, ротор қадамынан екі есе үлкен болатын екіеселік спираль түрінде статордан (сурет 40б) тұрады.

Сурет 40- Терең бұрандалы сорап: а- ротор; б- статор; в- сораптың жиналған түрі; 1- сораптың тұлғасы; 2- статор және ротор арасындағы қуыс.

Сурет 40 в-да сорптың жиналған түрінің бөлігі көрсетілген. Бұрандалы сораптың негізгі параметрлері: ротор диаметр D, статордың қадам ұзындығы және эксентриситет . Ротор және статор арасындағы қуыстар бөлінген. Ротордың айналу кезінде осы қуыстар радиус және ось бойымен “ығысады”. Қуыстардың “ығысуы” сұйықты төменнен жоғары қарай итереді, сондықтан кей жағдайда осы сорапты ығыстыратын қуысы бар сорап деп атайды.

Негізінен бұрандалы ротор үйкелуге қарсы хромдалған және басқа да жапқыштармен жабылған беріктігі өте жақсы болаттардан жасалады. Статор пластикалық материалдан дайындалып, тұлғада орналасады. Статордың материалы үшін өте қатаң талаптар қойылады. Осы сораптың жетегі тереңдік (батырмалы электрқозғалтқыш) немесе беттік болвп келеді.

Батырмалы электрқозғалтқышты қолданғанда агрегат ұңғыға сорапты-компрессорлы құбырларда түсіріліп, ал оған қорек арнайы кабел арқылы жіберіледі (ОТЭС сияқты)

Жер үстіндегі жетекті қолданған кезде сорап роторына қозғалыс штанга тізбегі арқылы беріледі. Жетек қозғалтқышы ретінде электрқозғалтқышнемесе басқа қозғалтқыштар қолданады.

Жылдамдықты реттеу ретінде токты жиілікті түрлендіргіш қолданады.

Жоғарғы жылдамдықты қозғалтқыштарды көбьінесе өнімділігі жақсы және динамикалық деңгейлері өте үлкен емес ұңғыларда, ал жағдайларда жылдамдығы өзгеретін қозғалтқыштарды қолданады.

Бұрандалы сораптар қондырғылары келесі параметрлерде жұмыс істейді: беруі 20 дан 240 м³/тәу дейін, арын 2000м-ге дейін жіне келесі күрделі жағдайларда ұңғыларды пайдалануға тағайындалған:

- мұнай тұтқырлығы- 20Па*с дейін,

- механикалық қоспалардың көп болуы (1% дейін);

- еркін газдың көп болуы;

- вертикалдан ұңғының көп ауытқуы (70% дейін).

Бұрандалы сорап қондырғысы төменгі күрделі қаржыны жұмсаумен, азгабаритті, шулау деңгейі төмен және жоғарғы ПӘК-пен сипатталады. Бұл қондырғылар теңіз платформаларда мұнай өндірудің жақсы құралдары болып табылады.

Мұнай өндірудің жаңа құрылғылары

Жаңа және келешегі жоғары болып орынды қондырғы есептеледі. Арынды аппараттар әртүрлі өндіріс салаларында қолданылады, ол келесі жетістіктермен сипатталады: конструкциясының қарапайымдылығы, қозғалу бөлшектерінің жоқтығы, жоғары сенімділікте және келесі күрделі жағдайларда жұмыс істеу мүмкіндігі; механикалық қоспалардың және еркін газдың құрамда көп болуында, жоғарғы температура жағдайларында, мұнайдың жоғарғы тұтқырлығында және т.б.

Қазіргі кезде мұнай өндірудің көбісі күрделі табиғи-климаттық жағдайлармен сипатталатын көптеген елдерде жүргізіледі. Осы кезде өндіру ұңғыларын пайдалану үшін батырмалы қондырғылардың беріктігіне, жөндеу аралық кезеңді үлкейтуге үлкен талаптар қойылады. Осымен қатар, батырмалы қондырғы жоғары температуралы аумақтарда, еркін газды көп сұйықты алу, тұтқырлығы жоғары сұйықты ұңғыдан алу жағдайында жұмыс жасайды.

Жолдар, электрбергіш желілері және компрессорсыз газлифтіні қолдану мүмкіндігі жоқ алыстаған кен орындарды пайдалануда арынды қондырғыларды пайдаланады. Осы кезде жер үсті сораптардың жетегі болып пайдалану ұңғылардан келетін ілеспе газда жұмыс істейтін газды қозғалтқыштар болады.

Қазіргі уақытта Ресей және АҚШ мамандарымен келесі әртүрлі арынды сораптар компоновкалары құрылған: күш жетегі батырмалы және күш жетегі беттік, (яғни күш сорабы жер бетінде орналасқан кезінде).

Арынды сораптардың беттік қондырғысы бір ұңғы үшін (жеке жетек), және бір топ ұңғылар үшін (топты жетек) болып шығарылады. Ол күшті сораптар блогынан, жұмыс сұйық ыдысы, механикалық қоспалардан жұмыс сұйытатын тазалау үшін гидроциклонды аппараттан тұрады. өндіру сұйықтан газ арнайы ыдыстарда, немесе газсеператормен жұмыс сұйығын сақтау функцияларын біріктіретін ыдыстарда айырылады.

Батырмалы қондырғы стационарлы немесе салынбалы арынды сорап, пакерлі бірқатарлы құбыр тізбегі немесе екіқатар лифтан тұрады. Ұңғы сағасы ұңғыда жұмыс сұйығының циркуляция сұлбасын өзгертуге (слынбалы сорапты түсіру немесе көтеру кезінде) мүмкіндік беретін 4-жүрісті кранмен жабдықталады.

Арынды сораптың сұлбасы және жұмыс істеу принципі

Арынды сорап былайша айтқанда кәдімгі сорап сияқты шығару жерінде артық арынды құрмайды. Арынды сорапта гидравликалық энергияны екі есе түрлендіру болады. Жұмыс сұйықтау потенциалды энергиясы алғашқысында кинетикалық энергияға сұйыққа инжектрленген арынды орналастырудың арқасында ауысады. Араласқан сұйық (жұмыс және инжектерленген) араласу камерасынан өтіп, диффузорға түседі. Онда араласқан арынның түрленген кинетикалық энергиясы потнциалды энергияға ауысады.

Арынды сораптың принципиалды сұлбасы сурет 41-те келтірілген. Сорап келесі негізгі элементтерден тұрады: жұмыс агентін жеткізу каналы 1, белсенді сопло 2, инжектрлі сорапты жеткізу каналы 3, (осы каналды көбінесе қабылдау камерасы деп атайды), араластыру камерасы 4 және диффузор 5.

Арынды сорап келесідей жұмыс жасайды: өте жоғары потенциалды энергиямен жұмыс агент соплоға келеді, мұнда потенциалды энергия кинетикалыққа ауысады.

Сурет 41-Арынды сорап.

Соплодан жұмыс агенті шығын қабылдау камерасында қысымды төмендетеді, осыдан инжектерлі сұйықтың бөлігі (ұңғы өнімі) жұмыс агентінің иарынымен араласып, орналасу камерасына түседі.

Араласу камерада жұмыс агенті және инжектрлі сұйық араласып, олардың жылдамдықтары мен қысымдары теңесіп, араласқан арын диффузорға түседі. Диффузорда араласқан арынның кинетикалық энергиясы жай төмендеп, потенциалды энергияның өсуі болады.

Диффузордың шығу жерінде араласқан арынның потенцалды энергиясы сұйықтың көтеруге қажетті болады.

Осы сораптың жұмыс істеу принципі түсінікті болғанмен, оның негізгі элеменнерін есептеу өте күрделі, өйткені ол ұңғы өнімімен (инжектрлі арын) байланысты. Қазіргі жағдайда жобалаудың осы қиындықтарының алдын алып, осы сорап түрлері кеңінен пайдалануда.

Танемді қондырғы (сур.42) келесідей жұмыс істейді: ортадан тепкіш сораппен алынатын ұңғы өнімі арынды сораптың соплосында беріледі, онда сұйық жылдамдығы өсіп, соплодан келетін арын қабылдау камерасына келіп, онда қысымды төмендетеді. Осы кезде қабылдау камераның кері қақпағы ашылып, қосымша ұңғы өнімі қабылдау камерасына келіп түседі.

Қарастырылған танемді қондырғылар батырмалы қондырғыларды қолдану аймағын кеңейтеді, ал қосымша арнайы қондырғылар (мысалы, газосеператорлар) энергияны сақтаушы болып келеді.

Пайдаланудың осы әдісі шельфті кен орындарды игеруде негізгі болып келетіні мәлім.

Негізгі әдебиет: 1.[93-151], 5.[185-208]

Бақылау сұрақтары:

1. Шельфте қандай пайдалану тәсілдері бар?

2. Өнім өндірудің механикаландырылған тәсілі қандай варианттарда болады?

3. Арынды сорап қалай жұмыс істейді?

4. Танемді қондырғының жұмыс принципі.

5. Қандай жағдайларда бұрандалы сораптарды қолданады?

• ⇐ Назад
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9
• 10
• 11
• 121314
• 15
• 16
• 17
• Далее ⇒