Дәріс: Мұнай шоғырларының тәртібі
Төрт негізгі режим түрлерін бөліп қарастыруға болады; 1) суарынды, 2) газарынды, 3) газарынды, 4) гравитациялық.
Суарынды тәртіп. Ұңғыманың игеру окпанына қабат бойына мұнайдың қозғалуы қабаттың су арынына тікелей байланысты болады. Егер өнімді қабат бөлігінен алынған сұйықтық орны қабаттық сумен толтырылса, онда бұл жерде қатты- суарынды құбылыс пайда болады. Егер шоғырда қабаттық су қозғалысы тұрақты болып тұрса, онда серпімді-суарынды тәріп пайда болады.
Меншікті суарынды тәртіп. Мұндай тәртіп қалың суарынды кешенде
Түзіледі немесе қабатта литологиялық төзімді қалың қабат болып табылады. Олар үлкен колекторлық қасиетке ие. Суарынды кешеннің жеке бөліктерінің арасындағы гидравликалық байланысы айтарлықтай еркін болуы қажет. Мұндай жағдай тектоникалық экрандаушы бұзылыстар болмаған кезде, литологиялық араласу және өткізгіштік жыныстардың күрт төмендеуі кезінде, әсіресе контур аймағында болады.
Шоғырдың суарынды кешеніне жақын орналасуы, үлкен гидравликалық еңістену суарынды тәртіптің түзілуіне ең бір әсер ететін фактор болып табылады.
Серпімді-суарынды тәртіп. Қатты-суарынды тәртібі, тек гологиялық факторлар қолайлы болған кезде түзіледі. Жис серпімді-суарынды тәртіппен бейнеленетін мұнай шоғырлары кездеседі. Мұндай тәртіп мұнайгазды аудандары үлкен шоғырларда кездеседі. Бұл жағдайда өнімді және контурдың сыртқы бөліктеріндегі гидравликалық байланыс айтарлықтай күрделі.
Газарынды тәртіп. Бұл тәртіпте қабаттағы мұнай қозғалысы, игеру ұңғымасының окпанына газды телпектің кеңеюінен келеді. Газды телпектегі тәртіп, қабаттағы жоғары амплитудалы қатпарда түзіледі.
Газарынды тәртіп. Бұл тәртіпте қабаттағы мұнай қозғалысы, игеру ұңғымасының окпанына газды телпектің кеңеюінен келеді. Газды телпектегі тәртіп, қабаттағы жоғары амплитудалы қатпарда түзіледі.
Газ ерітінді тәртіп. Бұл режимде қабаттық қысымның төмендеуінен мұнайдан бөлініп шыққан газ серпімділігі, қабатың негізгі энергия көзі болып табылады. Газ бөлінуінің нәтижесінде, газмұнай қоспасы ұңғыма окданына қозғалады, осыған байланысты қабаттан мұнаймен бірге газда бөлініп шығады.
Қабаттан еріген газдар бөлініп шығуы тек мынадай шарт кезінде орындалады: Pіш кіші Pнас.
Гравитациялық тәртіп шоғырдың сулы бөліктен толықтай тұйықталу жерінде, сонымен бірге газ болмаған кезде болуы мүмкін.
Қабаттағы сұйықтықтар қозғалысы тікелей шоғыр биіктігіне тәуелді болады. Мұндай құбылыстар өндірудің бастапқы кезінде өте сирек болады. Әдетте гравитациялық тәртіп мұнай шоғырларының игерудің ең төменгі сатысында пайда болады.
Геологиялық факторлардың қалыптасуы және мұнай газ шоғырларының табиғи тәртіптерінің пайда болу жұмыстары.
Қайта түсу қысымын тудыру кезінде мұнайгазсулы қабатқа күштер әсер етіп, қозғалмалы мұнай газ және су қабатта пайдалынған ұңғыма түбінен басталады. Олардың арасында қабат суларының ағысы, газдың кеңеюі, қабат серпімділігі және флюидті қабаттар, границация басталады.
Мұнайлы және газды шоғырлардың жұмыс тәртібі негізгі күштермен, қабатты флюидтердің қозғалыстарымен анықталады.
Пайдалы қазбаларда анықталатын жағдайда мұнайлы және газды шоғырдың кейбір жұмыс тәртіптерінің пайда болуы негізгі геологиялық факторларға байланысты.
1. Гидрогеологиялық фактор. Мұнда суарынды кешенде гидрогеологиялық және гидрохимиялық сипаттамалар яғни мұнай және газ шоғырына қатысты суарынды кешенінің көлемі және бұл кешеннің көлемді қатынасы және оның бөліктерінің өнімділігі қарастырылады да ағынды тудыру аймақтарының жағдайы әртүрлі бөліктермен суарынды кешендеріндегі учаскаларының аралығы гидравликалық байланыс болып, тұзды құрамын, минерализациясын және метаморфизациялық дәрежесін сипаттайды.
2. Тектоникалық фактор. Жарылысты бұзылыстардан болуы (немесе болмауы). Бұл бұзылыстардың (экрандалған және қабаттың сулы бөліктерінің экрандалған шоғыры) сипаттамасы. Қабаттың құлау бұрыштары. Пішіні, қатпар өлшемі және олардың амплитудалары.
3. Жыныстардың литтологиялық колекторлы қасиеті мен олардың геолого-геофизикалық әртектілігі. Литология және колектор түрлері (кеуекті, жарықшақты, кеуекті-жарықшақты және тағы басқа). Аудан бойынша және аудан бойынша өтімділікте және қима бойынша төзімділігі.
4. Мұнай газ және судың қабаттары орналасу жағдайлары, көлемді су, мұнайгазсу зоналарының және газды телпектердің болуы және болмауы.
5. Қабат флюидтерінің қасиеті. Қабат қысымымен мұнайгазды қанығу қысымы және газ қанығуының қатынасы, мұнай мен газдың қасиеті, қабат қысымы мен температурада ерігіштігіне әсерлері.
Мұнай газ кеніштерінің табиғи режимі.
Суарынды тәртіп. Эксплуатациялық динамиканың келесідей сұйықтықтың іріктелуі қойнауқаттан бірлік арасындағы тығыз байланыстылығы үздіксіз іріктеу кезіндегі өзгермейтін бірлік, оның іріктеуі көбейгенде төмендеуі, іріктеу азайғанда оның жоғарлауы, кеніштен сұйықтықты іріктеуді толығымен тоқтатқанда бастапқы қойнауқаттың қысымының тұрақтануы.
Суарынды режимде мұнайды алудың ең жоғарғы коэффициенттеріне жетуге болады 0,6-0,8. Бұл жағдай судың әсіресе қойнауқаттың минералданған судың мұнайды шайып оны коллектор жыныстарының ығыстырып шығару қабілеттілігінің жоғары болуы. Сонымен қатар қарастырылып отырған режимнің әрекеті жүріп жатқан геологофизикалық жағдайдың өте жақсы қатынастылығы, нәтижесінде қойнауқаттағы мұнайдың жоғалу дәрежесінің төменділігі.
Серпімді суарынды режим шеткі судың арынынан мұнай қойнауқаттан ығыстырылатын кездегі режим, бірақ суарынды режимнен айырмашылығы мұнда негізі энергия көзі болып коллектор жылысының серпімділігі және оларды қаныққан сұйықтықтың серпімділігі. Осыған қарамастан сұйықтықты іріктеу жатынға енетін толық емес орын басылады. Нәтижесінде қойнауқаттағы қысымның төмендеуі баяу жатыннан тыс жерлерге таралады да қойнауқаттың су мен жыныстың кеңеюі басталады. Су мен жыныстың сығылу коэффициенті үлкен емес, бірақ қысым төмендеген аумақтың кеңдігі жатқан аумақтан бірнеше жүздеген есе үлкен болатын, қойнауқаттың серпімді күштері энергияның негізгі көзі жұмыстарын атқарады.
Газарынды режим – газды телпектердегі газ арынының әсерінен мұнай қойнауқаттан ығыстырылатын газарынды кеніш режимі қойнауқаттық қысымның төмендеуі нәтижесінде кеніште газ телпегінің кеңеюі сәйкесінше ГМЖ төмен ауысуы байқалады. Газ телпегінің мұнайдан бөлінетін газдың келуіне байланысты кеңеюі тездей түсуі мүмкін. Қойнауқаттың вертикаль өтімділігі жоғары болса газ аздап газды телпекті толтыра бастайды.
Табиғи газарынды режим таза күйінде шекті суынып әлсіз әрекеттілігімен СМЖ болмағанда контурдап тыс аумақтармен гидродинамикалық байланысы жоқ болғанда жатындарда әрекет көрсетеді. Режимнің байқалуына ықпал көрсететін геологиялық жағдайлар: мұнайды ығыстыра алатын энергия қорының жеткілікті күші бар үлкен газды телпектің болуы; кеніштің мұнайды қабатының биіктігінің айтарлықтай биік болуы; вертикаль бойынша қойнауқаттың өтімділік қасиетінің жоғары болуы; қойнауқаттық мұнайдың тұрақтылығы төмен болуы ( 1,5-2 МПа*с) көп болмауы керек.
Еріген газ режимі – қойнауқаттық қысымы игеру процесі кезінде қанығу қысымынан төмен болуы кезіндегі мұнайлы жатын режимі. Режим контурдан тыс аймақтардың ықпалынан жоқ болған кезінде көрініс табады, сонымен қатар қанығу мен бастапқы қойнауқаттық қысымының мәнінің болуы немесе тең болуы, қойнауқаттық мұнайда газдың болу коэффициентінің жоғарылауында.
Ерітілген газ режимі – әр ұнғыманың жанында тар десперсияның воронкасы пайда болуымен ерекшеленеді. Бұл өндіруші ұңғымаларды өзара тығыз орналастыруды қажеттілігін тудырады. Еріген газ режимі кезінде мұнайды өндіру коэффициенті 0,2 - 0,3 аспайды, ал мұнайдағы газ мөлшері төмен болуы төмен мәнге ие болады 0,1-0,15.
Гравитациялық режим кезінде мқнай өзінің ауырлық күшінің әсерінен қойнауқатта ұңғымаларға ұарай ауысуы байқалады. Энергияның бұл түрі жатын басқа энергия түрлерімен қолдана алмағанда да әрекеттігін көрсете алады. Режим аз тереңдікте орналасқан жатындарда табиғи бола алады, бірақ жиі ол еріген газ режимінен кейін әрекет көрсете бастайды. Басқа сөзьен айтқанда мұнайды дегазациялағаннан кейін. Оның пайда болуына жатынның айтарлықтай биіктігі ықпал етеді. Қойнауқаттағы мұнай жатынның төменгі бөліктеріне ағады. Дөңесалды ұңғымалардың дебиті қойнауқатты кептіру нәтижесінде төмендейді. Гравитациялық режим кезінде бастапқы алынған қорлардан мұнай өте төмен ырғақпен алынады 2-1 % жылына. Ауырдық күші қойнауқатта өте ақырын қозғалады, бірақ солардың арқасында ұзақ уақыт бойында мұнайды алу коэффициентін жоғарлатуды жасауға болады, 0,5-0,6 дейін. Қарастырылып отырған режим кезінде қойнауқаттық қысым әдетте мегапаскаль-дардың оныншы бөліктерін құрайды, қойнауқыттық мұнайдың газ мөлшері – 1м.
Газды және газоконденсатты кеніштер. Газды ежим кезінде ( кеңейетін газ режимінде ) өнімді қойнауқаттағы газ орналасқан потенциалды энергия көмегімен газдар оқпандарына жылжиды.
Оның қоры әдетте кенішті толығымен өндіруге жетеді. Режим контурдан тыс облыстардың әсері жоқ болғанда пайда болады. Газды режимдегі кеніштер жүйедегі басқа кеніштермен әрекеттеспейді.
Газды режим кезінде жатынды өндіру барысында ГСЖ стационар күйінде болады, басқа сөзбен айтқанда кеніштің көлемі өзгермейді. Кеніштің біршама тарылуы коллектор * жыныстарының деформациялануынан және қойнауқаттық қысымының төмендеуі салдарынан қойнауқатта конденсаттың жайылуынан болуы мүмкін.
Кенішті өндіру барысында қойнауқаттық қысымының Р төмендеуі әрдайым көрініп тұрады. Газды режим үшін тәуелділік мінезі Р/ z – Eq сай. Мұндағы, z – газдың шектен тыс қысылу коэффициенті; Eq – сәйкес күннің өндіру барысында жиналған газды алу. Осылайша, газды режим кезінде өндірудің барлық сатыларында меншікті газды тұрақты түрде 0,1 МПа төмендейді. Бұл ерекшелік уақыты өткен өндірудің берілгендері бойынша жатында қалған газдың қорын есептеуге кең қолданады.
Режим ірі жатындар бойынша максимальды өндіруді бастапқы қорлардан жылына 8-10 % және жоғары ырғақтылықты қамтамасыз етеді. Газды режим кезінде газды өндіруде ұңғымаларға жолаушы судың енуі әдетте байқалмайды. Дегенмен кейде ГСЖ – ның қозғалматығына қарамастан, ұңғыманың бір бөлігіне судың енуі байқалады. Бұл жағдай газды дайындауға техникалық жағдайларды және оларды өндіруді қиындатады. Судың енуі осындай жағдайда судың сулы бөлігі кенжарықшақтар бойымен қозғалысымен және кеніштегі кавериа немесе сулы линзалардың бар болуы әсерінен болады деп түсіндіруге болады. Судың ұңғымаларға енуін анықтау өте қиын болғандықтан арнайы геологиялық зерттеуді қажет етеді. Газды режим кезінде газды алу коэффициенті жоғары болады 0,9-0,97. Газды режим көптеген ірі газды өп орындарға сай.
Серпімді суарынды режим – газды жатындарға қарасты бұндай режим деп өндіру кезінде ГСЖ –ның көтерілуі байқалғанда айтамыз, басқаша айтқанда жатынға шеткі судың енуін айтады. Бұл режим кезінде шеткі судың арыны газдың серпімді суарынды режим таза күйінде кездеспейді. Сондықтан серпімді суарынды режим деген атпен газ суарынды режим деген атты жиі қолданады.
Кенішке судң енуі орын басу коэффициентімен бағалау орынды. Кенішке 0,2 млн*м3 су енгенде газды іріктеу нәтижесінде 1 млн* м3 орын басу коэффициенті 0,2-ге тең болады. Орын басу коэффициентінің жоғары болуы режимнің суарынды құраушысының рөлінің зорлығын көрсетеді.
Бұл режим кезінде газды режимге қарағанда қойпауқаттық қысым баяу төмендейді және тәуелділік қисығы Р =∆E/Q абцисс өсіне қарасты иіледі.
Серпімді суарынды режим ұңғымаларды судау қасиетіне байланысты олар өңдеуден тез шығады. Олардың орнына басқаларын бұрғылау қажеттігі туады. Өнімді түзілімдердің біркелкі болмауынан және қабатшалардың әртүрлі өтімділік қасиеттері нәтижесінде судың уақыттан ерте төмендеп жылжуы байқалады. Бұл ұңғыма өңімдеріне судың тез келуі , өндіру жағдайының қиындауы және олардың жұмыстан ерте шығып қалуына әсерін тигізеді. Нәтижесінде суарымды режим кезінде газды режим кезіндегіге қарағанда төмен болады.
Кеніштердің аралас табиғи режимдері. Бір басымды энергиясымен қарастырылған кеніштерді табиғи режимдерімен қатар өз мөлшерде басқа да табиғи күштер әсерін тигізеді. Өндіру кезінде қойпауқаттық қысымның төмендігімен ерекшеленетін кеніштің мұнайды режимдерінде келіптік территориясындағы сұйықтық пен жыныстардың серпімді күші аздаған роль ойнайды, ал газарынды режим кезінде еріген газ режимі ықпал етеді. Сонымен қатар екі немесе үш энергия теңдей ықпал еткенінің арқасында жалындардан мұнай немесе газ алынып жатқандағы жалындардың режимдері кең тараған. Мұндай табиғи режимдерді аралас деп атайды. Энергияның әр түрлі өндіру процесінің әр кезеңінде әр түрлі болуы мүмкін.
1.Бастапқы қабат қысымыҚабат қысымы – өнімді қабаттың энергетикалық мүмкінділігін ұңғыманың және жатынның өнімділігін анықтайтын маңызды факторлардың бірі. Қабат қысымы кен орынының геологиялық қимасындағы қабат коллекторлардың қуыстарындағы орналасқан мұнай, газ, судың қысымы деп түсіну керек.
Егер суды суарынды жүйесінің қабат коллекторды ұңғымамен аршыласақ және оқпандағы жуу сұйығының деңгейін азайтсақ, онда қабат қысымының әсерінен бұл ұңғымаларға қабаттан су келе бастайды. Оның ағыны су оқпаны қабат қысымын теңестіргеннен кейін тоқталады. Сондай процесс мұнай газ қаныққан қабатты аршығанда жүреді. Бұдан қабат қысымының шамасы ρ биіктігі ұңғыманың қабат сұйықтық арқылы анықтауға болады. Стастикалық тепе теңдікті анықтағанда қабат жүйесінде ұңғыма:
Ρ=hρg (1.1)
Мұндағы h қабат қысымын тепе теңдік қалпына келтіретін оқпан сұйығының биіктігі
ρ- ұңғымадағы сұйықтықтың тығыздығы;
g- еркін түсу үдеуі;
Практтикалық есептеулерде формуланы мынадай түрде қолданылады:
P=hp/c (1.2)
Мұндағы с коэффициент, қысым өлшегенде 102МПа тең.
Ұңғымадағы орнатылатын сұйықтық деңгейі қабат қысымына сәйкес болатын деңгейді пьезометрикалық деңгей деп аталады. Оның жағдайы ұңғыма сегасының арақашықтық немесе абсолюттік белгі шамасын орнатады.
Пьезометрикалық деңгейлер арқылы өтетін суарынды жүйенің әр нүктелерінен өтетін жазықтық пьезометрикалық жазықтық деп аталады.
Сұйықтық оқпалының биіктігі h (1.1) мен (1.2) де есептің шығарылуына байланысты арақашықтық пьезометрикалық деңгейден қабат коллектордың ортасына дейін анықталады – мұндай сұйықтық оқпан h пьезометрикалық биіктік деп аталады (1-сурет) немесе арақашықтық ретінде пьезометрикалық деңгейден шартты түрде алынған көлденең жазықтыққа дейін – бұл сұйықтық оқпанның биіктігі h2-h1 z3, мұндағы z қабаттың ортасы мен шартты түрде алынған жазықтықтың арасы, оны пьезометрлік арын деп атайды.
Пьезометрлік биіктікке сәйкес қысым шамасын абсолююттік қабат қысымы (Pил а) деп аталады; пьезометрлік арынға сәйкес қысым шамасын келтірілген қабат қысымы (pил ер) деп аталады; z арақашықтығын мен ұңғымадағы сұйықтық тығыздығын ρ біле отырып, керек кезде әрқашан абсолююттік қабат қысымынан келтірілгенге ауысуға болады:
Pиллр = Р + ZP/C = (h1+Z)p/c (1.3)
Әртүрлі нүктелерде сулы қабатқа бұрғыланған жер қабығы бедерінің күрделілігіне байланысты ұңғыманың сағасыпдағы қысым пьезометрлік жазықтықтан (2- сурет; 1ұңғыма) жоғары болса, онда абсолюттік қабат қысымын қабаттың ортасына дейінгі ұңғыманың тереңдігін H1 мен ұңғыма сағасынап пьезометрлік деңгейінің тереңдігін h1 және де судың тығыздығын ρ (ол бірден көп, өйткені қабат сулары минералданған) біле отырып:
PnH1= [(H1 - h1/102]PH (1.4)
Пьезометрлік жазықтықпен сәйкес болатын сагаларынан ұңғымаларда (53-сурет, 2ұңғыма)
PnH 2= H2pa/ 102 (1.5)
Сағалары пьезометрлік жазықтықтан төмен ұңғымалар (2-сурет, 3 ұңғыма) фонтандайды. Мұндай ұңғымалардағы қабат қысымын олардың тымшаланған сағаларда манометрмен қысымы Р өлшеп анықтауға болады:
PnH 3= [(H3pa/ 102]+Py (1.6)
Мұндағы Рy= H3pa/102, h3- пьезометрикалық деңгейінің ұңғыма сағасынан көтерілуі. Қабат қысымының тік градиенттен gradP, ал Рnл шамасының ұңғыманың 1м тереңдікте өзгеруін көрсетеді.
Қабатының:
Grad P = P/H
Кенішті игеру анализін жасау кезінде энергетикалық ресурстардың өзгеруіне баға беру үшін бастапқы қабат қысымының шамасын білу қажет.
Кеніштің әртүрлі учаскесінде және оның қасында орналасқан ұңғымаларды бастапқы қабат қысымының шамасын анықтайды.
Сумұнай жансарының араласу жағдайы: егер- олардың жансар жағдайы көлденең болмағанда сулы аймақтың қысымының таралуының азғана бұзылуы оның жатыс жағдайына әсерін тигізеді.
Мұнай газ шоғырын өңдеу кезінде қысымның төмендеу нәтижесінде қабаттағы қысымның таралу тепе-теңдігі бұзылады.
Суайдағыш жүйедегі қабат қысымының өзгеруіне нақты бақылау жасау керек қабаттың сулы бөлігін ашқан барлау ұңғымасының қабат қысымын пайдалануымыз керек.
Қабат температурасы.газ қорын анықтау, оларды өнімді қабаттан өңдеу және жобалау, қабат суының қозғалысын, жер қыртысының жылу өрісін және де ұңғыманы шегендеу мен нерфорация үшін техникалық есептерді шешу үшін қажет.
Оқпанмен бекітілмеген ұңғымада температура өлшеуін жүргізуге болады. Табиғи температуралық режим орнау үшін, ұңғыма 20-25 күнге жабық тұруы керек. Бұрғылау жұмыстары кезінде ұңғымадағы температураны өлшеу уақытша техникалық жағдайға байланыты тоқтатылған ұңғымада жүргізіледі.
Пайдалану ұңғымадағы температура өлшемі насос көтерілгеннен кейін жүргізіледі. Бұл өлшемдер пайдалану қабаты үшін сенімді болады. Басқа интервалдар арқылы алынған нақты температураларды алу үшін ұңғыманы
Сазды ерітінділермен толтырып, тоқтату керек.
Температураны өлшеу кезінде газдың пайда болуын есептеу керек. Онымен табиғи температураның төмендеуі тығыз байланысты.
Тереңдеген сайын пайдалы қазбалардың температураның өзгеруі туралы геотермикалық саты және геотермикалық градиент деген түсініктер бар.
Геотермикалық саты деп – ара қашықтықтың метрмен өлшенуі. Тереңдеген сайын тау жыныс температурасы 1оС-қа көтеріледі.
Геотермикалық саты мына формуламен анықталады:
G = H – h/T-t
Мұндағы G-геотермикалық саты, м/C.
Н- температураның өлшенген тереңдігі, м.
h- тұрақты температурадағы қабаттың түзуі тереңдік, м.
T- Н тереңдігі температура, оС.
t- ауаның орта жылдық температурасы.
Геотермикалық градиент деп- температураның 100м тереңдік сайын өсуін айтады.
Ол мына формуламен анықталады:
Г= (T - t) ∙100/H - h
Геотермикалық саты мен геотермикалық градиент арасындағы қатынас:
Г = 100/G қабаттық қысымды өлшеу арқылы жапсарды анықтау.
1. Газ-мұнай жапсарын анықтау үшін:
PЖ = Pr + (PM - Pr) ∙ PN /100
Және ең қортындысы
h = hm ∙(PM - Pr *100)/Pn
2. Мұнай су жапсарын анықтау үшін:
Pж = Pn + (hэкк – hn)Pn /100 + (hn – hэкк)Pn /100
Мұндағы
hэкк = (hnPM – hnPr) – (Pn – Pп) *100/Pn – Pп
Келтірілген формулалар газдың ұңғыма оқпанынан газ-мұнай, газ-су жапсары арасындағы қысымды есептеусіз шығарылған, себебі бұл қысым шамасы айтарлықтай төмен; онымен қатар колектор қасиеттері мен оны қанықтыратын сұйықтарға тәуелді капилярлы эфектте есепке алынбаған.