Мұнай кен орындарын игеру режимдері

Қ абат бойынша сұ йық ты ұ ң ғ ыманың тү п аумағ ына (ө те тө мен қ ысым нү ктесіне) жеткізу қ абат энергиясының есебінен жү зеге асады. Қ абат қ ысымының ә серінен сұ йық сығ ылғ ан кү йде болады. Кен орнын пайдалану барысында, ә детте қ абаттағ ы қ ысым тө мендеп отырады. Сондық тан қ абаттағ ы мұ най қ орын, қ абат қ ысымы тө мендеп, қ ажетті қ ысымды ұ стап тұ руғ а мү мкін болмай қ алғ анғ а дейін алудың маң ызы бар.

Қ абаттағ ы қ ысымның ө згеруіне тұ рақ ты тексеру жасалып отырады жә не оның тез ө згеруі кезінде кен орнына ә сер етудің қ олдан жасалғ ан ә дістерін, яғ ни оның ішінде қ абаттық қ ысымды ұ стап тұ ру ә дістері қ олданылады. Қ абаттың энергетикалық қ орын сипаттайтын, қ абат қ ысымының тө мендеу қ арқ ындылығ ы, кен орнын игеру жобасымен себепші болатын мұ най, газ жә не су қ абатындағ ы сұ йық ты алу қ арқ ындылығ ына жә не кен орнын игеру барысында қ абаттық қ ысымды ұ стап тұ ру жү зеге асырыла ма, жоқ па соғ ан байланысты. Бұ л қ олдан жасалғ ан факторлар. Екінші жағ ынан, қ абаттағ ы энергия қ оры, бастапқ ы қ абаттық қ ысым шамасы жә не оның тө мендеу қ арқ ындылығ ы кен орнының табиғ и - жаратылыс факторларына да байланысты болады. Оларғ а:

§ кең ейту энергиясы кен орнын игеру кезінде пайдаланылатын газды шапканың бар болуы;

§ қ абат жү йесінде серпімді энергияның бар болуы;

§ кең ейту энергиясы қ абаттағ ы сұ йық жә не газдардың ұ ң ғ ыма тү біне жылжуын келтіретін мұ найда ерітілген газ қ ұ рамының бар болуы;

§ игеру кешенін қ абаттағ ы нұ сқ а сыртынан сумен тұ рақ ты қ оректендіру кө зінің бар болуы жә не оны сумен алынғ ан мұ найдың орнын толтыру қ арқ ындылығ ы;

§ қ ұ лау бұ рышы ү лкен қ абаттағ ы мұ найды ығ ыстыруғ а тиімді ық пал жасайтын гравитациялық факторлар.

Табиғ и жағ даймен айқ ындалатын, кө рсетілген факторлар, кен орнын қ алыптастыру процесімен байланысты.

Пайдалану жә не су айдау ұ ң ғ ымалары жү йесімен су айдау кезінде кеуекті қ абатта байқ алатын процестерді анық тайтын барлық табиғ и жә не қ олдан жасалғ ан факторлардың жиынтығ ын қ абат режимі деп атау қ абылданғ ан жә не ол келесі бес режимге бө лінеді:

- су арынды режим (табиғ и жә не қ олдан жасалынғ ан);

- серпімді режим;

- газ арынды режим (газ шапкалы режим);

- ерітілген газ режимі;

- гравитациялық режим.

Ұ ң ғ ымадан сұ йық алудың технологиялық нормалары - шектеулі рұ қ сат етілген динамикалық тү птік қ ысымдар, ө ндірудің гидродинамикалық кө рсеткіштерін болжауғ а, сұ йық жә не газды ө ндіру кө лемін анық тауғ а, ұ ң ғ ымалардың сулану барысын есептеуге арналғ ан математикалық амалдарды таң дау, сонымен бірге мұ най берудің мейлінше мү мкін ақ ырғ ы коэффициентіне қ ол жеткізу ү шін игеру кезінде қ ажетті кен орнына ә сер ету шараларын дұ рыс бағ алауғ а байланысты.

Алайда кен орнының тә ртібін анық тау оң ай емес, себебі кейбір жағ дайларда режимді анық тайтын кө птеген факторлар бір мезгілде байқ алады.

Су арынды режимде мұ найдың сү зілуі жердің бетіндегі еріген қ ардың немесе жаң быр суы есебінен немесе су айдау ұ ң ғ ымалар жү йесі арқ ылы суды ү здіксіз айдау есебінен тұ рақ ты қ оректенуі бар шектері немесе нұ сқ а сыртындағ ы судың арыны ә серінен ө теді (2.1-сурет).

Су арынды режимнің пайда болу шарты:

Мұ ндағ ы - орташа қ абаттық қ ысым;

- қ анығ у қ ысымы.

2.1-сурет. Геологиялық жағ дайдағ ы табиғ и суарынды режимнің ү лгісі.

1 - мұ най қ абаты; 2 - гидродинамикалық ө ткізгіш қ абат; 3 - қ оректендіру аумағ ы; 4 - ө ндіру ұ ң ғ ымалары.

Бұ л шартта қ абатта еркін газ болмайды, тек мұ най немесе мұ найлы су сү зіледі. Ө ткізгіш қ абат мұ най алу аймағ ының табиғ и су кө зі ретінде ө зен арнасы қ ызметін атқ аратын қ оректену аймағ ымен гидродинамикалық байланысты қ амтамасыз етеді. Қ атпарлар қ ұ рылу барысы нә тижесінде кеуекті жә не ө ткізгіш қ абаттар арқ ылы мұ най алу кезінде қ абатты сумен ү здіксіз қ оректендіру, ө тетін ө зен арнасы ауданында жоғ арғ ы қ абатқ а шығ уғ а жол ашуы мү мкін.

Мұ найдың су арынды режимі кезінде оның нұ сқ а сыртындағ ы немесе ұ ң ғ ымамен айдалатын сумен орын ауысуы қ атар жү реді, бұ л уақ ыт ішіндегі ұ ң ғ ыма ө німінің, қ абат қ ысымы мен газ факторының тұ рақ тылығ ын тү сіндіреді (2.2-сурет).

2.2-сурет. Суарынды режим кезіндегі кеніштің игеру кө рсеткіштерінің қ исық тары.

1 - қ абат қ ысымы; 2 - мұ най ө ндіру; 3 - газ факторы; 4 - суды ө ндіру.

Газ факторының тұ рақ тылығ ы кезінде қ абатта газ бө ліну болмайтындығ ына байланысты, ә рбір тонна мұ наймен бірге онда қ абаттық жағ дай кезінде еріген газ мө лшері ғ ана ө ндіріледі. Ұ ң ғ ымалардың сумен толтырылуы салыстырмалы тү рде тез ө теді. Алайда қ абаттың қ атты қ атпарлы, біркелкі болмауы кезінде ұ ң ғ ымалардың сумен толтырылуы белгілі уақ ытқ а созылуы мү мкін, себебі ө ткізгіштігі жақ сы қ атпарлар бойымен қ абаттағ ы су ұ ң ғ ыма тү біне тез ө теді де, ал нашар ө ткізетін қ атпарлар бойымен жә й ө теді. Су арынды режим кезінде мұ найды ығ ыстыру тез ө теді, ә рі мұ най беру коэффициенті ө те жоғ ары болады. Бұ л режим теориялық жағ ынан толық зерттелген. Қ азіргі уақ ытта барлық мұ най ө ндіретін кен орындары мұ найдың 80% мө лшерін су арынды режим жағ дайында ө ндіреді.

Серпімді режим кезінде мұ найдың ығ ыстырылуы, мұ най кенішін қ оршап тұ рғ ан су мен қ абат қ аң қ асы ә серінен мұ найдың ө зінің серпімділік кең еюі ә серімен жү зеге асады. Бұ л режимнің қ олданылуының міндетті шарты қ анығ у қ ысымынан қ абаттағ ы қ ысымның жоғ ары болуы болып табылады. Қ абат жабық, бірақ оның серпімді энергиясы мұ найдың негізгі қ орларын алу ү шін жеткілікті тү рде ө те ү лкен болуы тиіс.

Ортаның серпімділігінің кө лемді коэффициенті бірлік қ ысымның ө згеруі кезінде осы кө лем ө згеретін осы ортаның бастапқ ы кө лемінің ү лесі ретінде анық талады, яғ ни

Мұ ндағ ы - кө лемнің ұ лғ аюы (серпімді кең еюі есебінен),

- қ ысымның ұ лғ аюы,

- ортаның бастапқ ы кө лемі.

Қ ысымның тө мендеуіне кө лемнің ұ лғ аюы сә йкес келетіндіктен, алдына теріс таң ба қ ойылады. Кеуекті қ абаттың қ атты қ аң қ асы ішкі қ ысымның ө згеріп кеуекті ортадағ ы қ ысымның азаюы кезінде қ абат жабындысының ө з бө лшектерінің шө гу кө лемінің ө згеруі салдарынан тү рі ө згереді, бұ л кеуектіліктің азаюына жә не сұ йық тың қ осымша ығ ыстырылуына ә келіп соғ ады.

Тә жірибелік мә ліметтерден белгілісі:

Су ү шін

Мұ най ү шін

Тау жынысы ү шін

Серпімді режимнің қ олданылуына қ олайлы жағ дай тудыратын геологиялық шарттар:

- тұ рақ ты қ оректенуі жоқ, жабық кен орны;

- мұ найлылық нұ сқ асы шетте тұ рғ ан, мол суғ а қ анық қ ан аймақ;

- газды шапкасының жоқ тығ ы;

- қ абаттың мұ найғ а қ анық қ ан бө лігінің нұ сқ а сыртындағ ы аймақ пен тиімді гидродинамикалық байланысының бар болуы;

- қ абаттық қ ысымның қ анығ у қ ысымынан жоғ ары болуы.

Газ шапкалы режимде қ абаттағ ы энергия кө зі болып геологиялық жағ дайда газ шапкасында шоғ ырланғ ан газдың серпімділігі табылады. Бұ л ү шін кен орны жағ алай ө ткізбейтін жыныстармен немесе тектоникалық бұ зылулармен оқ шауланғ ан болуы қ ажет. Егер нұ сқ а сыртында су болса, онда ол белсенді болмауы керек. Мұ най кеніші газды шапкасымен байланыста болуы тиіс. Мұ ндай шарттарда бастапқ ы қ абаттық қ ысым қ анығ у қ ысымына тең болады, себебі кен орнын дренаждау газды шапканың ү здіксіз кең еюі кезінде ө теді жә не мұ най ә рдайым газбен байланыста болады. Мұ ндай кен орнын игеру кезінде орташа қ абаттық қ ысымның ө згеру қ арқ ындылығ ы игеру қ арқ ындылығ ына жә не газ шапкасының кө лемдік қ атынасына жә не кеніштің мұ найғ а қ анығ у бө лігіне байланысты ә р тү рлі болуы мү мкін.

Еріген газ режимінде мұ най кенішін ү здіксіз мұ найдан газды айырумен жә не оның еркін кү йге кө шуімен, осының есебінен мұ най-газ қ оспасының ұ лғ аюымен жә не осы қ оспаның тө мендетілген қ ысым нү ктелерінде (ұ ң ғ ыма тү бінде) сү зілуі болады. Бұ л режим кезінде қ абаттық энергия кө зі мұ най-газ қ оспасының серпімділігі болып табылады.

Еріген газ режимінің пайда болу шарттары:

- (қ абат қ ысымы қ анығ у қ ысымынан кіші);

- нұ сқ а сыртындағ ы судың жоқ болуы немесе белсенді емес судың

нұ сқ а сыртында болуы;

- газ шапкасының жоқ болуы;

- геологиялық кеніш жабық болуы керек.

Осындай жағ дайларда қ абаттағ ы энергия қ абаттың мұ найғ а қ анық қ ан бө лігінің барлық кө лемінде біркелкі бө лінген болады. Мұ ндай режимде кен орнының алаң ы бойынша ұ ң ғ ымалардың біркелкі орналасу тә ртібі заң ды.

Еріген режим жағ дайында кен орнындағ ы орташа қ абаттық қ ысымның ө згеру заң дарын қ арастырамыз жә не келесі шартты қ абылдаймыз [1]:

(бастапқ ы қ абаттық қ ысым қ анығ у қ ысымына тең);

Р_нач -дан Р-ғ а дейін қ ысымның ө згеруі кезінде Генридің еріген газдың сызық тық заң ы орындалады деп есептеп қ ысым тө мендеген кезде V_н - мұ най кө лемінен бө лініп шық қ ан газ кө лемін анық тауғ а болады.

мұ ндағ ы: - стандартты жағ дайғ а келтірілген еру коэффициенті;

V - стандартты жағ дайғ а келтірілген бө лінген газ кө лемі.

Еріген газ режимі қ абаттағ ы қ ысымның тез тө мендеуімен жә не ө ндірудің белгілі сатысында шарық тау шегіне жететін, ал одан кейін жалпы тү гесілуі мен кен орнының толық газсыздануы нә тижесінде тө мендей бастайтын газ факторының ұ лғ аюымен сипатталады. Режим мұ най беру коэффициентінің ө те тө мендігімен ерекшеленеді, кей жағ дайларда оның мә ні 0, 25-ке тең болады. Кен орнына қ олдан ә сер етпесе онда бұ л режим тиімсіз. Алайда игерудің алғ ашқ ы кезең дерінде ұ ң ғ ымалар аз уақ ыт болса да фонтанды ә діспен игеріледі. Еріген газ режимі жағ дайында кен орнын игерген кезде (қ олдан ә сер етпеген жағ дайда) ұ ң ғ ыма ө німінде су болмайды.

Гравитациялық режимі – деп, ұ ң ғ ыма тү біне сұ йық тың сү зілуі «еркін жоғ арғ ы беттің» бар кезінде ө тетін режимді атайды.

Еркін жоғ арғ ы бет – деп, қ ысым барлық нү ктелерде тұ рақ ты болып қ алатын сү зілудің қ озғ алмалы жағ дайында пайда болатын сү зілуші сұ йық тың бетін немесе мұ най-газ тү йіскен шекараны атайды. Бұ л режимді кейде қ ысымсыз деп атайды, дегенмен бұ л дә л айтылғ ан пікір емес. Гравитациялық режим кез-келген кен орнында оны игерудің соң ғ ы сатысында еріген газ режимінің табиғ и жалғ асы ретінде пайда болуы мү мкін.

Анық тамадан байқ ағ анымыздай, егер ұ ң ғ ыманың қ ұ быр сыртындағ ы кең істігінде атмосфералық қ ысым болса, онда бұ л қ ысым қ абаттың мұ найғ а қ анық қ ан немесе газғ а қ анық қ ан бө ліктерін бө ліп тұ ратын бос орынның барлық бос кең істігінде қ алыптасады жә не ұ ң ғ ымағ а сұ йық тың сү зіліп келуі қ абаттың алыстатылғ ан бө лігіндегі сұ йық дең гейінің айырмашылығ ы ық палымен немесе тікелей ұ ң ғ ыманың қ абырғ асында ө теді. Ұ ң ғ ыманың қ ұ быр аралық кең істігіндегі шамадан тыс қ ысым кезінде сұ йық тың сү зілуі бұ рынғ ысынша сұ йық дең гейінің айырмашылығ ы ә серімен жү зеге асады, яғ ни бұ л қ ысым барлық бос кең істікте қ алыптасады.

Кө лденең қ абаттарда бұ л режимнің тиімділігі ө те аз. Ұ ң ғ ымалардың ө німі ө те тө мен, бірақ тұ рақ ты ө німмен сипатталады.