Артезиандық фонтандау

Қ андай да болмасын жаң адан ашылғ ан мұ найгаз кен орнын игеру кезінде ұ ң ғ ымадан мұ найды кө теруге қ абат қ ысымы жеткілікті болады. Ұ ң ғ ымамен сұ йық ты кө теру тек қ абат энергиясының есебінен жү зеге асатын пайдалану ә дісін – фонтанды ә діс деп, атаймыз. Қ абат қ ысымы тө мендеуі кезінде немесе ұ ң ғ ыманың сулануы жоғ арылағ ан жағ дайда, пайдаланудың механикаландырылғ ан ә дісіне (газлифтілі немесе сорапты) ауыстырылады.

Ұ ң ғ ыманың фонтандауы жаң адан ашылғ ан, қ абат қ ысымы жоғ ары, мұ най кен орнындағ ы ұ ң ғ ымаларда болады. Ұ ң ғ ымадағ ы тү птік қ ысым, сұ йық бағ анының гидростатикалық қ ысымынан, ү йкеліс қ ысымынан жә не сағ адағ ы кері қ ысымнан ү лкен болуы керек [2, 10].

Кез-келген фонтанды ұ ң ғ ымалардың жұ мысы ү шін жалпығ а ортақ шарт бойынша негізгі тең деу тө мендегідей:

Р_С= Р_Г+Р_ТР+ Р_У(9.1)

мұ ндағ ы Р_С – ұ ң ғ ыма тү біндегі қ ысым; Р_Г, Р_ТР, Р_У – ұ ң ғ ымада тігінен есептелген сұ йық бағ анының гидростатикалық қ ысымы, сорапты компрессорлық қ ұ бырдағ ы (СКҚ) ү йкеліске кеткен қ ысым жә не сә йкесінше сағ адағ ы қ арсы қ ысым.

Ұ ң ғ ыманың фонтандауының екі тү рі бар:

- сұ йық тың фонтандауы;

- артезиандық фонтандау (онда газ кө піршіктері болмайды).

Сұ йық тың фонтандауы кезінде, сұ йық қ ұ рамында газ кө піршіктері болады, ал газдың болуы сұ йық тың жоғ ары кө терілуін жең ілдетеді. Бұ л фонтандаудың кең тарағ ан тү рі.

Артезианды фонтандау, мұ най қ ұ рамында еріген газ болмағ ан жағ дайда жә не ұ ң ғ ымадағ ы газдалмағ ан сұ йық бағ аны гидростатикалық қ ысымнан жоғ ары болғ ан кезде болуы мү мкін.

Артезиандық фонтандау кезінде ұ ң ғ ыма тү біндегі қ ысым (9.1) тең деуімен анық талады, ал сұ йық тың тұ рақ ты тығ ыздығ ына байланысты, сұ йық бағ анының гидростатикалық қ ысымы келесі ө рнекпен ө рнектеледі:

(9.2)

мұ ндағ ы - ұ ң ғ ымадағ ы сұ йық тың орташа тығ ыздығ ы;

Н - тігінен алғ андағ ы ұ ң ғ ыма тү бімен сағ асының ара қ ашық тығ ы.

Иілген ұ ң ғ ымалар ү шін:

мұ ндағ ы L - иілген ось бойынша ұ ң ғ ыманың тү бінен сағ асына дейінгі

қ ашық тық;

- ұ ң ғ ыма қ исаюының орташа зениттік бұ рышы.

Сұ йық сорапты компрессорлық қ ұ быр арқ ылы (СКҚ) жылжығ анда салқ ындайды жә не оның тығ ыздығ ы аздап ө згереді. Сол себептен есептеулер кезінде орташа тығ ыздық қ олданылады:

, (9.3)

мұ ндағ ы , - сә йкесінше, термодинамикалық жағ дайдағ ы ұ ң ғ ыма тү біндегі жә не сағ асындағ ы сұ йық тың тығ ыздығ ы.

Қ ұ рамында суы бар мұ най фонтандау кезінде сұ йық тың тығ ыздығ ы орташа есептелінеді

(9.4)

мұ ндағ ы n – қ оспа қ ұ рамындағ ы судың ү лесі (сулану),

, - ұ ң ғ ыма сағ асындағ ы жә не тү біндегі мұ най мен судың

тығ ыздығ ы.

Қ ұ бырдағ ы сұ йық тың ү йкелісіне кеткен қ ысым шығ ыны келесі тең деумен анық талады

(9.5)

мұ ндағ ы L - ұ ң ғ ыма осі ішіндегі сорапты компрессорлы қ ұ бырдың (СКҚ) ұ зындығ ы. СКҚ ішіндегі сұ йық тың жылдамдығ ы, _ж - сұ йық тың кө лемдік коэффициенті арқ ылы жә не СКҚ -дағ ы орташа термодинамикалық шартындағ ы оның тығ ыздығ ы арқ ылы анық талады:

(9.6)

мұ ндағ ы Q_H, Q_B –стандартты жағ дайғ а келтірілген ұ ң ғ ымадағ ы мұ най

мен судың ө німі;

- стандартты жағ дайғ а келтірілген мұ най мен судың

тығ ыздығ ы;

В_н, В_в - СКҚ - дағ ы орташа жағ дайдағ ы мұ най мен судың кө лемдік

коэффициенті;

f - СКҚ қ имасының ауданы.

Қ арапайым мұ найдың тұ тқ ырлығ ы оның компоненттерінің тұ тқ ырлығ ына ғ ана қ атысты емес (мұ най мен су), ол эмульсияның дисперстілігіне де байланысты. Бұ л мә нді анық тау ү шін Гатчик пен Сабридің тең деулерін қ олданамыз [2]:

(9.7)

мұ ндағ ы - эмульсияның динамикалық тұ тқ ырлығ ы;

- сыртқ ы дисперсті ортаның динамикалық тұ тқ ырлығ ы;

- ішкі дисперсті фаза кө лемінің сыртқ ы дисперсті фаза

кө леміне қ атынасы.

- кедергі коэффициенті ағ ыс режиміне қ атысты. Re< 1200 болғ анда ағ ыс ламинарлы, ал Re> 2500 болғ анда ағ ыс турбулентті жә не 1200< Re< 2500 болса онда ол ауысу аймағ ы болады.

Ламинарлы қ озғ алыс кезінде (9.8)

Турбулентті қ озғ алыс кезінде (9.9)

Ауыспалы аймақ та (9.10)

Қ абаттан ұ ң ғ ымағ а сұ йық тың ағ ып келуі ағ ыстың жалпы тең деуімен анық талуы мү мкін:

(9.11)

(9.12)

Қ абат пен фонтанды кө тергіштің бірігіп жұ мыс істеуі кезінде ұ ң ғ ыма тү бінде, ұ ң ғ ыманың берілген терең дігіндегі сұ йық тың ағ ысын анық тайтын фонтанды қ ұ бырлар арқ ылы, қ ұ быр диаметрінде жә не сағ адағ ы қ арсы қ ысымды ө ткізе алатын жалпы тү птік қ ысым орнайды. Бұ л ағ ысты анық тау ү шін (9.1) жә не (9.12) тең деулердің оң жағ ын тең естіреміз.

(9.13)

Тең деудің сол жақ бө лігі Q- ге тә уелді болады, Р_ТР жә не Р_У шығ ынғ а тә уелді болады. Ү йкеліс шығ ыны жә не қ арсы қ ысым ө ссе, онда Р_Г мә ні сияқ ты Q –ге тә уелді болмайды. (9.13) тең деудің сол жақ бө лігіне Q-дің кейбір функцияларын енгіземіз.

Сонда . (9.14)

Осы тең деуден бір-біріне ұ қ сас Q-ді табамыз. Ол ү шін Q-ге ә ртү рлі мә ндерді бере отырып (9.14) тең деудің сол бө лігін

(9.15)

деп аламыз жә не тең деудің оң жақ бө лігін

(9.16)

деп алып есептейміз.

Осыдан кейін екі A(Q) жә не B(Q) графигін тұ рғ ызамыз. Q мә нінің ө суінен А мә ні ө суі керек, ал В мә ні тө мендеуі керек, 9.1-суретте кө рсетілген.

A(Q) жә не B(Q) қ исық тарының қ иылысқ ан нү ктесі қ абатпен фонтанды кө тергіштің біріккен жұ мысының шартын анық тайды, яғ ни ұ ң ғ ыма тү птік қ ысымғ а сә йкес ө нім беріп тұ р.

9.1-сурет. A(Q) кө тергіштің жұ мысы мен жә не B(Q) ұ ң ғ ымағ а қ абаттан сұ йық тың ағ ып келуінің тең есуінің біріккен шешімі

Бақ ылау сұ рақ тары:

1. Ұ ң ғ ыманың фонтандауының негізгі шарты қ андай?

2. Артезиандық фонтандау дегеніміз не?

3. Қ ұ рамында суы бар мұ най фонтандағ ан кездегі сұ йық тың орташа

тығ ыздығ ы қ алай анық талады?