Деу нысаны және жүйесі

Дәріс. Мұнай кен орындарын игеру (МКОИ) жөніндегі ғылымның дамуының негізгі сатылары. Игеру нысаны мен жүйесі

МКОИ - деп кен орнын бұрғылау және мұнай мен газ қорларын өндіру, яғни жер қойнауынан көмірсутектерді және олармен серіктес пайдалы қазбаларды алудың ғылыми негізделген процесінің жүзеге асуын айтамыз.

МКОИ теориясы мұнайкәсіпшілік геологиясы, гидрогеология, геофизика, қабат физикасы, жер асты гидромеханикасы және салалық экономикадан алған білімдерге негізделеді.

МКОИ теориясының даму тарихын бірнеше сатыларға бөлуге болады:

Бірінші саты 1894ж. орыс геологы А.Н.Коншин қалдық мұнайды мұнай өндірудің табиғи төмендеу қисығы бойынша анықтауға болады деген ұсынысынан басталады. Жалпы өндірілген мұнайды оның қорына бөле отырып мұнайбергіштік коэффициентін анықтайды

1918-1924 ж.ж. аралығында С.Ч.Черноцскийдің және В.Котлярдың (АҚШ) еңбектері жарық көрді, мұнда ұңғы саны және олардың арасындағы арақашықтықтың кенішті игеру процесіне әсері туралы мәселелер қарастырылды.

Осылайша МКОИ теориясының бірінші сатысы негізі, қабаттың мұнай бергіштігіне, ұңғылар арасындағы қашықтықтың әсері туралы мәселелерді талқылаумен сипатталады.

МКОИ-дің екінші сатысына 1929-1938 ж.ж. аралығы жатады, бұл жылдары мұнай кеніштерінің режимдері туралы білім дамып және жекелеген кен орындарында ұңғылардың орналасу мәселелері зерттелді.

1930 жылдары академик И.М.Губкиннің жетекшілігімен комиссия құрылып, оның қорытындысы бойынша қабат энергиясының негізгі көзі – бұл өнімді қабатқа қанаттас жатқан шеткі сулар деген тұжырым жасады.

Осыған дейін МКОИ-де С.Гарольдтың (АҚШ) теориясы негізгі теория болып есептелді. Бұл теорияда қабат энергиясының негізгі көзі акклюдирленген газ (яғни, мұнай массасындағы газ көбіктері) болып табылады – деген тұжырым айтылады. МКОИ-ның одан әрі дамуында ұңғылар торының тығыздық дәрежесінің мәселелері қарастырылады.

МКОИ-ның үшінші сатысына 1939-1948 ж.ж. аралығы жатады, бұл жылдары кен орнының игеру жағдайын дамыту барысында жерасты гидромеханикасының негізін қолдана бастады. Бұл өз кезегінде қабаттағы өтіп жатқан көптеген құбылыстардың заңдылығын түсініп-білуге, соның нәтижесінде игеру мерзімін қысқартуға, өндіру көлемін және мұнай бергіштік коэффициентін ұлғайтуға, сондай-ақ экономикалық тиімділікті арттыруға мүмкіндік берді.

Төртінші саты МКОИ-дің (1949ж. бастап) жаңа жүйесінің пайда болуымен сипатталады, оның ерекшелігі – нұсқа сыртынан және нұсқа ішінен бір мезгілде су айдау болып табылады. Ірі кен орындарын игерудің басынан бастап қабат қысымын ұстау (ҚҚҰ) жолымен игеру – экономикалық көрсеткіштердің елеулі өзгерісін тудырды.

Бесінші саты 50 жылдардың аяғы және 60 жылдардың басында жаңаша көзқарас пайда болды, яғни тек қана су айдау жолымен, әсіресе тұтқырлығы жоғары және жоғары парафинді мұнайларды игеру кезінде жер қойнауынан максималды мұнай алу мәселесін толық шеше алмайтынымыз белгілі болды.

Қабатты іштен жандыру және қабатқа жылутасығыштарды айдаумен байланысты МКОИ-дің жылулық әдістеріне іргелі зерттеулер жүргізіліп және инженерлік шешімдер алынды. Осы жылдары барлық әлемде жер қойнауынан мұнайды шығарудың физикалық-химиялық әдістерінің дамуына, әсіресе – мұнайды көмірсутектердің ерітіндісімен, көміртегінің қос тотығымен (СО2), полимерлі және мицелярлы-полимерлі ерітінділермен, беттік әрекетті заттармен (ПАВ) әсер ету әдістерінің дамуына көп көңіл бөлінді.

деу нысаны және жүйесі

Мұнай және мұнай-газ кен орындары дегеніміз–бұл бір немесе бірнеше оқшауланған, яғни бір географиялық пункттің жанында орналасқан геологиялық құрылымдарда ұштастырылған жер қыртысындағы көмірсутектердің жиынтығы. Кен орнына жататын көмірсутектердің кені қабаттарда немесе тау жыныстарының массивтерінде орналасады, олар жер астында түрліше орналасалады, олардың геолого-физикалық қасиеттері әртүрлі болады. Көп жағдайларда жекелеген мұнайгазды қабаттар, өткізбейтін жыныстармен оқшауланады немесе кен орындарының жеке бөліктерінде ғана орналасады.

Осылайша сипаты бойынша ерекшеліктері бар қабаттар ұңғылардың түрлі топтары арқылы өңделеді, кейде өңдеуде түрлі технологиялар қолданылады.

Кен орнын өңдеу нысаны жайлы түсінік енгізейік. Өңдеудің нысаны – бұл өңделетін кен орнынан алынған геологиялық құрылым (қабат, массив, құрылым, қабаттардың жиынтығы), оның құрамында ұңғылардың белгілі-бір тобымен немесе басқа да тау-кен техникасының көмегімен жер қыртысынан алынатын көмірсутектердің өндірістік қорлары болады. Өңдеушілер мұнайшыларда кең таралған терминологияны қолдана отырып, әдетте әр нысан «өз ұңғылар торымен» өңделеді деп есептейді. Өңдеу нысанына кен орнының бір, бірнеше немесе барлық қабаттары біріктірілуі мүмкін.

Өңделу нысанының негізі ерекшеліктері – онда мұнайдың өндірістік қорларының болуы және осы нысанға тән белгілі бір ұңғылар тобы. Десе де, осыған кері болуы мүмкін емес, себебі бір ұңғы арқылы бірмезгілдік-бөлу эксплуатациясы үшін техникалық құралдарды пайдалану жолымен түрлі нысандарды өңдеуге болады.

Сурет 1. Көп қабатты мұнай кенорнының қимасы.

Өңдеу нысаны түсінігін жақсы пайымдау үшін мысалдарды қарастырайық. Бізге 1 суретте көрсетілген кен орнының қимасы берілсін. Бұл кен орнында қалыңдығымен, физикалық қасиеттерімен және қаныққан көмірсутектің тарау аумақтарымен ерекшеленетін 3 қабат берілген. Кестеде 1-ші, 2-ші, 3-ші қабаттардың негізгі қасиеттері көрсетілген. 1-ші қабат 2-ші қабаттан 15 метр арақашықтықта орналасқан, ал 2-ші қабаттың табаны 3-ші қабаттың төбесімен 1000м арақашықтықта орналсақан. Қарастырылып жатқан кен орнында екі өңдеу нысанын бөліп көрсету мақсатқа лайық екенін айтуға болады, 1-ші және 2-ші қабаттарды бір нысанға (нысан І деп) біріктірсе, 3 қабат жеке нысан ретінде (нысан ІІ деп) қарастырылады.

Кесте 1- Геолого-физикалық қасиеттері

Геолого-физикалық қасиеттері	Қабаттар
Мұнайдың алынатын қоры	200,0	50,0	70,0
Қалыңдық, м өткізгіштік 10-3 мкм2	10,0 100,0	5,0 150,0	15,0 500,0
Мұнай тұтқырлығы 10-3 Па*с

1-ші, 2-ші қабаттардың бір нысанға біріктірілуі олар өзара бір бірінен тік бойынша жақын орналасқан және олардағы мұнайдың өткізгіштігі және тұтқырлығының көрсеткіштері мәндес болуымен түсіндіріледі. Сонымен қатар 2-ші қабаттан өндірілетін мұнай мөлшері көп емес. 3-ші қабаттан өндірілетін мұнай мөлшері 1-ші қабаттағыдан аз болса да, ондағы мұнайдың тұтқырлығы төмен және өткізгіштігі жоғары болады. Демек жоғарыда қарастырып отырған мәліметтерге қарап, осы қабатты бұрғылайтын ұңғының өнімділігі жоғары болатынын көреміз. Одан басқа, егер 3-ші қабаттағы тұтқырлығы төмен мұнайды әдеттегі сумен толтыру әдісімен өңдеуге болатын болса, онда тұтқырлығының төмендігімен сипатталатын 1-ші және 2-ші қабаттарды өңдеу үшін өңдеу алдында басқа техниканы қолдануға тура келеді, мысалы, мұнайды бумен, полиакриламид ерітіндісімен немесе ішкі қабаттық жағу арқылы ығыстыру.

Сонымен бірге есепке алынатын зат 1-ші, 2-ші, 3-ші қабаттардың арасындағы біршама ерекшеліктерге қарамастан өңдеу нысандарын бөлудегі соңғы шешім өңдеу нысандарына қабаттарды біріктіу нұсқаларының түрлі технологиялық және технико-экономикалық көрсеткіштерін талдау негізінде жасалады.

Өңдеу нысандарын кейде келесі түрлерге бөледі: дербес, яғни дәл осы кезде өңделіп жатқан және кері, яғни қазір басқа нысанды пайдаланып жатқан ұңғы арқылы өңделеді.

Мұнай кен орнын өңдеу жүйесі деп өңдеу нысандарын анықтайтын өзара байланысқан инжинерлік шешімдердің жиынтығын; оларды бұрғылау және орналастыру тізбегін және темпін; қабаттан мұнай мен газды өндіру үшін қабатқа әсер етуді; айдаушы және өндіруші ұңғылардың санын, қатынасын және орналасуын; қорлық ұңғымалардың санын; кен орнын өңдеуді, жер қыртысын және қоршаған ортаны қорғауды басқаруды айтады.

Кен орнын өңдеу жүйесін құру- жоғарыда көрсетілген инжинерлік шешімдердің жиынтығын білдіреді.

Осындай жүйені құрудың маңызды құрылымдық бөлігі – өңдеу нысандарын ерекшелеу. Сол үшін осы сұрақты кеңінен қарастырамыз. Алдын ала айтуға болатын зат бір нысанға біріктірілген қабаттардың көптігі – тиімді, себебі, осындай біріктіру кезінде жалпы кен орындарын өңдеу үшін қажет болатын ұңғылардың саны аз болады. Бірақ қабаттардың бір нысанға шектен тыс мөлшерде біріктіру өндірілетін мұнай мөлшерін төмендетіп, соңғы кезекте технико-экономикалық көрсеткіштерді нашарлатуы мүмкін.

Игеру нысандарды бөлу үшін әсер ететін факторлар:

1. Мұнай мен газ коллектор жыныстарының геологиялық физикалық қасиеттері. Су өткізгіштіктерімен, жалпы және тиімді қалыңдықтарымен, сонымен қатар біртексіздігімен ерекшеленетін қабаттарды әдетте бір нысан ретінде игеруге болмайды, себебі олар өнімділігімен, қабат қысымымен айрықшаланады.

Аудандарының біртексіздігі, әртүрлі қабаттар үшін ұңғымалардың әр турлі торлары тиімді болуы мүмкін, сондықтан мұндай нысандарды біріктіру орынды болмайды. Жеке төмен су өткізгішті қабатшалары бар, жоғары суөткізгішті қабаттармен араласпайтын, тігінен бойынша біртексіз қабаттарда горизонттың жарамды қамтылуын қамтамасыз ету

қиын болады. Себебі, белсенді игерілуге тек жоғары өткізгішті қабатшалар қосылады, ал төмен өткізгішті қабықшалар қабатқа айдалып жатқан агент әсеріне ұшырамайды (судың, газдың). Мұндай қабаттардың қамтылуын игеруді жоғарылату мақсатымен оларды бірнеше нысандарға бөлуге тырысады.

2. Мұнай және газдың физикалық-химиялық қасиеттері. Нысандарды бөлу кезінде мұнайдың қасиеттері үлкен мағынаға ие болады. Әртүрлі тұтқырлықты мұнай қабаттарын бір игеру нысанына біріктіру орынсыз, себебі оларды жер қойнауынан әртүрлі орналасқан схема мен ұңғыма торларының тығыздығы арқылы мұнай шығарудың әртүрлі технологиялармен игеру мүмкін болады. Парафиннің, көмірсутектің, көмірсудың қымбат компоненттерінің, т.б. пайдалы қазбалардың өндірістік құрамдардың кездесуі де қабаттарды біріктіріп игерудің мүмкін еместігінің себебі бола алады.

3. Көмірсутектердің фазалық жағдайы және қабат режимдері. Бір-біріне вертикаль жақын орналасқан және ұқсас геологиялық–физикалық қасиеттері бар әртүрлі қабаттарды қабат көмірсутектерінің әртүрлі фазалық жағдайы мен қабат режимдерінде бір нысанға біріктіру орынсыз болатын жағдайлар кездеседі. Егер бір қабатта айтарлықтай газ шапкасы кездессе, ал басқасы табиғи серпімді суарынды режимінде игеріліп жатса, оларды бір нысанға біріктіруге болмайды, себебі оларды игеруге ұңғымалардың әртүрлі орналасу сұлбасы мен саны, сонымен қатар мұнай мен газды шығарудың әртүрлі технологиялары қажет болады.

4. Мұнай кен орындарын игеру процессін басқарудың шарттары. Бір нысанға қаншалықты көп қабаттар мен қабатшалар қосылса, соншалықты мұнай бөлімдерінің жеке қабаттар мен қабатшаларда орын ауыстыруы мен оны қысатын агенттерді бақылау техникалық және технологиялық қиынға соғады (сулы–мұнайлы және газды–мұнайлы бөлімдер). Қабатшаларға жеке әсерлер мен олардан мұнай мен газды алу, қабаттар мен қабатшаларды игеру жылдамдығын өзгерту қиынға соғады. Кен орынды басқарудың қасиеттерінің нашарлауы мұнай бергіштіктің төмендеуіне әкеледі.

5. Ұңғымаларды пайдалану техникасы мен технологиясы. Нысандарды ерекшелеудің жеке нұсқаларының қолданылуының орнықтылығына немесе орнықсыздығына әкелетін техникалық және технологиялық себептер көп болуы мүмкін. Мысалы, игеру нысанына бөлінген қабатты немесе қабаттар тобын пайдаланатын ұңғымалардан қазіргі пайдаланатын құралдарға шекті болатын сұйықтың айтарлықтай мөлшердегі шығымын алу шамаланып отырса. Сондықтан нысандарды ірілендіру техникалық себептерге байланысты мүмкін болмайды. Соңында, келтірілген факторлардың әрқайсысының игеру нысандарына әсері алдымен техникалық және техникалық-экономикалық анализдерді жасап, содан кейін оларды бөлу туралы шешім қабылдауға болады.

Қорытындыда тағы айтып өтетін зат, аталып өткен факторлардың әрқайсысының өндіру нысанын таңдауға әсері алдымен технологиялық және технико-экономикалық анализден өткізуі керек және тек содан кейін ғана өндіру нысандарын бөлу туралы шешім қабылдауға болады.