Мунай және газ кен орындарын ендеудщ гидро жане газдинамикальщ непздер1

Суйыктыктар мен газдыц кеуек ортада козгалу удеpici суз!лу (фильтрация) деп аталады. Бул удер1ске осындай ат бepiлy ce6e6i сол, кубыр бойымен козгалуга караганда, суйык пен газ кеуек ортада тутас агынмен козгалмайды, жеке усакталып, соргалап агады. Олар жыныс белшектершен тузшген арналардан сузйпп, ездерЬ шц багыттарын б!рнеше рет езгертедь Цаттагы суйыктыктар мен газдыц суз1лу1 каттыц ер турл1 учаскелершде кысым айырмашылыктары болганда гана болады. Бул удерк кысымы жогары аймактан кысымы томен аймакка пайдаланатын уцгымалардыц забойларына карай журедь Сонымен, мунай және газ кен орындарын пайдалану удершшде катта, мунай (газ) уцгымаларыныц оцпандарында және жер бепндеп жабдыктарда мунайдыц (газдыц) козгалысы пайда болады, сондай-ак мунай немесе газ асты сулардыц козгалысы болады. Бул козгалыстыц 6epi ондагы барлык журген жолда мунайдыц (газдыц) шыгыны ете аз, ал каттык энергия - мунай (газ) кысымыныц энергиясы толык, тшмд1 пайдаланылатындай eTin уйымдастырылуы керек.

Пайдалануы көп жылдьщ болатын ipi кен орындары yniiH мунайды (газды) THiMfli eTin алу максатымен Кен орнын казуды алдын ала жобалау кажет. Егер мунайдыц (газдыц) козгалысына есептеулер алдын ала журпз1лсе, уцгымалардыц курылымдарыныц мумк1н ну скал ары, кeciппIiлдiк шаруашылык, т.б. багаланса, онда кен орнын казудыц тшмда жобасын жасауга болады. Оныц 6epi гидро (газ) динамикалык есептеулердщ меселелер1 болып табылады.

Гидро (газ) динамикалык есептеулер eKi непзп топка белшедк сузплш козгалыстардыц (каттагы мунай, газ және судыц козгалысыныц) ecenTepi және мунайдыц (газдыц) кубыр бойынша козгалуыныц ecenTepi. Оларга сейкес мунай және газ кен орындарын казуды жобалауда колданылатын eKi басты гидро (газ) динамикалык есептеулердщ турлер! бар: 1. Шогырды пайдалану кезшде оныц сипаттамаларыныц eerepyiH болжау бойынша есептеулер. Буган табан және шетк1 сулардыц козгалысыныц ecenTepi және каттагы кысымныц мунай (газ) алуга байланысты азаюын есептеулер жатады.

2.Уцгыманыц курылымыныц элементтерш тацдауга байланысты есептеулер. Бул есептеулерде кысымныц аз шыгынында уцгыма мунайдыц (газдыц) м умкшдтнше ец көп дебитш беретшдей етш есептеу керек. Бул меселе мунай (газ) агыныныц уцгыма забойына агынын есеп8 -1 4 8 113 теуден және мунайдыц (газдыц) уцгыма оцпаны бойынша цозгалысын есептеуден турады.

0те курдел1 математикалыц аппаратты пайдаланатын гидро (газ) динамикалык; едктер бул оцу цуралында толык; царастырылмайды. Төменде цат цысымыныц езгерулерЬ не байланысты есептеулердщ кейб1р элементтер1 цысцаша царастырылган. Алайда, алдымен, цат цысымы угымына байланысты б1рцатар терминдерд1 тусшдару керек. Цат цысымы (уцгыма забойыныц статикалыц цысымы) - ол уцгымадан суйыцтыц және газ алынбаган кездеп жабыц уцгымада елшенген цысым.

Осы кезде (егер оган атмосфералыц цысым веер етсе) цалыптасатын уцгымадагы суйыцтыц баганасыныц децгеш статикалыц децгей деп аталады.

Егер цаттыц цысым уцгымадагы суйыцтыц баганасыныц децгешнен асса, онда сага ашыц жагдайда уцгымадан суйыцтыц асып тейледь Жумыс 1стейтш уцгымада оган атмосфералыц цысым есер еткенде, цалыптасатын суйыцтыц децгеш (цубыраралыц к ец кйк ашыц болганда) динамикалыц децгей деп аталады. Эрине, динамикалыц децгей статикалыц децгейден ерцашанда төмен болады.

Цаттыц орташа цысымы. Цаттыц орташа цысымы бойынша уцгымаларды пайдалану Tecumepi мен мумкшдшTepiH болдыратын цаттыц жалпы кушн және оныц энергетикалыц сипаттамасын багалайды. Шогырдыц ер турл1 белштершде орналасцан және жергШкта (локалдыц) цат цысымын сипаттайтын уцгымалардагы статикалыц цысымдар цаттыц учаскелершщ ешмдипгшщ, ертектйпгшщ, узШстипгшщ ер турл1 болуынан және басца да себептермен ер турл1 болуы мумкш. Сондыцтан цаттыц орташа цысымы деген угым пайд аланы лады. Орташа цаттыц цысым Р ор жеке уцгымалардагы статикалыц цысымдарды елшеу арцылы есептелшед!.

Жеке уцгымалар бойынша m рет елшенген цысымдардыц орташа арифметикалыц меш былайша есептеледк

т

ор т

Бастапкы каттык кысым. Барлау уцгымаларыныц тобы бойынша казудьщ ец басында аньщталган орташа каттык кысым бастапкы каттык кысым деп аталады.

Агындьщ кат кысымы. Цат кысымы казу Yflepici және пайдалану кезшде езгередь Цат кысымыныц динамикасы пайдалану нысаныныц куш туралы ацпараттыц мацызды кез1 болып табылады. Сондыктан ер турлх уакытта орташа каттык кысымды аньщтап, осы кысымныц уакытка байланысты езгеру кестесш салады. Осы кысымды агындык кат кысымы деп атайды.

Мунай (газ) кен орнын пайдалану кез1ндеп кат кысы мыныц шыгыны. Газ-мунайльщ кесшпплштщ н еп зп элемент! - уцгыма. Кен орнын тшмд1 пайдалану уппн уцгыманы дебипн көп eTin жасау керек, ендеше, катан мунай (газ) кубырына дешнп барлык жол бойы кысымныц шыгыны аз болатындай eTin жасау керек.

Мунай және газ шогырын пайдалану удеркшде онда мунайдыц (газдыц) кат шетшен уцгыма забойына карай сузшу козгалысы журедк одан epi карай мунай (газ) уцгыманыц оцпанымен козгалады. Осындай козгалыста мунайдыц (газдыц) барлык жолындагы кездесепн кедерпш жецуге жумсалатын кысымныц шыгыны болады.

Суйыктыктыц немесе газдыц кеуек ортада козгалыс кезшде тежейтш eKi турл1 куштер пайда болады. Ец алдымен ол газдыц (суйыктыктыц) арнаныц катты кабыргаларына уйкелу Kynrrepi; ол куштер ете көп болуы да мумшн. Сузшу агыныныц жылдамдыгы аз болганда, кысымныц шыгыны ic жузшде тек осы куштермен Гана аныкталады.

К е у ек п к арналардыц и р е л е ц д т нщ салдарынан суйыктык козгалысына уйкелйтщ ecepiMeH катар, инерция да айтарльщтай есер етедь Осы кубылыстан болатын кысымныц шыгыны суйыктыктыц тыгыздыгына және сузшу жылдамдыгыныц шаршысына тура пропорционал болады. Негурлым сузшу жылдамдыгы көп болса, солгурлым инерцияныц ecepi де көп болады. Осы Кубылыспен байланысты кысымныц шыгыныныц шамасы жылдамдык арткан сайын ecefli; шамасы бул шыгын уйкел1с куштер1мен болатын шыгын шамасымен б1рдей, TinTi артык та болады.

Суйыктык немесе газ Ах узындыгындагы суз1лушдеп кысым шыгыныныц шамасын былайша керсетуге

болады: 2

А Р ии _ ри

-------- = + —,

Ах /,2 /2

мундагы, АР - агыннын, карастырылган учаскесшщ бастапкы және соцгы жагындагы кысымныц айырмашылыгы;

Дд: - учаске узындыгы;

ц- туткырлык;

р - суз1лген суйыктыктыц немесе газдыц тыгыздыгы;

и - суз1лу жылдамдыгы;

Ij және 12 - узындык б 1 р л т болатын, кеуек арналардыц

кабыргаларыныц есершщ сипатын керсетейн шамал

ар;

а және Р - елшемс1з коэффициенттер.

Газ кен орындарын пайдаланудагы газдыц каттык кысымыныц езгерушщ кейб1р теуелдШктерш карастырайык-

Цаттьщ кысым шыгыныныц газ уцгымаларыныц дебитше тэуелдшт. 28-суретте буркакты кубырлармен жабдыкталган газ уцгымасыныц сызбасы керсетигген.

Цысым газ козгалысы болмайтын тутште кещстшй және газ журетш буркак тутштердщ басында елшену1 мумкш.

Жабык уцгымада кубырдан тыс статикалык кысым Р к ст және буркактык кубырдыц басындағы статикалык кысым Р 6ст езара тец: Р к ст = Р 6 ст

Барлык каттагы газдыц тутцырлыгыныц аз болу салдарынан, егер онда курт ер калыптылык болмаса және етамдШп ете аз болмаса, онда б1рдей кысым калыптасады. Сондыктан уцгыманы ажыратцаннан кешн оныц забойында тез1рек орташа каттык кысым Р^ калыптасады.

Егер ор калыптылык сипаттамалары жогары, ал оныц етамдолт ете аз болса, онда каттын кысымы барлык жумыс ктейтш уцгымаларды ажыратканнан кешн барып калыптасады, оныц езшде де 6ipa3 уакыт еткеннен соц болады.

Осыган уцсас жагдайларда жеке жабьщ уцгыма забойында да кат кысымыныц орташа ж ергШкп меш Калыптасады.

Уцгыманыц сагасындагы кубырдан тыс кысым забойдаты кысымнан, уцгымадагы газ баганасыныц салмагын оныц келденец кимасыныц ауданына катысты шамага кем болады. Сонымен, Газ уцгыма бойынша козгалганда, оныц забойында забой кысымы Р з калыптасады, ол кат кысымынан аз болады. Оган сейкес кубырдан тыс кысым да, сондай-ак буркактык кубырлардыц жогары жатындагы кысым да азаяды. Алайда, енда соцгы eKi кысым езара тец болмайды.

Динамикалык кубырдан тыс кысым (газ буркактык кубырлар бойынша козгалганда) бурынгыдай забойдагы кысымнан тек газ баганасыныц салыстырмалы салмагыныц шамасындай шамага төмен болады:

Буркактык кубырлардыц жогаргы жагындагы динамикалык кысым забойдагы кысымнан газ баганасыныц салыстырмалы салмагындай және кубырдан газ козталганда ондагы шыгынныц шамаларындай шамаларга төмен болады:

Р = Р - Р - Р г.д. заб. сал. куб.

28-сурет. Газ

уцгымасыныц сызбасы

0р турл1 дебиттеП кубырдан тыс кысымды елшей отырып, забойдагы кысымныц Р за6 уцгыманыц дебитше q теуелд1лтн аньщтауга болады. Бул теуелдЪпк, едете төмендегщей eKi мушелш квадраттык формуламен ернектеледк

д Р 2 = р 2 _ р = A q 2 + Bq2

29-сурет. Дебиттщ кысымныц TycyiHe теуелдШп

29-суретте к ер с еп л ген графикте ДР2-нщ q-re теуе лд1 л т координаталар басынан ететш парабола болады.

Төменп дебитп уцгымалар yniiH ете сирек жагдайда парабол аныц ic жузшде тузу сызыкка (В=0) айналуы мумкш.

Дебитп арттыру максатымен газдыц уцгыма забойына агыныныц кедерпсш, ecipece кедерпнщ шаршыльщ б е л т нщ ecepiH азайтуга тырысу керек, оган уцгыма забойыныц к.Рылымын жаксарту жолымен кол жетшзуге болады.

Каттык кысымныц газ кен орныныц режимше тэуелдолт. К,ат кысымыныц e3repyi кен орныныц режимЬ не кушп теуелд1 болады. Егер кен орны газ режимда теуелд1 болса, шогырдыц геометрияльщ елшемдер1 e3repicci3 калады, сондыктан каттагы кысым газдыц жиынтык алынымына пропорционалды түрде кемщц. Мундай жагдайда кысымныц каркынды түрде төмендеу1 байкалады.

Сукысымдык; немесе сертмдЬсукысымдьщ режимдершде каттыц кысымы газ режимше Караганда, каркындылыгы аздау болып төмендейдь Бул жагдайда шогыр азайган сайын табандьщ судыц кетер1лу1 болады, ендеше шогырдыц келемшщ азаюы, оныц контурыныц ауысуы болады, кысым таза газ режимше Караганда, баяу төмендейдь Мунай (газ) уцгымасыныц эксплуатацияльщ режим!.

Кен орындарында бургыланган мунай (газ) уцгымаларыныц саны, олардыц курылымды орналасуы, оларды эксплуатацияга еншзу TopTi6i, уцгымалардыц және жер бета курал-жабдыктарыныц курылымдары уцгыманыц оцтайлы эксплуатациялык режимш тацдауга тыгыз байланысты болады.

Эксплуатациялык режим тшмд1 казудыц Heri3ri меселео. - уцгыманыц аз санымен мунайдыц (газдыц) ец көп мелшерш ендару талабына сай болуы керек. Сондыктан ep6ip уцгымага максималды руксат еталген дебит тагайындалуы керек. 0те улкен дебиттер уцгымалардыц ертерек сулануына, забойдыц бузылуына, забойдыц куммен ластануына, багананыц бузылуына, жогаргы судыц агып кетуше, т.б. екөп согады.

Мыналардыц мацызы зор:

1) каттыц забой мацы аймагыныц бузылуы, оган байланысты кумдар мен жыныс белшектершщ шыгарылуы;

2) табан суыныц конусыныц тартылуы, оган байланысты уцгымалардыц сулануы.

Забой мацы аймацтыц бузылуы забой курылымыныц бузылуы және кумды шыгару кандай да 6ip максималдык (кризистак) жылдамдыкта басталады. Сондыктан эксплуатацияны осы максималды жылдамдыкта және оны кен орны гумыры бойынша сактап журпзу керек.

Забойдыц курылымы мунайдыц (газдыц) агыныныц ец аз кедерй жагдайында камтамасыз ету керек. Соцгы (сузыгу Kefleprici) уш белшке белшедк уцгымадан кашык каттыц кедергкп; катты ашудыц толык емес ecepi аймагыныц кедергМ және перфорациялык тесштер кеfleprici.

Уцгымадан кашьщ цаттыц кедергнй, едетте көп емес және eerepyi мумкш емес. Катты ашудыц толык емес ecepi аймагыныц кедерпсш ашудыц жогаргы дережесш тацдап алып, езгертуге болады.

Перфорациялык тес1ктер Kefleprici ец маныздысы және оны перфорация сапасын арттыру және перфорациялык тесштер санын арттыру жолымен азайтуга болады.

Мунайды (газды) уцгыма оцпанымен жер бетше бергенде, энергияныц көп мелшер1 шыгындалады және цысымныц көп шыгыны пайда болады. Ол шыгын мунайдыц (газдыц) дебитше байланысты артады және газ кетер1летш кубырдыц диаметршщ e cy iH e байланысты айтарльщтай кемидь Салыстырмалы түрде улкен дебиттерде, ондай дебиттер Kaeipri кездерде бар, шыгындар айтарлыктай көп болуынан мунай (газдыц) керект1 мелшер1 бетке келш жетпейда немесе ете аз цысыммен шыгады.

3.4. Мунай, газ және газконденсаттык Кен орындарын цазу

3.4.1. Цазу лсцйелерЬ

Кен орнын тшмда казу непзше алынган казу жуйесшщ ец көп ттмдипк принциш жатады.

Мунай-газ немесе газконденсат кен орнын казу жуйеы деп уцгымаларды белгйп 6ip тертшпен орналастыру, оларды бургылау және эксплуатацияга енйзу к е з е к й л т, жумыс режимш калыптастыру мен устап туру және каттыц энергиясы тецгер1мш реттеу кезшде шогырдан мунайды, газды, конденсатты бетке шыгаруга багытталган шаралардыц жиынтығын айтады.

Элемшц мунай және газ кен орындарыныц көпшшп б1рнеше шогырлардан немесе каттардан турады, олар 6ip-6ipiHiK устше кабатталып орналасады. Осындай көп каттык кен орындарында ep6ip эксплуатациялык объект (шогыр, кат) ез бетшше жеке казылады, кандай да 6ip объекйш icKe косу кезектЪпп техника-экономикалык тургыдан аныкталады.

Кей кезде уцгымалардыц 6ip торында б1рнеше объекталер 6ipiKTipbiin казылады. Эксплуатациялык объекталер 6ip-6ipiHe жакын орналаскан, цаттардыц геологияльщ-физикалык касиеттер1 (жыныстыц курамы, еймдк л т, каттыц кысымы, шогырдыц шамасы, дренаждау режим!) және ондагы болатын мунайлардыц сапалыц сипаттамалары шамамен б1рдей болатын кен орындары осылайша казылады.

Уцгымалардыц 6ip торындагы б1рнеше объекйлер белек эксплуатациялануы да мумкш. Бул жагдайда бер1лген кен орныныц барлык ешмд1 каттары (немесе олардыц непзплер1) уцгыманыц 6ip торымен бургыланады.

Уцгыма ep6ip каттан бетке мунайды немесе газды ез бетшше каналмен шыгаруды: мысалы, мунай 6ip каттанкетеретш кубырмен, ал баска каттан -кубыраралык кещстшпен ещцр1лед1, камтамасыз ететш курал-жабдьщтармен жабдьщталады.

Bip кен орныныц жогары ешмд1 каттары – нейзшен ез бетшше казу объектшерй осындай ep6ip кат езшщ уцгымалар орналасцан торы бойынша казылады, оларды б1рден немесе йзбектеп те бургылауга болады. Көпкаттык кен орнына бургылаудыц осындай жуйесш цолданганда, мунай немесе газды ещйруд1 жылдам ecipy камтамасыз ет1лед1. Алайда бул кезде уцгымалар 6ip ауданда бургыланатындыцтан, металл мен каржыныц көп мелшер1 шыгындалады. Ол кезде уцгымалардыц орналасуыныц б1рнеше торын пайдаланады.

Егер жогары ешмд1 мунай немесе газ катыныц устше аз ешмд1 кат жататын болса, онда уцгымаларды нейзй катка 6ip тор бойынша бургылайды; Heri3ri каттыц жогаргы жагындагы каттар төменг1 Heri3ri катты эксплуатациялау бикеннен соц, сол уцгымалармен казылады.

Ол ymiH уцгыманыц ецделген цаттыц карама-карсы перфорация ж урйзшген төменг1 жагына цементтш epiTiHfli куяды да, шеген багананы жогары объект1лер аралыгында перфорациялайды. Осындай жуйеде уцгымаларды бургылауга кететш каржы азаяды, 6ipaK барлык кен орнын тутас к;азу баяулайды.

Барлык жагдайда да көпкаттык кен орнын бургылау және казу T e p T i6 i бершген аудандагы мунай немесе газды внд1руд1 арттыру м ум кш д т мен кажеттштн жэне бершген кен орнынын, жеке каттарын казудыц кандай да 6 ip нускасын орындауга кажет материалдьщ-техникалык каржыныц шыгынын еске ала отырып, техникаэкономикалык керсетшштерге нейзделедк Kaeipri кезде көпкатты кен орындарын казу кезшде көптеген жагдайда комбинирленген жуйе колданылады.

Мундай жуйеде кен орныныц кесшдкшде 6ip емес, eKi немесе TinTi уш й р ек й горизонт тандалынады, олардыц еркайсысы уцгымалардыц езшдш торымен бургыланады. Мунай немесе газ каньщтылыгы аз және ешмдалт аз аралык горизонттар й р ек й горизонттар б^кеннен соц казылады.

Op6ip мунай немесе газ шогырын казу жуйесшдей н еп зп элементтер - ауданда эксплуатациялык және кемекпп уцгымаларды орналастыру сулбасы және олардыц саны.

Цозгалмайтын контурлы мунай шогырларын (су кысымынан окшауландырылган шогырлар, табан судыц кысымы бар массивт1 "суда жузетш" шогырлар) казганда, уцгымаларды б1ркалыпты тутас тор (шаршылык немесе ушбурыштьщ) бойынша барлык ауданда, ягни шаршыныц немесе тец кабыргалы ушбурыштарыныц бурыштары бойынша оларга шогырдыц барлык аудандары белшш орналастырылады.

Цысымдьщ режимдеп (мунайлы контурдыц араласуы) мунай шогырларында уцгымалар араласатын контурларга параллель, жанында орналасады: газцысымдык режимде - газды контурга параллель, сукысымдык режимде сулы контурга параллель орналасады.

Уцгымалардыц арасындагы, сондай-ак уцгымалардыц катарларыныц арасындагы кашыктык геологиялык-техникалык жагдайларга (жыныстыц епм дш М, мунайдыц тутцырлыгы, т.б.) және экономикалык меселелерге байланысты танданылады.

Басқа жагдайлар б1рдей болганда казылатын ауданда уцгымаларды орналастырудыц кабылданган торы және уцгымалардыц санына мунайды шогырдан алу темш және оны казу MepeiMi тоуелд1 болады. Уцгымалардыц арасындагы, оцтайлы кашьщтыкты кен орныныц геологиялык курылымы, газдыц мелшер1, мунайдыц туткырлыгы, шогырды ез1рлеу режим1 туралы мел1меттер нейзшдей гидродинамикалык есептеулер кемеймен аныктайды.

Бул кезде катка жасанды есер ету едостерш колдану да еске алынады.

Мунай кен орындары непзшен катка уцгымалардыц сирек торларыныц бойымен жасанды есерлер беру (контурдан тыс немесе imKi контурлык сулану) едктерш колданумен пайдаланады.

Мунай кен орындарын казу жуйесшщ рационалдыгын сипаттайтын мацызды фактор, ол - мунайды алу темш, оны белгШ 6ip уакыт аралыгында (теулш, ай, жыл) каттардан енд1р1летан мунайлардыц жиынтыгы ретанде аныктайды. Бер1лген накты катта бургыланган уцгымалардыц бер1лген санында олардыц орташа дебита, ендеше, агындык енд1р1лу1 ер турл1 болуы мумшн және ол уцгымаларды пайдаланудыц б ек т л ген режимше байланысты болады.

Ендеше, ep6ip мунай шогырын казу жуйес1 уцгымаларды орналастыру торы, ауданды бургылау TepTi6i мен темш бойынша да, суйьщтьщты алу темш бойынша да ертурл1 болуы мумшн. Егер табигатта шамасы мен куаттылыгы, жатые терецдЫ, мунайы бар жыныстардыц геологияльщ-физикалык касиеттер1 және мунайдыц сипаттамалары, каттагы газ бен судыц мелшер1 бойынша мунайдыц ер турл1 шогырлары кездесеташн ескерсек, онда мунай шогырларын казу жуйесш тацдауга жалпы рецепт беруге болмайтыны туешшта болады. 0p6ip шогырга оны казу койнауды коргау ережелерш сактай отырып, су рационалды және тшмд1 болатындай жекеленген тес1л колданылуы керек.

Мунайды казудыц рационалдык жуйео. деп кен орны уцгымалардыц руксат еталген ец аз санымен бургыланатын мунай енд1рудщ бершген темпш минималды каражат жумсалып және мунайдыц езшдш куны минималды болганда, жогаргы соцгы мунайберг1штшт1 камтамасыз ететш жуйеш айтады.

Мунай кен орнын казу жуйесш жобалау – жогарыда айтылган талаптарды канагаттандыратын нусцаны тацдау болып табылады.

Шогырдан шогырды пайдаланудыц активп мерз1мшде 6ip жылда мунай алу темш бастапкы шыгарылатын кордыц 8-10% -га жетед1 және одан көп болады. Шогырдан мунай алудыц бершген темтн камтамасыз ету эксплуатациялык уцгымалар бойынша сейкесй дебиттерд1 аныктау және мунайсу немесе сумунайлы жанасудыц суы epi газы бар контурдан козгалуын реттеу жолымен жузеге асады.