Алматы 2005

УДК 622.276 (075)

ББК 33.36 я 73

Д 40

Джиембаева Қ.І., Насибуллин Б.М. Мұнай кен орындарында ұңғы өнімдерін жинау және дайындау. ЖОО-на арналған оқулық. Алматы: 2005.

-240 бет.

ISBN 9965-9729-0-7

Бұл оқулықта мұнай, газ, қабат суларының және мұнай эмульсиясының құрамы мен қасиеттері жөнінде негізгі мәліметтер баяндалған. Мұнай кен орындарын игерудің нақты жағдайлары ескеріле отырып мұнайды, газды және суды жинау мен дайындаудың негізгі технологиялық сұлбалары жазылған. Ұңғы өнімдерін есептеу және оны құбырлар бойымен тасымалдау, газдан айыру, мұнай эмульсияларын бұзу және ағынды суларды тазарту мәселелері қарастырылған.

Мұнай кәсіпшілік жабдықтарының соңғы жетістіктері ескеріле отырып, нақты технологиялық сұлбалары ұсынылған, сондай-ақ Қазақстан республикасының мұнай кен орындарындағы қолданылатын жабдықтарға мысалдар келтірілген. Формулалар мен есептер және материалдың меңгерілуін тексеруге арналған бақылау сұрақтары берілген.

Оқулық мұнай-газ мамандықтарын дайындайтын жоғары оқу орындарының студенттері мен магистранттарына, сондай-ақ мұнай-газ өндірісіндегі инженер-техник қызметкерлеріне арналған.

21 кесте, 69 сурет, әдебиеттер тізімі 25 атаудан тұрады.

Пікір бергендер:

Омаров М.О. - Қ.И.Сәтбаев атындағы ҚазҰТУ, Мұнай кен орындарын игеру және пайдалану кафедрасының меңгерушісі, т.ғ.д., профессор

Жараспаев М.Т. - Каспий Қоғамдық Университетінің, “Жалпы инженерлік пәндер” кафедрасының меңгерушісі, т.ғ.д., профессор

Ó Джиембаева Қ.І.,

Насибуллин Б.М.

МАЗМҰНЫ

Алғысөз ………………………………………………………….......…………8

1 ТАРАУ. Мұнай кен орнын тұрғызу жобасының негізгі принциптері мен жағдайы

1.1. Кен орнын игеру кезіндегі жобалау құжаттары..................................

1.2. Мұнай кен орнын тұрғызу жобасы …………………………………...

2 Тарау. МҰНАЙ, ГАЗ ЖӘНЕ СУДЫҢ ҚҰРАМЫ, жіктемесі ЖӘНЕ НЕГІЗГІ ҚАСИЕТТЕРІ

2.1. Мұнайдың құрамы, жіктемесі және негізгі физикалық-химиялық

қасиеттері …………………………………...................................................

2.2. Мұнай газының құрамы мен қасиеті ………………………………….........

2.3. Қабат сулары ……………............…………………………………...........

3 ТАРАУ. МҰНАЙ ЭМУЛЬСИЯЛАРЫ

3.1. Мұнай эмульсияларының түзілуі ……………………...…………........

3.2. Мұнай эмульсиясының жіктелуі.............................................................

3.3. Мұнай эмульсиясының физикалық-химиялық қасиеттері...................

3.4. Мұнай эмульсияларының беріктігі (тұрақтылығы) және

олардың “ескіруі”......................................................................................

4 ТАРАУ. ҰҢҒЫ ӨНІМДЕРІН ЖИНАУ ЖҮЙЕСІ

4.1. Ұңғы өнімдерін жинау және тасымалдау жүйесіне шолу.......................

4.2. Мұнай, газ және суды жинаудың қазіргі жүйелері.....................................

4.2.1. Мұнай кен орындарының өлшемі мен пішініне байланысты жинау

жүйелері........................................................................................

4.2.2. Жергілікті жер бедеріне байланысты саңылаусыз жинау жүйесі.........

4.2.3. Тұтқырлығы жоғары және парафинді мұнайларды саңылаусыз жинау

жүйесі...............................................................................................

4.2.4. Теңіз кен орындарында қолданылатын мұнайды саңылаусыз жинау

жүйесі.............................................................................................

4.2.5. Мұнай, газ және суды жинау мен дайындаудың жетілдірілген

технологиялық жүйесі......................................................................

5 Тарау. Ұңғы өнімін есепке алу

5.1. Ұңғы өнімін өлшеудің маңызы..........................................................

5.2. Ұңғы өнімдерін өлшеудің жаңа әдістері................................................

5.2.1. А-Спутнигі........................................................................................

5.2.2. В-Спутнигі.......................................................................................

5.2.3. Б-Спутнигі.......................................................................................

5.3. Мұнайдағы су мөлшерін анықтау........................................................

5.4. Газ және сұйықтың шығынын өлшеу....................................................

6 тарау. кәсіпшілік құбырлары

6.1. Құбырлардың жіктемесі........................................................................

6.2. Құбырлардың гидравликалық есебі.......................................................

6.2.1. Ағынның изотермиялық режимі (қозғалысы) кезінде құбырларды

есептеу............................................................................................

6.2.2. Газдысұйық қоспасының қозғалысы кезіндегі құбырлардың есебі....

6.2.3. Ньютондық емес сұйықтарды тасымалдайтын құбырлардың есебі.....

6.2.4. Сұйықтардың изотермиялықсыз қозғалысы кезінде құбырларды

есептеу...............................................................................................

6.2.5. Мұнай газын жинау үшін газ құбырларын есептеу..............................

6.3. Құбырларды төсеу................................................................................

6.3.1. Құбырлардың сорты...........................................................................

6.3.2. Құбырлар желісін салу жұмыстарын жүргізу реті................................

6.3.3. Құбырлар желісінің трассасын таңдау...................................................

6.3.4. Құбырлар желісін қысымға сынау............................................................

6.4. Құбырлар желісінің өткізу қабілетін ұлғайту.........................................

6.5. Тұтқырлығы жоғары және парафинді мұнайларды айдау......................

6.6. Мұнайгаз қоспаларын тасымалдауда қысымның бүкілдеуін төмендету

әдістері..................................................................................................

6.7. Құбырлардың коррозиясы.....................................................................

7 тарау. Мұнайды газдан айыру

7.1. Мұнайгаз айырғыштарының мiндетi.......................................................

7.2. Айырғыштардың жіктелуі..........................................................................

7.3. Айырғыштардың конструкциясы мен жұмысы.........................................

7.4. Айырғыш жұмысының тиiмдiлiгi...........................................................

7.5. Айыру сатыларының санын таңдау.........................................................

7.6. Айырғыш қондырғылар..........................................................................

7.7. Айырғыштарды газ және сұйық бойынша өткiзу қабiлетiне есептеу..........

7.7.1. Айырғыштардың жұмысына әсер ететiн факторлар..................................

7.7.2. Айыру процесiн есептеудiң негiзi.........................................................

7.7.3. Газ бойынша тік гравитациялық айырғышты есептеу..............................

7.7.4. Сұйық бойынша тік гравитациялық айырғышты есептеу........................

7.7.5. Көлденең гравитациялық айырғышты есептеу....................................

7.8. Табиғи газдарға арналған айырғыштар.................................................

7.8.1. Газды айырғыштардың негізгі түрлері және олардың мұнайгазды

айырғыштардан айырмашылығы.......................................................

7.8.2. Газды айырғыштарды газ бойынша өткізу қабілетіне есептеу.............

8 тарау. Мұнайды кен орындарында дайындау

8.1. Эмульсияларды бұзу әдістерін жіктеу және мұнайды тұзсыздандыру......

8.2. Мұнай эмульсияларын бұзуда қолданылатын деэмульгаторлар.................

8.2.1. Деэмульгаторлардың жіктемесі және оларға қойылатын талаптар..........

8.2.2. Негізгі деэмульгаторлардың қасиеттері......................................................

8.3. Мұнай эмульсияларын бұзудың негізгі әдістері...........................................

8.4. Мұнайды дайындау қондырғыларында қолданылатын жабдықтар............

8.4.1. Блокты автоматтандырылған деэмульсаторлар.........................................

8.4.2. Блокты автоматтандырылған қыздырғыштар...........................................

8.4.3. Мұнайды сусыздандыруға арналған тұндырғыштар..............................

8.4.4. Электродегидраторлар...............................................................................

8.4.5. Тамшытүзгіштер........................................................................................

8.5. Жылуалмастырғыштар және оларды есептеу...........................................

9 Тарау. Мұнай резервуарлары

9.1. Резервуарлардың атқаратын қызметi мен түрлерi..................................

9.2. Болаттан жасалынған резервуарлардың жабдықтары...............................

9.3. Мұнайды резервуарларда сақтау кезiнде шығынды болдырмау...............

9.4. Резервуарлардағы мұнайдың жеңiл фракцияларының

шығынын анықтау........................................................................................

9.5. Резервуардағы тауарлық мұнайдың мөлшері мен сапасын өлшеу...........

9.6. Тауарлы мұнайдың мөлшерi мен сапасын автоматты түрде өлшеу.........

9.7. Резервуарларды тазалау және жөндеу......................................................

10 тарау. Су айдау жүйесiнде қолдану үшiн тұщы және

ағынДЫ суды дайындау

10.1. Мұнай өндiрушi кәсiпорындарды сумен қамтамасыз ету.........................

10.2. Қабатқа су айдау үшiн қолданылатын суға қойылатын талаптар......

10.3. Ағынды суды дайындау қондырғылары......................................................

10.3.1. Мұнай кәсіпшілігіндегі ағынды суды тазарту мен дайындаудың

технологиясы...............................................................................................

10.3.2. Ағынды суды дайындаудың ашық түрдегі қондырғылары....................

10.3.3. Ағынды суды дайындаудың жабық түрдегі қондырғылары...................

10.4. Тұщы суларды дайындау қондырғылары.....................................................

10.5 Мұнай кәсіпшілігіндегі ағынды сулардың коррозиялық (тоттану)

әрекеттілігі және коррозиядан қорғау әдістері..............................................

11 Тарау. ІЛЕСПЕ МҰНАЙ ГАЗЫН ТАСЫМАЛДАУҒА ДАЙЫНДАУ

11.1. Газ сапасына қойылатын талаптар...............................................................

11.2. Газды дайындау қондырғысы........................................................................

11.2.1. Төменгі температуралы айыру...................................................................

11.2.2. Газды абсорбциялау қондырғыларында кептіру......................................

11.2.3. Адсорбциялық қондырғыларда конденсатты кептіру мен бөлу..............

11.2.4. Газды күкіртсутектен және көмір қышқыл газынан тазалау..................

11.3. Газ гидраттарымен күресу әдістері...............................................................

12 ТАРАУ. Сорапты және компрессорлы станциялар

12.1. Сығымды сорапты станциялар....................................................................

12.2. Компрессорлы станциялар...........................................................................

12.2.1 Компрессорлы станциялардың қызметі және олардың

құрылымдарының құрамы...........................................................................

12.2.2. Компрессорлық станцияның негізгі жабдықтары...................................

12.3. Блокты шоғырланған сорапты станциялар (БШСС)..................................

12.4. Химреагенттерді мөлшерлеп беру блоктары (РБ).......................................

ТАРАУ 13. МҰНАЙ МЕН ГАЗДЫ ЖИНАУ ЖӘНЕ ДАЙЫНДАУ КЕЗІНДЕГІ ТЕХНИКА ҚАУІПСІЗДІГІ

13.1. Ұңғы өнімдерін жинау, дайындау және тасымалдау кезінде

қойылатын талаптар....................................................................................

13.2. Резервуарларды пайдалану кезінде қойылатын талаптар........

13.3. Сорапты станцияларды пайдалану кезінде қойылатын

талаптар.....................................................................................................

13.4. Мұнай-газ жинау тораптары, коллекторлары және конденсат

құбырлары..................................................................................................

14 ТАРАУ. Қоршаған ортаны қорғау

14.1. Негізгі талаптар...........................................................................................

14.2 Ластағыштардың сипаттамалары...............................................................

14.3. Атмосфераны қорғау шаралары.................................................................

14.4. Қабаттық және жер үсті суларын қорғау шаралары..................................

14.5. Жер бетін (топырақты) және жер қойнауын қорғау шаралары.................

1. ҚОСЫМША

Терминдер және негізгі қысқартылған сөздердің қысқаша сөздігі..................

2. ҚОСЫМША

СИ жүйесінің және шетелде қолданылатын өлшем бірліктердің ара қатынасы

ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ...........................................................................................

Алғы сөз

Қазақстан Респуабликасының мұнай өнеркәсібі экономиканың жетекші саласы болып табылады.

Қазақстан Республикасы қазіргі таңда дүние жүзіндегі ірі мұнай өндіруші елдердің қатарына қосылып, дүние жүзі бойынша мұнайдың дәлелденген қорынан – 13, газ және конденсаттан – 15, мұнай өндіру көлемі жағынан 28 орын алады. Қазақстан дәлелденген қоры және мұнай өндіру көлемі бойынша ТМД елдерінің арасында екінші, ал газ бен конденсаттың қоры бойынша – төртінші орын алады.

Еліміздің территориясында 200-ден астам мұнай және газ кен орындары бар.

Өнеркәсіптік категориядағы мұнай қоры Қазақстанның алты әкімшілік облысында шоғырланған. Еліміздің батыс аймағының төрт облысында алынатын мұнай қорының 90%-ы шоғырланған. Атап айтсақ осы аймақта: Теңіз, Қарашығанақ, Өзен, Жаңажол, Кенбай сияқты және мұнай-газ қоры 100 млн. тоннадан асатын ірі кен орындары шоғырланған.

Табиғи газдың негізгі қоры екі облыста шоғырланған: Батыс Қазақстандағы (Қарашығанақ) және Ақтөбедегі (Жаңажол). Мұнай кен орындарындағы ілеспе мұнай газының потенциялы зор.

Қазақстан Республикасындағы шикізаттардың дәлелденген мол қорымен қатар болжамды ресурстар көлемі де баршылық.

Республикамыздағы мұнайдың құрлықтағы болжамды алынатын қоры 7,8 млрд. тонна және оның 2/3 бөлігі Батыс Қазақстанда шоғырланған, ал табиғи газдың болжамды қоры 7,1 трил.м³ болып табылады.

Каспий теңізінің Қазақстандық секторындағы мұнай газ қоры да мол. Каспий теңізінің солтүстік-шығыс бөлігіндегі Шығыс Қашаған құрылымына бұрғыланған барлау ұңғыларның нәтижесінде мұнай мен газдың өнеркәсіптік мол қоры дәлелденген.

Қазіргі кезде Каспий маңы ойпатында, Солтүстік Үстіртте, Маңғышлақ пен Оңтүстік Торғай ойпатында орналасқан 60-қа жуық кен орны игерілуде. Қазақстан Республикасында мұнай және конденсатты өндіру көлемі 2004 жылы 60 млн. тоннадан асты, ал газ өндіру көлемі 14.5 млрд. м³ құрады.

Мұнай өнеркәсібінің қарқынды дамуына байланысты ұңғы өнімін кәсіпшілікте жинау, тасымалдау және дайындау жүйесін жетілдіру мәселесіне көп көңіл аудару қажет.

Мұнайгаз өндіру кәсіпорындары мұнай өндіруді; мұнайды жинау, дайындау және тасымалдауды; мұнай газын жинау және дайындауды; қабат қысымын ұстап тұру жүйесінде пайдаланылатын тұщы және қабат суларын қабатқа айдау үшін дайындауды қамтамасыз ететін негізгі және қосалқы міндеттерді атқаратын құрылымдардың күрделі кешені болып табылады.

Тұтқырлығы жоғары шайырлы және парафинді мұнайларды өндіруде, ұңғы өнімінің құрамында күкіртсутегі және көмірқышқыл газы болғанда арнайы мәселелер туындайды.

Мұнай кен орындарының тұрғызу жобасын жасауда және мұнай мен газ кен орындарын игеру кезінде жер қойнауы мен қоршаған ортаны қорғауға, топырақтың, судың және атмосфералық ауаның ластануынан сақтауға үлкен көңіл бөлінеді.

Мұнай ұңғыларының өнімдерін кәсіпшілікте жинау және дайындау жағдайында өтіп жатқан құбылыстардың, үрдістердің және туындайтын мәселелердің сан алуандығы сонша оны бір кітап көлемінде ашып көрсетіп, тереңірек үңілуге толық мүмкінді бермейді. Мұнай кен орындарын игерудің қазіргі таңдағы дүниежүзілік тәжірибесі әртүрлі жағдайларда мұнайды, ілеспе газды және суды тиімді жинау және сапалы дайындауды қамтамасыз ететін әртүрлі техникалық және технологиялық шешімдерді, тәсілдер мен жабдықтарды қолданумен сипатталады. Технологиялық үрдістерде өнімділігі жоғары, толығымен немесе бір бөлігі ғана автоматтандырылған, саңылаусызданған блокты аппараттар мен жабдықтар қолданылады. Химиялық реагенттердің кең спектрі қолданылады.

Бұл кітапта ұңғы сағасынан бастап тауарлық мұнай мен газды тұтынушыға дейін жеткізудің технологиялық тізбегіндегі ұңғы өнімдерін жинау мен дайындауға арналған барлық үрдістер мен жабдықтар қарастырылады. Есептеудің қажетті әдістемелері және қазіргі кездегі жабдықтар мен химиялық реагенттердің техникалық сипаттамасы беріледі. Теңіз кен орындарындағы мұнай, газ және суды жинаудың негізгі ерекшеліктері келтірілген.

ТАРАУ

Мұнай кен орнын тұрғызу жобасының

негізгі принциптері мен жағдайы

1.1. Кен орнын игеру кезіндегі жобалау құжаттары

Мұнай кен орнын тұрғызуды жобалау кезінде жалпыкәсіпшілік шаруашылығымен, бұрғылау техникасы және технологиясымен, пайдаланумен, жинаумен, тасымалдаумен, мұнайды сақтау және дайындаумен байланысты барлық мәселелерді тиімді шешу қажет.

Кез-келген кен орынды жобалау игеру жобасын құрастырудан басталады. Ол келесі бөлімдерден тұрады [6], [12], [22]:

- мұнай мен газ қорларын есептеу;

- кен орнын игеру сұлбасын (схемасын) жасау;

- барлық өнімді қабаттардың (горизонттардың) геологиялық,

гидродинамикалық және пайдалану сипаттамаларын анықтау;

- қабат суларының сипаттамасы мен химиялық құрамын анықтау;

- мұнай мен газдың физикалық-химиялық қасиетін анықтау;

- айырудың әртүрлі сатысындағы мұнайдың

дифференциалды газсыздануы;

- мұнайды өңдеудің неғұрлым тиімді сұлбасын ұсыну;

- кен орнын игеру жүйесі бойынша ұсыныстар;

- игерудің барлық мерзіміндегі әр жыл бойынша мұнайдың сулануын ескере отырып мұнай мен газды өндірудің болашақ жоспарын жасау;

- жақын жатқан аудандардың мұнайлылық болашағы;

- ұңғыны пайдалануға енгізу тәртібі мен уақыты және оларды пайдаланудан шығару;

- игеру кезеңінде ұңғылардағы қабаттық, түптік, буферлік (сағалық) және құбыр сыртындағы қысымдардың өзгеру динамикасынан;

- ұңғыларды сусыз мұнаймен фонтандандыру қысымының есебі және параметрлері, осыған байланысты ұңғыларды фонтандық тәсілден механикалық пайдалану тәсіліне ауыстыру қажеттілігі;

- газ факторын анықтау;

- қабат қысымын ұстау тәсілін таңдау және айдалатын жұмысшы агентінің (су, газ) көлемі мен көрсеткіштерін анықтау;

- айдау ұңғыларының жұмыс режимі, жұмысшы агентінің (су, газ) негізгі көздері;

- кен орнын игеру жүйесі бойынша қабылданған техника-экономикалық көрсеткіштер.

Игеру жобасының негізгі міндеттері: жер қойнауын және қоршаған ортаны қорғау бойынша жүргізілетін іс-шараларды сақтай отырып максималды мұнай алу және бір тонна мұнайды өндіруге жұмсалатын шығынды азайтып кен орнынан жоспарланған өнім алуды қамтамасыз ету.

Осыдан кейін кен орнын тұрғызудың басты сұлбасы мен техника-экономикалық негізі құрастырылады, жәнемұнда келесі мәселелер қарастырылады:

І. Мұнай мен газды өндіру, тасымалдау, сақтау және дайындаудың кәсіпшілік кешендерін (объектілерін) орналастыру.

Барлық кешендер 3 категорияға бөлінеді:

1) Технологиялық кешендер

- пайдалану және айдау ұңғылары

- айыру қондырғылары

- сығымдайтын және ортадан тепкіш сорап станциялары, шикізат резервуарлары

- мұнайды дайындаудың кәсіпшілік қондырғылары

- кәсіпшіліктік компрессорлы станциялар және газдыбензинді зауыттар

2) Мұнайды жинау және дайындау технологиясына тікелей байланысы жоқ кешендер

- мұнайгаз өндіру басқармасының (МГӨБ) базасы

- бұрғылау ұйымдары

- транспорттық базалар

- сумен жабдықтау, канализациялар, энергиямен жабдықтау және байланыс кешендері

- құрылыс ұйымдары, өрттен қорғау және т.б.

- жолдар

3) Кәсіпшілік ішіндегі инженерлік коммуникациялар

- кәсіпшіліктік технологиялық құбырлар (мұнай және газ құбырлары)

- су құбырлары (ауыз су, шаруашылық және өртке қарсы қолданылатын, сондай-ақ су айдау үшін)

- канализация, байланыс, электрмен қамтамасыз ету желілері (линиялары) және т.б.

ІІ. Ұңғыны бұрғылау. Игеру жобасының мәліметтері бойынша бұрғылау жұмыстарының жалпы көлемі анықталып, бұрғылау түрлері, тәсілдері және әдістері шешіледі және әр жылға бұрғылау жұмыстарына салынатын күрделі қаражат көлемі анықталады.

ІІІ. Мұнай мен газды өндіру. Игеру жобасының негізінде ұңғы қоры, мұнай өндірудің болашақ жоспары, қабат қысымын ұстау тәсілі, ұңғы өнімдерін жинау және тасымалдаудың қабылданған жүйесін ескере отырып ұңғыны тиімді пайдалану, пайдалану жабдықтары, материалдары және т.б. нақтыланып және анықталады.

ІV. Мұнай мен газды жинау. Техника-экономикалық есептер негізінде жинау және кәсіпшілікте дайындау пункттеріне дейін мұнай мен газды жинау және оны тасымалдауды толықтай саңылаусыздандыратын (герметизациялайтын), осы кен орнының мұнай және газды жинайтын тиімді жүйесіне ұсыныстар беріледі. Салынған қаржының ең аз көлемі мен пайдалану шығындары, металсыйымдылығы (жұмсалған метал) анықталып, процесстерді автоматтандыру, өнімділігі жоғары жабдықтарды қолдану, саңылаусыздандыру, мұнай мен газды жинау және дайындау пункттерін ірілендіру бойынша шаралар жасалады, ілеспе газды жоюды (утилизациялауды) қамтамасыз ететін мұнайды сатылы айырудың есептері жүргізіледі. Салынған қаржылар көлемі (қабылданған жинау жүйесіне байланысты) айыру қондырғылары, участкелік және орталық жинау пункттері, өлшеу қондырғылары, мұнай жинау және газ жинау тораптары, сығымды сорап станциялары, арынды құбырлар, соңғы айыру қондырғылары, компрессорлы станциялар, мұнай қоймалары енетін күрделі құрылыстар тізбектеріне байланысты анықталады.

V. Мұнай мен газды кәсіпшілікте дайындау. Техника-эконо-микалық есептер арқылы сусыздандыру, тұзсыздандыру және тұрақтандыру (стабилизациялау) процесстерінің қажеттілігін анықтайды. Осы процесстерді жүзеге асыру технологиясына: тұрақтандыру процесінің тереңдігіне, барлық құрылыс комплексінің орналасу орнына, қуаттылығын арттыру және жыл бойынша кезек-кезегімен енгізуге ұсыныстар беріледі. Ал газға қатысты, оны тасымалдау алдында бензиннен айыру және кептіру тәсілі мен дәрежесін көрсетеді. Осы бөлімде негізгі технологиялық сұлбалар, негізгі және көмекші процесстердің материалдық балансы келтіріліп, барлық кешендер тізбегі олардың құны, техника-экономикалық көрсеткіштері анықталады, қабылданған шешімдердің тиімділігі бекітіледі.

1.2. Мұнай кен орнын тұрғызу жобасы

Мұнай кен орнын тұрғызу жобасы негізгі құжат болып табылады, оның негізінде жинау, кәсіпшілік ішінде тасымалдау және ұңғы өнімдерін дайындау кешендерінің құрылысы жүзеге асады.

Ұңғы өнімдері деп ұңғыдан келіп түсетін және мұнайдан, қабат суларынан, әртүрлі қоспалардан және еріген газдан тұратын көп компонентті заттарды айтады [18].

Ұңғы өнімдерін жинау және дайындау жүйесінің негізгі элементтеріне мыналар жатады:

- өндіру ұңғылары;

- автоматтандырылған топтық өлшеу қондырғылары (АТӨҚ);

- сығымдайтын сорап станциялары (ССС);

- мұнайды, газды және суды жинау мен дайындаудың орталықтандырылған пункті (ОЖП немесе МАДЦ).

Жүйе элементтері өзара бір-бірімен құбырлар арқылы байланысқан.

Мұнай кен орнының тұрғызу жобасын, оның игеру жобасы мен технологиялық сұлбасын негізге ала отырып сол жобалау мекемесі жасайды. Тұрғызу жобасын құрастыру барысында жергілікті жердің географиялық және климаттық жағдайы ескеріледі: құрылыстың бар жоғы, сулы кедергілердің болуы, кейбір участкелердің батпақтануы, ауыл және орман шаруашылығы үшін жердің құндылығы және т.б. Игеру барысында мұнай кенорнының даму көрсеткіші оның толық зерттелуіне байланысты. Кенорнын пайдаланудың барлық мезгілінде игерудің бірінші сатысынан екінші сатысына өтуі кезінде оның негізгі көрсеткіштері толық анықталып және жете зерттеледі. Сондықтан тұрғызудың бастапқы кезінде объектілер мен өндірістік қуаттардың құрылысы мен енгізу кезегін анықтап қана қоймай кенорынды игерудің әр сатысында өндірістік қуаттарды біртіндеп дамытуды жүзеге асыру қажет.

Мұнай кен орындарын игеру кезеңдері (сатылары) өлшемсіз уақытқа байланысты мұнай өндіру динамикасы бойынша бөлінеді, яғни жинақталған өндірілген сұйықтың мұнайдың баланстық қорына қатынасымен сипатталады [3, 13] және 1.1-суретінде көрініс тапқан.

1.1.Сурет. Мұнай кен орындарын игеру сатылары

І саты - пайдалану кешенін (объектісін) игеру - өнімнің өсу сатысы - ол мұнай өндірудің максималды берілген деңгейге дейін қарқынды өсуімен сипатталады және пайдалану қоры шамамен 60-80%-ке дейін ұлғаяды. Ұңғы өнімі аздап суланады (егер мұнай тұтқырлығы 5 мПа×с дейін болса 3 - 4%-ке, ал тұтқырлығы жоғары болса 35%-ке дейін суланады). Бұл сатының ұзақтығы 4-5 жылды қамтиды.

ІІ саты - мұнай өндірудің жоғары деңгейін бір қалыпты ұстап тұру - бұл сатыда 3-7 жыл аралығында мұнай өндірудің жоғары деңгейі тұрақты сақталады, кейде тұтқырлығы аз мұнай кен орындарын игеру кезінде бұл аралық бірнеше жылға созылуы мүмкін. Резервтегі қордың есебінен ұңғылар саны максимумға дейін өседі. Өнімнің сулануы өсе түседі (65%-ке дейін) және сулануға байланысты ұңғылардың аздаған бір бөлігі жабылып қалады (тоқтатылады) және ұңғылардың көп бөлігі ұңғыны пайдаланудың механикалық тәсіліне ауысады.

ІІІ саты - мұнай өндірудің едәуір төмендеуі - мұнай өндірудің тез құлдырауымен, өнімнің сулануына байланысты (ұңғылар тоқтатылып) ұңғылар қорының азаюымен, ұңғылар қорының барлығын пайдаланудың механикалық тәсіліне ауыстырумен, ұңғы өнімінің 80-85%-ке дейін сулануымен сипатталады, әсіресе тұтқырлығы жоғары мұнай кенорындарында сулану көрсеткіші қарқынды болады. Бұл сатының ұзақтығы алдыңғы сатылардың ұзақтығына байланысты және орта есеппен 5-10 жылды құрайды.

Алғашқы үш сатыны игерудің негізгі кезеңі деп атайды. Осы уақыт аралығында кеніштен (алынатын мұнай қорынан) 80-90%-ға дейін мұнай алынады.

ІV саты - игеруді аяқтау сатысы. Ол сұйық алу артып мұнай алу қарқынының баяу төмендеуімен, алдыңғы сатыларға қарағанда өнімнің сулануы тез өсіп, ұңғылар қорының азаюымен сипатталады. Бұл кезең аралығында жалпы өнім алу мұнайдың баланстық қорының 10-20% құрайды. Соңғы сатының ұзақтығы алдыңғы барлық игеру кезеңінің ұзақтығымен салыстырылады. Ол 15-20 жыл немесе оданда бірнеше ондаған жылды құрайды және экономикалық тиімділік шегімен (рентабелділікпен) анықталады. Бұл әсіресе ұңғы өнімі 98% суланғанда басталады.

Ескере кететін жағдай осы барлық төрт сатыдан өту барысында мұнай, мұнай газын және суды өндірудің бірдей еместігі және уақыт өте құбырлар мен қондырғылардағы сұйықтар ағынының құрамы өзгере отырып ұңғы өнімдерін жинау және дайындауға арналған кәсіпшілік жабдықтарының жүктелуінің бірдей болмайтындығы байқалады.

Тұрғызу жобасына қажетті бастапқы мәліметтер:

1) жыл бойынша мұнай, газ және суды тиімді өндіру;

2) пайдалану және айдау ұңғыларын орналастыру торы, олардың саны және пайдалануға енгізу тәртібі;

3) жыл бойынша фонтанды ұңғылардың сағалық қысымының өзгеруі;

4) қабат мұнайының құрамы, тығыздығы, тұтқырлығы, шайырлық құрамы, парафинділігі, асфальтенділігі, күкіртсутектік және көмірқышқыл газдылық құрамы;

5) мұнайдың газдылық құрамы, ілеспе газдың құрамы;

6) қабат суларының физика-химиялық сипаттамасы (құрамы, тығыздығы, сілтілігі, қышқылдылығы, коррозиялық әрекеттілігі);

7) ұңғылар орналасқан, мұнайлылық, газдылық нұсқалары көрсетілген құрылым картасы;

8) ауданның климаттық және метеорологиялық жағдайы;

9) су, электроэнергия көздері, темір жолдар мен тас жолдардың болуы;

10) топографиялық карта;

Тұрғызу жобасында мына мәселелер қарастырылады:

- жыл бойынша мұнай мен газдың жоспарланған мөлшерін жинау және дайындауды қамтамасыз ететін шаралар жиынтығы;

- шығару желісі арқылы автоматтандырылған топтық өлшеу қондырғыларына дейін ұңғы өнімдерін бірегей жинау және дайындауды қамтамасыз ететін жинау жүйесі;

- АТӨҚ -да әрбір жеке ұңғыдан шыққан мұнайды, газды және суды өлшеу;

- АТӨҚ -нан мұнайды дайындау қондырғысына (МДҚ) дейін жинау коллекторлары бойымен суланған және суланбаған мұнайды бірге немесе бөлек тасымалдау;

- мұнайды тауарлы сапаға дейін дайындау және оны тұтынушыға өткізу;

- қабат суларын дайындау және пайдалану;

- ілеспе газды дайындау және утилизациялау.

Қазіргі кезде Қазақстан кен орындарында тауарлы мұнайды дайындау дәрежесі бойынша 1.1- кестедегідей топтарға бөлу қарастырылған.

1.1 - Кесте. Мұнайдың сапалық топтары

Көрсеткіштер	мұнай топтарының нормасы
1А топ	1 топ	2 топ	3 топ
1. Судың массалық үлесі,%	0,5	0,5
2. Хлорлы тұздардың концентрациясы, мг/дм3
3. Механикалық қоспалардың массалық үлесі, %	0,05
4. Қаныққан будың қысымы, кПа немесе (сынап бағанасы бойынша мм)	66,7 (500)	66,7 (500)	66,7 (500)	66,7 (500)

Мұнай өңдейтін зауыттардың технологиялық процесі мен жабдықтары осы сапаға есептелген. Мұнай өндірісі мекемелерінің жұмысшылары сапалы мұнай өткізуге көңіл қояды, өйткені өткізу бағасы оны дайындау топтарына байланысты.

Мұнай кенорындарын игеру 30 жылға және бірнеше ондаған жылдарға созылатындықтан, уақыт өте ондағы өндіру ұңғыларының саны мен орналасу жағдайы, олардың шығымы, өнімнің сулануы, ұңғыларды пайдалану тәсілі өзгеріп отырады.

Өнімді жинау және дайындау жүйесіне келесі талаптар қойылады:

1) өндіру ұңғыларының өнімін саңылаусыз жинау және тасымалдау;

2) әр ұңғы бойынша мұнай, газ және суды автоматты өлшеу;

3) ұңғы өнімдерін тауарлы өнім нормасына дейін дайындау, оны автоматты бақылау және есептеу;

4) өнімді тасымалдау үшін қабат энергиясын тиімді пайдалану;

5) технологиялық қондырғылардың беріктігі және толық автоматтандырылуы;

6) негізгі тораптардың блокты түрде жасалып дайындалуы;

7) күрделі (қаржы) шығындары, пайдалану шығындары және металсыйымдылығы (жұмсалған метал) бойынша жоғарғы экономикалық көрсеткіштерді қамтамасыз ету;

8) жер қойнауын және қоршаған ортаны қорғау.

Экспортқа шығарылатын мұнай үшін 1.2- кестесіндегідей талаптар қойылады.

1.2- кесте. ТУ 39-1623-93.

Экспортқа шығарылатын ресей мұнайы. Техникалық шарты

Көрсеткіш атаулары	Түр нормасы
І	ІІ	ІІІ
1. Күкірттің массалық үлесі, % артық емес 2. 20 °С кезіндегі тығыздық, кг/м3 3. Фракциялардың шығу көлемі, % артық емес 200 °С температураға дейін 300 °С температураға дейін 350 °С температураға дейін 4. Парафиннің массалық үлесі, % артық емес 5. Ауыр металдардың концентрациясы, (ванадий, никел, темір т.б.) мг/кг, артық емес 6. Күкіртсутегінің концентрациясы, мг/кг, артық емес меркаптан, этилмеркаптан 7. Судың массалық үлесі, % артық емес 8. Хлорлы тұздардың концентрациясы, мг/дм3 артық емес 9. Механикалық қоспалардың массалық үлесі, % артық емес	0,6 0,5 0,05	1,8 0,5 0,05	2,5 - - - - - - - 1,0 0,05

Қазақстан республикасының мұнай кәсіпшіліктерінде және шет елдерде жинау жүйесіндегі мұнайды дайындауда біріккен технологиялық операциялар кеңінен қолданылады. Жинау пунктіне дейін ұңғы өнімін жеткізу үшін ағын энергиясын максималды (мол) қолдану мақсатында (көпшілік кен орындарында сағалық қысымның аздығын ескере отырып), сондай-ақ құбырлар торабын азайту үшін негізінен мұнай, газ және суды бірге жинау қарастырылған.

Бақылау сұрақтары

1. Игеру жобасында қандай сұрақтар қарастырылады?

2. Ұңғы өнімін қалай түсінесіз?

3. Ұңғы өнімін жинау жүйесінің элементтерін атап беріңіз.

4. Жинау, кәсіпшілік ішінде тасымалдау және ұңғы өнімдерін дайындау кешендерінің құрылысы қандай жобалау құжаты негізінде жүзеге асады?

5. Мұнай кен орнын орналастыру жобасына қандай негізгі талаптар қойылады?

6. Мұнай кен орнының орналастыру жобасын жасау үшін қандай мәліметтер қажет?

7. Мұнай кен орнын игерудің төрт сатысына (этапына) сипаттама беріңіз?

8. Мұнай кен орнын игерудің әр сатысының ұзақтығы қандай?

9. Нормативке сәйкес тауарлы мұнайдың сапасын қандай көрсеткіштер сипаттайды?

Тарау

МҰНАЙ, ГАЗ ЖӘНЕ СУДЫҢ ҚҰРАМЫ,

жіктемесі ЖӘНЕ НЕГІЗГІ ҚАСИЕТТЕРІ

2.1. Мұнайдың құрамы, жіктемесі және негізгі физикалық-химиялық қасиеттері

Мұнай мен газ жанғыш пайдалы қазбалар қатарына жатады. Олар құрамында көмірсутегі емес қосылыстары бар әртүрлі құрылымдағы көмірсутектерінің күрделі қоспаларынан тұрады.

Мұнай құрамы өте күрделі және әр түрлі болып келеді. Ол бір кеніштің өзінде де өзгеріске түсуі мүмкін.

Жер жүзінде 23 мыңнан астам кенорны болса, оның ішінде Қазақстанда 200-ге жуық мұнай кенорны бар. Әр кен орнының мұнай құрамы ерекше және қасиеті де әр түрлі.

Мұнайдың қасиеті өндіру барысында, мұнайдың қабат бойымен қозғалысында, ұңғыда және жинау мен тасымалдау жүйесінде өзгеріп отырады.

Мұнайдың құрамына метанды немесе парафинді (С _п Н _2п+2), нафтенді (С _п Н _2п) және ароматты (С _п Н _2п-6) көмірсутектер кіреді.

Метанды немесе парафинді көмірсутектері метаннан (С₂Н₄) бастап, пентанға (С₅Н₁₂) дейін қалыпты жағдайда, яғни (Р=0,1 МПа және Т=273 К) газ күйінде болады. Ал пентаннан бастап гептадеканға (С₁₇Н₃₆) дейін - сұйық түрінде, ал одан да жоғарғысы - қатты заттар (парафиндер) күйінде кездеседі [18]. Мұнайдың парафинді көмірсутектерінің жартысы қалыпты құрылымға, ал қалған бөлігі тармақталған құрылымға ие екені белгілі. Изоалкандар - бензин мен майдың, олардың пайдаланылу сапасын жақсартатын бағалы компоненттер болып табылады.

Нафтенді көмірсутектер (циклоалкандар). Моноциклді нафтендер мұнайда циклопентанды және циклогександы көмірсутектермен кең танымал болып келеді. Нафтенді көмірсутектері - моторлы жанар және жағар майлардың ең маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Нафтенді көмірсутектері парафинді көмірсутектеріне қарағанда асфальтендер мен шайырларды өте жақсы еріту қабілетіне ие.

Ароматты көмірсутектері бензолдық қатардың циклді шексіз көмірсутектеріне жатады. Мұнайдың тығыздығы, химиялық тұрақтылығы, улылығы және басқада сипаттамалары ароматты көмірсутектерінің алатын үлесіне және құрамына байланысты. Мұнайдың ароматты көмірсутектері басқа қосылыстармен салыстырғанда асфальтты-шайырлы (смолалы) заттарды өте жоғары дәрежеде еріте алады.

Мұнайдың құрамы элементтік, фракциялық және топтық деп жіктеледі [2], [4].

Мұнайдың элементтік құрамы деп, ондағы әртүрлі химиялық элементтердің бірлік үлестегі немесе пайыздағы массалық құрамын айтамыз. Мұнайдың негізгі элементі көміртегі (С) мен сутегі (Н) болып табылады.

Көбінесе мұнайда көміртегінің пайыздық үлесі - 83-87%, ал сутегінің үлесі - 12-14% құрайды. Ал басқа элементтер - күкірт, азот, оттегі және тағы басқалары 3-4% аралығында кездеседі.

Күкіртті қосылыстар (меркаптандар, сульфидтер, күкіртсутектері) металдарды қатты коррозияға ұшыратады және мұнайдың тауарлық сапасын төмендетеді. Еркін күкірт мұнайда сирек кездеседі және күрделі күкіртті қосылыстарға ыдырайды. Зияндық (улы) қасиеті бойынша барлық осы аталған күкіртті қосылыстардың ішінде күкіртсутегі ең қауіпті болып табылады.

Мұнай құрамына кіретін, оттекті құрамды компоненттерге - нафтенді және майлы қышқылдар, фенолдар және т.б. жатады. Нафтенді қышқылдың құрамы бірнеше пайызға дейін жетуі мүмкін. Нафтенді қышқылдар тез жағымсыз иіс шығаратын аз ұшатын сұйықтар болып келеді, олар суда ерімейді, бірақта мұнай өнімдерінде жеңіл ериді. Сілтілі металдары бар қабат суларымен әрекеттескен кезде түзілетін нафтенді қышқыл тұздары - эмульгаторлар болып табылады.

Азоттық қосылыстар мұнай құрамында аз мөлшерде кездеседі (0,5% дейін).

Асфальтты-шайырлы заттар жұқа беттегі мұнайдың түсін анықтайды (сарыдан, қоңырдан бастап қараға дейін). Олар күрделі қоспалар болып келеді. Оларда көміртегі, сутегі және оттегі атомдарымен қатар күкірттің, темірдің, магнидің, никельдің және т.б. заттардың атомдары болады. Шайырлар сілтілер мен қышқылдарда ерімейді, бірақ жеңіл мұнай дистилляттарында толық ериді. Шайырлардың тұтқырлықтары өте жоғары, тығыздығы шамамен 1,0-ге тең. Асфальтендер - жеңіл бензиндерде ерімейді, бірақта бензолда, хлороформде жақсы ериді. Ол морт сынғыш, әдетте қара түсті болып келетін қатты зат. Олардың тығыздығы 1-ден артық. Мұнайдағы асфальтендер мен шайырлардың жалпы мөлшері 20-25% дейін жетуі мүмкін. Бұл заттар - сумұнай эмульсиясының негізгі табиғи тұрақтандырғышы, олар мұнайдың көбіктенуіне жағдай жасайды.

Мұнайда аз мөлшерде металдар - ванадий, никель, хром, темір, магний және т.б. кездеседі.

Мұнайдың фракциялық құрамын, айыру барысындағы әртүрлі қайнау температурасымен олардан шығатын фракциялар арқылы анықтайды. Мұнай фракцияларының қайнау температурасы:

30-205 °С - бензин; 200-300 °С - керосин;

120-240 °С - лигроин (аралық фракция);

300 ° С –тан астам температурада мазуттар алынады.

Айдау барысында алынған өнімдерді, егер олар 350 °С-қа дейін қайнаса - ашық фракциялар деп, ал егер қайнау шегі 350 °С және оданда жоғары температурада қайнаса - қара фракциялар деп атайды.

Мұнайларды былай бөледі:

- ашық фракциялардың шығуы бойынша түрлерге

(қайнау температурасы 300 °С дейін)

І түрі - ашық фракциялардың шығуы 45%-дан жоғары

ІІ түрі - 30-45% аралығында

ІІІ түрі - ашық фракциялардың шығуы 30%- дан төмен

- құрамындағы күкірт мөлшері бойынша кластарға

І класты - аз күкіртті (күкірт 0,5%-дан көп емес)

ІІ класты - күкіртті - 0,51-2% аралығында

ІІІ класты - жоғары күкіртті - 2%-дан жоғары

- қүрамындағы парафиннің мөлшері бойынша

аз парафинді - 1,5 %-дан төмен

парафинді - 1,5 - 6% аралығында

жоғары парафинді 6%-дан жоғары

- шайыр мөлшері бойынша

аз шайырлы - 18%-дан төмен

шайырлы – 18-35% аралығында

жоғары шайырлы - 35%-дан жоғары

Мысалы Өзен кен орнының XVІ қабатының мұнайының құрамында 19,3% парафин, 0,2% күкірт, 16,8% шайыр, 31,3% ашық түсті фракция бар десек, онда І-класты аз күкіртті, ІІ-түрге жататын ашық фракциялы, жоғары парафинді және аз шайырлы болып жіктеледі.

Мұнайдың тығыздығы - мұнайдың тауарлық сапасының негізгі көрсеткішінің бірі. Стандарттық жағдайда (20 °С және 0,1 МПа) мұнайдың тығыздығы 700-1000 кг/м³ аралығында болады. Жеңіл мұнайлар (880 кг/м³-ке дейінгі) моторлы жанармай өндірісі үшін бағалы шикізат қызметін атқарады. Мұнайдың тығыздығын ареометрмен немесе пикнометрмен анықтайды.

Мұнайдың тығыздығы, оған кіретін компоненттер құрамына, қысымға, температураға, мұнайда еріген газ мөлшеріне байланысты болады. Мұнайдың тығыздығы, оның жату тереңдігіне байланысты, мұнайдың жатқан тереңдігі өскен сайын, оның тығыздығы азая түседі.

Айрылған мұнайдың тығыздығы температураға байланысты, мұнайдың термиялық ұлғаю коэффициентінен шығара отырып есептеледі [4]:

; (2.1)

мұнда - 20 °С және t -температурасы кезіндегі айрылған мұнайдың тығыздығы;

- тығыздыққа байланысты мұнайдың термиялық ұлғаю коэффициенті:

егер , онда ; (2.2)

если , онда ; (2.3)

Құрамында еріген газы бар мұнайдың тығыздығын мына формула бойынша анықтайды:

; (2.4)

мұнда b- мұнайдың көлемдік коэффициенті;

r_м , r_{г -} айрылған мұнай тығыздығы мен стандарттық жағдайдағы мұнай газының тығыздығы, кг/м³;

Г₀ - стандарттық жағдайдағы газ факторы, м³/м³.

Мұнай мен мұнай өнімдерінің тығыздығын әдетте 20 °С кезінде анықтайды және 4°С кезіндегі судың тығыздығымен салыстырылады. Тығыздықты кез-келген температурада анықтап, одан соң түзетулерді қолдана отырып мына формула бойынша қайта есептеуге болады

; (2.5)

мұнда b -көлемдік ұлғаю коэффициенті, мұнай үшін 0,0005-0,0009 кг/(м³К) құрайды.

Қабаттағы мұнайдың тығыздығы тазартылған мұнайдың тығыздығынан аз болады.

Мұнайдың маңызды қасиетінің бірі, оның тұтқырлығы. Тұтқырлық дегеніміз - сұйық бөлшектерінің қозғалыс кезінде бір-біріне қатысты орын ауыстыруындағы көрсеткен кедергілерін сипаттайтын сұйықтың қасиеті. Ол вискозиметр аспабының көмегімен анықталады. Мұнайдың тұтқырлығы мұнай құрамына, мұнайда еріген газ мөлшеріне, қысымға, температураға байланысты болады. Құрамында шайырлардың, асфальтендердің және парафиндердің болуы мұнай тұтқырлығына үлкен әсер етеді. Мұнайдың тұтқырлығы, оны өндіру, жинау және құбырлар арқылы тасымалдау кезінде қосымша энергия шығынын талап етеді.

Ньютон тұтқырлығының жалпы заңы (2.6) формуласымен өрнектеледі. Мұнайдың тұтқырлығы динамикалық тұтқырлық коэффициентімен - mсипатталады [2].

Егерде мұнай ішінен бірдей S- аудандарға ие және бір-бірінен h - қашықтықта орналасқан екі параллелді жазықтықты ойша бөліп қарастырсақ, онда олар w- салыстырмалы жылдамдықпен өзара орын ауыстырған кезде ішкі үйкеліс күшін жоюы қажет:

; (2.6)

мұнда, m- динамикалық тұтқырлық коэффициенті, оның өлшем бірлігі Па×с.

Тазартылған судың тұтқырлығы 20 °С кезінде 1 мПа×с (10^-3 Па×с)

Жоғары құрамды парафині бар мұнайлар аномалды тұтқырлық қасиетіне ие, сондықтан ньютондық сұйықтарға жатпайды.

Кері динамикалық тұтқырлықтың шамасын аққыштық деп атайды және былай белгілейді:

Мұнай тұтқырлығын сипаттау үшін кинематикалық тұтқырлық кең түрде қолданылады, бұл m-динамикалық тұтқырлықтың r-тығыздыққа қатынасымен сипатталады:

, оның өлшем бірлігі м²/с.

Тұтқырлығы жоғары мұнай және мұнай өнімдерін сипаттау үшін қолданылатын шартты тұтқырлық (ШТ) - бұл 20 °С кезінде 200см³ судың ағ